程跳逆功率保護(hù)在火力發(fā)電廠的應(yīng)用

摘要：程跳逆功率是發(fā)電機(jī)正常停機(jī)的一種保護(hù)，正常時發(fā)電機(jī)停機(jī)收到汽輪機(jī)主汽門關(guān)閉信號后，待逆功率達(dá)到動作值時延時幾秒鐘，發(fā)電機(jī)解列滅磁廠用電切換，發(fā)電機(jī)達(dá)到正?；Ｄ康?。其主要作用是防止主汽門未關(guān)嚴(yán)而跳主開關(guān)所引起的災(zāi)難性“飛車”事

故。

關(guān)鍵詞：功率 程跳逆功率 主汽門 保護(hù)

1 概述

鶴煤熱電廠關(guān)于兩臺135MW機(jī)組，停機(jī)方式為汽機(jī)聯(lián)跳發(fā)電機(jī)即熱工保護(hù)聯(lián)跳發(fā)電機(jī)。但此種停機(jī)方式存在一些問題，在主汽門沒有完全關(guān)閉的情況下，汽機(jī)跳閘后同樣會向發(fā)電機(jī)保護(hù)屏的“解列滅磁”直跳發(fā)電機(jī)發(fā)信號。而值得說明的是，汽機(jī)跳閘的前提條件是，主汽門關(guān)閉即100%完全關(guān)閉，否則無法避免蒸汽進(jìn)入汽缸導(dǎo)致汽輪機(jī)超速甚至引發(fā)飛車事故。

在《防止電力生產(chǎn)重大事故的二十五項重點(diǎn)要求》中

有明確的規(guī)定：“在正常停機(jī)時，打閘后應(yīng)先檢查有功功率是否到零，千瓦時表停轉(zhuǎn)或逆轉(zhuǎn)以后，再將發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)解列，或采用程跳逆功率保護(hù)動作解列，嚴(yán)禁帶負(fù)荷解列?！币虼?，通過對比《防止電力生產(chǎn)重大事故的二十五項重點(diǎn)要求》中的相關(guān)規(guī)定，可知直接解列停機(jī)不符合要求。若主汽門故障至汽源不能完全切斷，則易造成汽輪機(jī)超速，（此時定轉(zhuǎn)子之間的磁拉力減少）雖然汽輪機(jī)有OPC

超速電磁閥，AST自動停機(jī)危機(jī)遮斷電磁閥，機(jī)械超速危機(jī)保安器，手動危機(jī)遮斷器，四道防超速的措施（同時據(jù)動的可能性非常?。?，但是，仍然無法避免汽輪機(jī)因蒸汽進(jìn)入汽缸造成超速乃至發(fā)生飛車事故。針對目前存在的問題，我們提出了修改兩臺機(jī)組的停機(jī)方式，即程跳逆功率停機(jī)取代熱工保護(hù)停機(jī)，其有效作用能夠完全保護(hù)汽輪機(jī)。程跳逆功率的動作條件是主汽門關(guān)閉，延時只有數(shù)秒。發(fā)電機(jī)過負(fù)荷、過激磁等保護(hù)動作后，啟動程序跳閘，是因為這些故障發(fā)生后，不至于立即對發(fā)變組設(shè)備造成損壞，可以有時間允許關(guān)閉主汽門，有功變負(fù)值后再跳開發(fā)變組，主要是防止突然甩負(fù)荷后，主汽門關(guān)閉不及時或關(guān)閉不嚴(yán)密，造成汽輪機(jī)超速事故。

2 改造前機(jī)組停機(jī)方式及危害

2.1 機(jī)組正常運(yùn)行時停機(jī)方式。待發(fā)電機(jī)有功降到零、無功接近于零時，汽機(jī)打閘、由熱工保護(hù)（借助自動主汽門終端開關(guān)閉合信號）動作聯(lián)跳發(fā)電機(jī)出口開關(guān)，也就是“機(jī)跳電大連鎖”零秒動作于全停，保護(hù)是靠非電量保護(hù)動作的。上述方法停機(jī)，在機(jī)組正常運(yùn)行的情況下是不會出現(xiàn)問題的。但是，當(dāng)汽輪機(jī)存在自動主汽門關(guān)閉不到位或者在關(guān)閉自動主汽門的過程中沒有關(guān)死，而其終端向解列發(fā)電機(jī)誤發(fā)信號，引發(fā)飛車。

2.2 汽輪機(jī)系統(tǒng)故障停機(jī)方式。當(dāng)汽輪機(jī)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，借助保護(hù)動作或者值班人員通過手動打閘的方式關(guān)閉汽機(jī)自動主汽門、熱工保護(hù)（借助自動主汽門終端開關(guān)閉合信號）動作聯(lián)跳發(fā)電機(jī)出口開關(guān)。在汽輪機(jī)負(fù)荷運(yùn)行的過程中，突然出現(xiàn)的故障導(dǎo)致機(jī)組被迫緊急停機(jī)，同樣會發(fā)信號至發(fā)電機(jī)保護(hù)柜 “解列滅磁”直跳發(fā)電機(jī)，汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)之間的電磁力矩消失導(dǎo)致汽輪機(jī)超速，造成汽輪機(jī)尾部葉片過熱、損傷，輕者導(dǎo)致汽輪機(jī)使用壽命減少，重者導(dǎo)致汽輪機(jī)發(fā)生飛車等特重大事故（即汽輪機(jī)報廢）。

2.3 汽輪機(jī)超速保護(hù)及缺陷。為了確保汽輪機(jī)正常運(yùn)行，通常情況下，借助下列保護(hù)措施對汽輪機(jī)進(jìn)行保護(hù)：①OPC超速保護(hù)電磁閥。如果汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速超過103%時，并且信號可靠，系統(tǒng)會將高壓調(diào)門和中壓調(diào)門關(guān)閉；當(dāng)轉(zhuǎn)速降到103%以下時，維持汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速在3000rpm，系統(tǒng)將會重新啟動高壓調(diào)門和中壓調(diào)門。②AST自動停機(jī)危急遮斷電磁閥。借助該裝置對機(jī)組的某些重要運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行監(jiān)視，監(jiān)視內(nèi)容包括：當(dāng)汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速較高，達(dá)到110%時，在這種情況下，汽輪機(jī)的運(yùn)行參數(shù)超過安全運(yùn)行的極限，AST自動停機(jī)危急遮斷電磁閥給出接點(diǎn)控制信號對AST電磁閥進(jìn)行控制，使汽輪機(jī)關(guān)閉自動主汽門和調(diào)節(jié)汽門，進(jìn)而確保機(jī)組的安全性。③機(jī)械超速危急保安器。汽輪機(jī)在運(yùn)行的過程中，其轉(zhuǎn)速達(dá)到110～112%時，引發(fā)飛錘（或飛環(huán)）出擊，造成汽輪機(jī)停機(jī)。④手動危急遮斷器。汽輪機(jī)在運(yùn)行的過程中，轉(zhuǎn)速超過110%時，被運(yùn)行人員發(fā)現(xiàn)，通過采取措施，借助手動危急遮斷器，使汽輪機(jī)停機(jī)。

通過對上述進(jìn)行分析，對汽輪機(jī)的防超速保護(hù)措施可以說是非常健全和完善的。通常情況下，出現(xiàn)四道措施同時拒動的可能性很小，甚至可以認(rèn)為汽輪機(jī)出現(xiàn)超速的可能性幾乎不存在。如果汽輪機(jī)存在下列缺陷：由于卡澀導(dǎo)致自動主汽門、調(diào)節(jié)汽門同時出現(xiàn)關(guān)閉不到位的現(xiàn)象；抽汽逆止門不嚴(yán)密或聯(lián)鎖動作不可靠；汽輪機(jī)旁路系統(tǒng)因停機(jī)或甩負(fù)荷而不能聯(lián)動開啟時，在超速保護(hù)正確動作的前提下，蒸汽進(jìn)入汽缸仍然無法避免，進(jìn)而引發(fā)汽輪機(jī)超速甚至出現(xiàn)飛車事故。

2.4 汽輪機(jī)超速與逆功率運(yùn)行的危害比較。在開關(guān)誤動幾率方面，同逆功率保護(hù)拒動機(jī)相比，汽機(jī)自動主汽門關(guān)不嚴(yán)或自動主汽門終端開關(guān)誤動的機(jī)率要大得多；同時超速造成的危害要比汽機(jī)發(fā)生故障時通過降轉(zhuǎn)速造成的損失要嚴(yán)重很多。另外，在逆功率保護(hù)拒動，還可以通過人工判斷的方式，進(jìn)行手動解列，在時間方面只是延遲一點(diǎn)而已。超速引發(fā)的危害，汽輪發(fā)電機(jī)組瞬間報廢是超速產(chǎn)生的最嚴(yán)重的后果，而逆功率運(yùn)行的危害是縮短汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的使用壽命。

3 發(fā)電機(jī)程跳逆功率分析及應(yīng)用

在過負(fù)荷、過勵磁、失磁等各種異常運(yùn)行保護(hù)動作后，發(fā)電機(jī)需要程序跳閘。保護(hù)的具體流程為：先關(guān)閉主汽門，經(jīng)主汽門接點(diǎn)閉鎖和發(fā)變組斷路器位置接點(diǎn)閉鎖，由程序逆功率進(jìn)行保護(hù)，延時動作于跳閘。通常情況下，逆功率對汽輪機(jī)進(jìn)行保護(hù)，當(dāng)主汽門出現(xiàn)誤關(guān)閉，或者當(dāng)機(jī)組保護(hù)動作于關(guān)閉主汽門而出口斷路器沒有跳閘時，發(fā)電機(jī)將通過電動機(jī)的方式進(jìn)行運(yùn)行，進(jìn)而吸收系統(tǒng)中的有功功率。此時因為損失鼓風(fēng)，有可能導(dǎo)致汽輪機(jī)尾部葉片過熱，損壞汽輪機(jī)葉片，這種情況不允許長期存在，逆功率保護(hù)可以很好地起到保護(hù)作用。對于程跳逆功率保護(hù)來說，主要用于發(fā)電機(jī)非短路性故障或防止汽輪機(jī)超速損壞的正常停機(jī)等，先關(guān)閉主汽門，有意造成發(fā)電機(jī)逆功率，再解列發(fā)電機(jī)的保護(hù)。

鑒于目前存在的問題，我們對兩臺機(jī)組停機(jī)方式進(jìn)行了改造，即程跳逆功率停機(jī)取代熱工保護(hù)停機(jī)，具體實(shí)施方案如下：

①將“程跳逆功率”保護(hù)項目寫入發(fā)變組保護(hù)柜。在發(fā)變組保護(hù)柜程序備用通道新增加“程跳逆功率“保護(hù)項目，并將動作邏輯判據(jù)寫入程序軟件版本中，整定程跳逆功率保護(hù)定值為：Pg（負(fù)）=-1%Pe（二次額定值）。

②將汽輪機(jī)主汽門關(guān)閉信號接入發(fā)變組保護(hù)柜內(nèi)。將主汽門關(guān)閉K節(jié)點(diǎn)引入發(fā)變組保護(hù)柜并接至程跳逆功率保護(hù)邏輯判據(jù)。使逆功率與主汽門關(guān)閉條件編輯成邏輯與門關(guān)系，動作時間T11：1S后跳閘。

③將發(fā)變組柜“熱工保護(hù)”動作跳閘修改為動作發(fā)信。修改發(fā)變組跳閘邏輯，即退出熱工保護(hù)在發(fā)變組柜上的跳閘令并將此修改為動作發(fā)信，為程跳逆功率保護(hù)的實(shí)現(xiàn)創(chuàng)造條件。

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4 發(fā)電機(jī)程跳逆功率應(yīng)用效果分析

經(jīng)過改造后，機(jī)組停運(yùn)方式通過程跳逆功率保護(hù)來實(shí)現(xiàn)，起到了安全保障，改造后避免了機(jī)組正常停機(jī)過程中，汽輪機(jī)存在主汽門關(guān)不嚴(yán)、調(diào)節(jié)汽門或抽汽逆止門關(guān)不嚴(yán)等缺陷時（此種情況出現(xiàn)的幾率很大），可能發(fā)生發(fā)電機(jī)出口開關(guān)斷開后，汽機(jī)打閘關(guān)自動主汽門時由于自動主汽門、調(diào)節(jié)汽門或抽汽逆止門關(guān)不嚴(yán)而繼續(xù)向汽缸返汽，導(dǎo)致機(jī)組超速飛車的嚴(yán)重后果。避免了汽輪機(jī)尾部葉片過熱受損減少使用壽命，重者導(dǎo)致汽輪機(jī)發(fā)生飛車等特重大事故（即汽輪機(jī)報廢）。

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