發(fā)電機逆功率導致汽輪機跳閘的原因分析及處理

鄔青，祝學存，趙毅勝，張勇，陳立杰

(1.內(nèi)蒙古烏海市電業(yè)局，內(nèi)蒙古 烏海 016000;2.內(nèi)蒙古華電烏達熱電有限公司，內(nèi)蒙古 烏海 016040)

1 汽輪機數(shù)字電液控制系統(tǒng)概況

某發(fā)電廠汽輪機數(shù)字電液(DEH)控制系統(tǒng)中采用發(fā)電機出口斷路器輔助節(jié)點送出1路信號作為發(fā)電機是否并網(wǎng)的依據(jù)，汽輪機啟動掛閘后，DEH系統(tǒng)處于“自動”運行狀態(tài)，在汽輪發(fā)電機組并網(wǎng)前，DEH系統(tǒng)為“轉速控制”方式，其設定點為給定轉速。給定轉速與實際轉速之差經(jīng)比例積分微分(PID)調(diào)節(jié)器運算后，通過伺服系統(tǒng)控制油動機開度，使實際轉速跟隨給定轉速變化。在實際轉速達到3000 r/min且同期條件均滿足時，運行人員操作同期裝置使斷路器合閘，汽輪發(fā)電機組并網(wǎng)，同時DEH系統(tǒng)收到發(fā)電機并網(wǎng)信號，DEH系統(tǒng)自動轉換為“閥位控制”方式。DEH系統(tǒng)立即增加給定值，使發(fā)電機帶上初負荷避免出現(xiàn)逆功率。在機組已并網(wǎng)且機組負荷大于4%額定負荷后，運行人員投入負荷控制器，DEH系統(tǒng)轉換為“負荷控制”方式。負荷控制方式采用PID無差調(diào)節(jié)，穩(wěn)態(tài)時負荷等于設定值。

DEH系統(tǒng)配置硬手操盤，作為控制系統(tǒng)故障時控制汽輪機的后備緊急操作手段。硬手操盤是一個硬接線操作盤，硬手操盤的I/O信號通過預制電纜與DEH系統(tǒng)控制柜相連。硬手操盤上有4個雙光柱指示表，直觀地監(jiān)視汽輪機各調(diào)速汽門的運行狀態(tài)，8個帶燈按鈕可對汽輪機調(diào)速汽門進行操作及對汽輪機進行緊急停機。

2 故障現(xiàn)象及故障分析

2.1 故障現(xiàn)象

2011－10－18，某發(fā)電廠#1機組啟動，機組轉速達到3000r/min后定速，DEH系統(tǒng)處于“自動”運行狀態(tài)，控制方式為“轉速控制”，目標值為給定轉速3000r/min。08:55:31，運行人員操作電氣同期裝置進行并網(wǎng)，發(fā)電機變壓器組(以下簡稱發(fā)變組)220kV斷路器合閘，機組并網(wǎng)發(fā)電，控制方式轉換為“閥位控制”方式。

08:56:04，電網(wǎng)周波為 50.05 Hz，機組轉速為3003 r/min。DEH系統(tǒng)操作畫面中“并網(wǎng)”信號突然消失，DEH系統(tǒng)從以額定壓力下總流量的“閥位控制”方式變?yōu)槟繕撕徒o定值為3000 r/min的“轉速控制”方式，汽輪機調(diào)速汽門開始向下關閉，發(fā)電機功率下降。運行人員在DEH系統(tǒng)操作畫面輸入增大閥門指令無效。“發(fā)變組保護B柜逆功率t1保護信號”、“發(fā)變組保護A柜逆功率t1保護信號”陸續(xù)發(fā)出。08:58:00，發(fā)電機功率降到－2.87 MW，“發(fā)變組保護B柜逆功率t2保護動作”、“發(fā)電機故障跳閘”、“發(fā)變組220 kV DL斷路器跳閘”、“汽機跳閘”等信號發(fā)出，機組跳閘，與電網(wǎng)解列，具體如圖1～圖4所示。

2.2 故障分析

DEH系統(tǒng)在汽輪發(fā)電機組并網(wǎng)后，控制方式由“轉速控制”方式轉換為“閥位控制”方式，如圖5所示。機組立即自動帶初負荷，開大汽輪機調(diào)速汽門，如圖6所示。在帶初負荷過程中，DEH系統(tǒng)“并網(wǎng)”信號突然消失，即“解列”信號到來，DEH系統(tǒng)給定信號從給定閥位變?yōu)榻o定轉速，控制方式由“閥位控制”方式轉換為目標值為3000 r/min的“轉速控制”方式，如圖7所示。此時機組實際已并網(wǎng)，網(wǎng)上周波頻率為50.05 Hz，機組轉速為3003 r/min，即汽輪機實際轉速一直大于目標轉速，DEH系統(tǒng)根據(jù)轉速偏差使汽輪機逐漸關小直至轉速達到目標值。運行人員在DEH系統(tǒng)操作畫面上輸入增大閥門指令無效，這時沒有及時利用DEH硬手操盤進行開大調(diào)速汽門的措施，導致汽輪機調(diào)速汽門閥位指令下降到23.68%，機組功率下降至－2.87 MW，致使發(fā)電機逆功率保護動作，發(fā)電機組跳閘。

2.3 故障處理

“并網(wǎng)”信號由電氣升壓站斷路器輔助接點送至DEH系統(tǒng)繼電器柜，再經(jīng)繼電器隔離送到DEH系統(tǒng)控制柜輸入模件，在DEH畫面顯示“并網(wǎng)”。機組跳閘后，故障處理過程中傳動“并網(wǎng)”回路發(fā)現(xiàn)，當此信號繼電器動作時，繼電器送DEH系統(tǒng)控制柜輸入模件常開觸點未動作，導致DEH畫面無法正常顯示“并網(wǎng)”。更換DEH系統(tǒng)繼電器柜內(nèi)的“并網(wǎng)”信號繼電器后，傳動“并網(wǎng)”信號顯示正常，機組重新沖車并網(wǎng)帶負荷。

圖7 給定顯示

3 結束語

機組啟動并網(wǎng)后，如果網(wǎng)上周波頻率大于50 Hz，DEH系統(tǒng)“并網(wǎng)”信號消失導致機組無法正常加負荷，在出現(xiàn)調(diào)速汽門向下關閉、機組功率下降的故障時，運行人員應立即在DEH系統(tǒng)硬手操盤上將DEH系統(tǒng)切換到“手動”，迅速開大汽輪機調(diào)速汽門開度。在機組穩(wěn)定后，再根據(jù)機組工況在硬手操盤調(diào)整汽輪機調(diào)速汽門開度，維持機組正常帶負荷需求，同時迅速聯(lián)系DEH系統(tǒng)維護人員處理故障，在故障消除后，DEH系統(tǒng)切換到“自動”，DEH系統(tǒng)恢復正常操作。若機組啟動并網(wǎng)后網(wǎng)上周波頻率小于50 Hz，“并網(wǎng)”信號消失，則調(diào)速汽門會逐漸加大開度，造成機組升負荷過快，但不會導致發(fā)電機逆功率保護動作。這時，運行人員必須注意主汽壓力調(diào)節(jié)，利用DEH硬手操盤手動改變汽輪機調(diào)速汽門開度指令，及時聯(lián)系檢修人員處理故障原因。

在機組檢修后，啟機前必須檢查DEH系統(tǒng)接收“并網(wǎng)”、“油開關跳閘”等開關量信號信號是否正常，避免機組啟動時因“并網(wǎng)”信號傳送故障致使機組并網(wǎng)后再發(fā)生與系統(tǒng)解列的事故?？煽紤]DEH系統(tǒng)“并網(wǎng)”信號由發(fā)電機出口斷路器單點傳送改為電氣將三相出口斷路器輔助接點直接送3路信號給DEH系統(tǒng)，DEH系統(tǒng)內(nèi)做“3取2”邏輯判斷“并網(wǎng)”是否成立，以防單點故障引起保護誤動而造成機組解列。

［1］陳曉宣.汽輪發(fā)電機機組并網(wǎng)信號的采集和使用探討［J］.華北電力技術，2010(3):27 －29.

［2］張磊，周長龍.熱工控制技術問答［M］.北京:化學工業(yè)出版社，2009.

［3］金建波，董曉英，李志超.三峽水力發(fā)電廠水輪發(fā)電機組逆功率保護應用分析［J］.華電技術，2010，32(3):17 －18.