托電最后一條出線跳閘處理方案的探討

王海波

【摘 要】近年來，冰災(zāi)雪災(zāi)等自然災(zāi)害給電網(wǎng)線路安全運(yùn)行帶來極大的影響，特別是對(duì)托電點(diǎn)對(duì)網(wǎng)供電模式的電廠影響更是巨大，因此掌握托電同斷面最后一條出線跳閘事故處理要點(diǎn)對(duì)保證設(shè)備安全、停機(jī)后快速恢復(fù)并網(wǎng)等方面都是非常重要的。本文主要從保證設(shè)備安全角度總結(jié)了一些要點(diǎn)。

【關(guān)鍵詞】線路跳閘；全廠停電；過激磁

1.前言

2012年11月03日，華北地區(qū)普降大雪，造成源霸一、二線，源安一線跳閘，托電緊急啟動(dòng)相關(guān)預(yù)案，成功處理了此時(shí)事故異常，但同時(shí)我們也面臨著同斷面所有出線跳閘，引起托電孤網(wǎng)運(yùn)行。對(duì)此討論托克托發(fā)電公司最后一條出線跳閘處理方案。

2.托電最后一條線路跳閘后的影響及處理

2.1設(shè)備概述

托克托發(fā)電公司500kV變電站系統(tǒng)采用雙母線3/2開關(guān)接線，有四條輸電線路（托源一線、托源二線、托源三線、托源四線）及兩臺(tái)500/220kV聯(lián)變和#1、#2、#3、#4、#5、#6、#7、#8發(fā)變組組成七個(gè)完整串，雙母線經(jīng)各串開關(guān)閉環(huán)運(yùn)行。

2.2 500KV托源線路或源安、源霸斷面線路全部跳閘的現(xiàn)象及對(duì)機(jī)組的影響

500KV托源線路或源安、源霸斷面線路全部跳閘后，托電總功率瞬間大幅度下降，頻率上升，除被保留機(jī)組外，其他全部跳閘，各機(jī)組頻率上升，轉(zhuǎn)速升高，鍋爐壓力超壓嚴(yán)重。此時(shí)對(duì)于停運(yùn)機(jī)組面臨著廠用電全失的危險(xiǎn)，而保留機(jī)組也面臨著鍋爐超壓，汽輪機(jī)超速，發(fā)電機(jī)機(jī)端過電壓，頻率過高的危險(xiǎn)，全廠面臨著廠用電全失，廠用蒸汽中斷的危險(xiǎn)。

2.3 500KV托源線路或源安、源霸斷面線路全部跳閘的處理方案（保留機(jī)組）

500KV托源線路或源安、源霸斷面線路全部跳閘后，對(duì)于被保留機(jī)組來說，面臨著單機(jī)帶廠用電、廠用蒸汽的巨大責(zé)任。此時(shí)，進(jìn)入鍋爐燃燒燃料釋放的能量與汽輪機(jī)需要的能量極大的不平衡，進(jìn)入汽輪機(jī)蒸汽做的功與發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的電功率也極大的不平衡，鍋爐超壓，汽輪機(jī)超速。但是只要鍋爐超壓后安全門正常啟座，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速飛升后功率不平衡PLU及OPC超速限制保護(hù)正常動(dòng)作，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速?zèng)]有超過超速保護(hù)動(dòng)作值，并且沒有出現(xiàn)威脅人身及設(shè)備安全的其他衍生事故，我們就有機(jī)會(huì)進(jìn)行單機(jī)帶廠用電方向的處理。但是，一旦出現(xiàn)汽輪機(jī)超速，鍋爐超壓嚴(yán)重而得不到控制，發(fā)電機(jī)頻率超過正常允許的范圍，發(fā)電機(jī)機(jī)端及廠用電壓過高和過低等影響人身及設(shè)備安全的時(shí)候，我們必須果斷采取停機(jī)措施。因此，下面我將從不停機(jī)及停機(jī)兩個(gè)方面探討處理方案。

2.3.1 500KV托源線路或源安、源霸斷面線路全部跳閘后，被保留機(jī)組單機(jī)帶廠用電處理方案。500KV托源線路或源安、源霸斷面線路全部跳閘后，托電所有停機(jī)機(jī)組除二期采用主變反送廠用電外，其他機(jī)組均第一時(shí)間確保廠用電切換成功，同時(shí)立即啟動(dòng)電泵，保留汽前泵、凝結(jié)水泵等可以維持運(yùn)行的設(shè)備運(yùn)行，盡量消耗電量，為被保留機(jī)組提供用電負(fù)荷。被保留機(jī)組面臨著鍋爐超壓，汽輪機(jī)超速，發(fā)電機(jī)電壓、頻率嚴(yán)重超過允許值，汽包、除氧器滿水、軸封斷汽等諸多危險(xiǎn)點(diǎn)，對(duì)此我們要做好以下幾個(gè)方面的工作。1）迅速相繼切除多臺(tái)磨煤機(jī)運(yùn)行，保證底層等離子磨煤機(jī)運(yùn)行，盡量減少進(jìn)入鍋爐的燃料量，控制鍋爐壓力不超壓。同時(shí)根據(jù)鍋爐燃燒及火檢情況及時(shí)投入等離子及油槍進(jìn)行穩(wěn)燃。在磨煤機(jī)切除后盡量保持多臺(tái)磨煤機(jī)通風(fēng)，防止一次風(fēng)機(jī)因風(fēng)道不足而引起喘振。2）根據(jù)情況及時(shí)切除汽泵運(yùn)行，啟動(dòng)電泵，控制汽包水位，此時(shí)應(yīng)該保留汽前泵運(yùn)行，盡量增加廠用電量；同時(shí)，對(duì)于變頻凝結(jié)水泵來說，應(yīng)該第一時(shí)間加凝結(jié)水泵至工頻轉(zhuǎn)速，關(guān)小除氧器上水調(diào)整門控制除氧器水位，防止負(fù)荷快速下降過程，凝結(jié)水泵轉(zhuǎn)速也下降，凝結(jié)水母管壓力低聯(lián)起工頻泵造成除氧器滿水。3）盡快投入旁路系統(tǒng)，消耗鍋爐蒸汽，控制鍋爐壓力。針對(duì)我廠機(jī)組正常運(yùn)行過程中，旁路系統(tǒng)均采用停電的運(yùn)行方式，對(duì)此，當(dāng)托電同斷面三條出線跳閘后，應(yīng)該將旁路系統(tǒng)送電，確保在事故情況可操作。一旦出現(xiàn)同斷面出線全部跳閘現(xiàn)象后，盡快按照增加凝結(jié)水母管壓力，投入三級(jí)減溫水—低旁減溫水—低壓旁路—高壓旁路—高壓旁路減溫水，在上述操作過程中嚴(yán)密監(jiān)視再熱蒸汽不超壓，高旁后溫度不能太低。4）在負(fù)荷下降過程中，盡快將軸封汽源切換至冷再或主汽帶。負(fù)荷下降過程中，高壓端部軸封的泄氣量已經(jīng)不能滿足中低壓軸封用汽的需求，此時(shí)應(yīng)該第一時(shí)間將軸封汽源切換至冷再或者主汽供汽，同時(shí)切換過程中嚴(yán)格控制軸封供汽溫度，避免軸封溫度過高或者過低引起汽輪機(jī)振動(dòng)。5）嚴(yán)密監(jiān)視汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速，防止超速。在經(jīng)過了一系列鍋爐泄壓的措施后，進(jìn)入汽輪機(jī)的蒸汽能量會(huì)有所降低，但此時(shí)，整個(gè)機(jī)組進(jìn)入孤網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)。機(jī)組常規(guī)運(yùn)行條件下是并入主電網(wǎng)運(yùn)行，因?yàn)橹麟娋W(wǎng)容量足夠大，整個(gè)系統(tǒng)自平衡能力較強(qiáng)，且功率、負(fù)荷擾動(dòng)量的相對(duì)值通常較小，電網(wǎng)頻率能夠相對(duì)保持，所以，單臺(tái)發(fā)電機(jī)組或負(fù)載的功率變化對(duì)電網(wǎng)供電頻率的影響很小，發(fā)電機(jī)組功率僅由本機(jī)組蒸汽參數(shù)、閥門開度決定，而與負(fù)載無關(guān)。但是，在發(fā)電機(jī)組單機(jī)帶孤網(wǎng)運(yùn)行的系統(tǒng)中，由于孤網(wǎng)自平衡能力差，發(fā)電機(jī)出力必須隨時(shí)跟隨負(fù)載功率的變化而變化，才能維持供電頻率的穩(wěn)定，當(dāng)功率和負(fù)載功率擾動(dòng)時(shí)，會(huì)引起孤網(wǎng)頻率的變化，也相應(yīng)的引起汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速的變化。因此，在單機(jī)帶廠用電的過程中，控制汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速不僅僅是調(diào)整汽輪機(jī)進(jìn)汽量，還要嚴(yán)格控制孤網(wǎng)內(nèi)系統(tǒng)啟停及出力調(diào)整對(duì)轉(zhuǎn)速的影響，。但我們需要始終保證任何情況下機(jī)組的轉(zhuǎn)速不能超過允許值，一旦出現(xiàn)轉(zhuǎn)速飛升無法控制應(yīng)該果斷采取停機(jī)措施，如果出現(xiàn)汽輪機(jī)中聯(lián)門卡澀的情況應(yīng)該果斷采取關(guān)閉高旁的措施。6）密切監(jiān)視汽輪機(jī)高壓缸排汽、低壓缸排汽溫度，防止設(shè)備損壞。機(jī)組單機(jī)帶廠用電運(yùn)行過程中，機(jī)組的負(fù)荷往往很低，此時(shí)高壓缸及低壓缸排汽口因?yàn)楣娘L(fēng)摩擦損失而溫度升高，此時(shí)，應(yīng)該及時(shí)開啟VV閥，投入低壓缸噴水減溫裝置減低溫度，整個(gè)過程中嚴(yán)密監(jiān)視溫度趨勢(shì)，如果超過保護(hù)限制，應(yīng)該果斷采取停機(jī)措施。7）密切監(jiān)視發(fā)電機(jī)頻率及電壓在允許范圍內(nèi)。單機(jī)帶廠用電期間，發(fā)電機(jī)組處于孤網(wǎng)運(yùn)行，按照上述第5條分析的原因，發(fā)電機(jī)的頻率和電壓均不易控制，為防止電壓及頻率超限造成設(shè)備損壞，按照規(guī)程要求，應(yīng)該嚴(yán)格按下表控制發(fā)電機(jī)頻率。

若頻率無法穩(wěn)定在48.5～50.5Hz，應(yīng)該通知所有機(jī)組啟動(dòng)柴油機(jī)，將機(jī)、爐保安電源切換至保安PC供電，同時(shí)，進(jìn)行由呼托公用段反送廠用電的操作。本機(jī)組在完成保安電源切換操作之后果斷采取停機(jī)措施。綜上，托電在同斷面出線全部跳閘后，單機(jī)帶廠用電的操作存在著諸多的不確定因素，存在鍋爐超壓，汽輪機(jī)超速的嚴(yán)重威脅，同時(shí)也面臨著發(fā)電機(jī)頻率電壓不易控制的難題，對(duì)此，我們?cè)谕晟七\(yùn)行人員操作的同時(shí)，應(yīng)該優(yōu)化DEH轉(zhuǎn)速及功率控制回路，盡量維持汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速與功率的平衡。此外，單機(jī)帶廠用電運(yùn)行中，機(jī)組各設(shè)備也面臨著極限運(yùn)行方式，對(duì)機(jī)組主輔設(shè)備運(yùn)行壽命，運(yùn)行人員的技術(shù)水平進(jìn)行著嚴(yán)峻的考驗(yàn)，對(duì)此，我們并不推薦采取該種運(yùn)行方案。

2.3.2 500KV托源線路或源安、源霸斷面線路全部跳閘后，被保留機(jī)組停機(jī)處理方案

500KV托源線路或源安、源霸斷面線路全部跳閘后，被保留的最后一臺(tái)機(jī)組如果因?yàn)殄仩t超壓嚴(yán)重而安全門不動(dòng)作，采取降壓措施無效；汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速飛升而得不到有效控制，發(fā)電機(jī)頻率及電壓嚴(yán)重超過允許值而控制無效等影響人身及設(shè)備安全的情況，我們應(yīng)該果斷采取停機(jī)措施。此時(shí)的停機(jī)操作不同意以往正常停機(jī)操作，鍋爐滅火，汽輪機(jī)打閘，發(fā)電機(jī)通過逆功率保護(hù)動(dòng)作切除，同時(shí)，停機(jī)后我們面臨著廠用電全停的處理。對(duì)此，為了防止機(jī)組在停機(jī)過程中發(fā)電機(jī)因過激磁損壞、發(fā)電機(jī)漏氫引起爆炸、汽輪機(jī)斷油燒瓦、低壓缸超壓、凝汽器銅管脹裂等事故的發(fā)生，我們應(yīng)該做好以下工作。1）啟動(dòng)交流潤(rùn)滑油泵，手動(dòng)按下緊急停爐、緊急停機(jī)按鈕，在確認(rèn)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速下降后按下緊急停發(fā)電機(jī)、緊急停發(fā)變組按鈕。確認(rèn)汽輪機(jī)高中壓主汽門、調(diào)速汽門、抽汽逆止門及電動(dòng)門關(guān)閉正常，轉(zhuǎn)速下降正常；確認(rèn)發(fā)電機(jī)出口開關(guān)及滅磁開關(guān)分閘正常，發(fā)電機(jī)出口電壓、電流及頻率均降到零；確認(rèn)所有磨煤機(jī)、一次風(fēng)機(jī)跳閘，減溫水切除。對(duì)最后一臺(tái)機(jī)組來說，處于孤網(wǎng)運(yùn)行，已經(jīng)不能正常通過逆功率切除發(fā)變組了，因此在停機(jī)過程中切記在汽輪機(jī)成功打閘后按下緊急停發(fā)電機(jī)、發(fā)變組按鈕，發(fā)出全停信號(hào)聯(lián)鎖相關(guān)設(shè)備正確動(dòng)作。2）迅速檢查確認(rèn)大小機(jī)事故油泵、密封油事故油泵已聯(lián)啟，否則立即手啟。檢查潤(rùn)滑油壓正常，檢查氫油差壓正常，若不正常，應(yīng)立即緊急排氫迅速啟動(dòng)柴油機(jī)，將機(jī)、爐保安電源切換至保安PC供電。同時(shí)啟動(dòng)空預(yù)器、火檢冷卻風(fēng)機(jī)、啟動(dòng)大機(jī)交流油泵，小機(jī)交流油泵，交流密封油泵，停運(yùn)相關(guān)直流油泵，投入各輔機(jī)潤(rùn)滑油系統(tǒng)。根據(jù)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速情況及時(shí)啟動(dòng)頂軸油系統(tǒng)，投入事故照明，恢復(fù)脫硫保安電源，關(guān)閉循環(huán)水泵出口門。通知點(diǎn)檢向主機(jī)潤(rùn)滑油冷卻器提供噴淋控制潤(rùn)滑油溫度。3）將機(jī)爐側(cè)熱控配電箱電源切換至保安電源供電，關(guān)閉所有至凝汽器疏水電動(dòng)門，對(duì)不能關(guān)閉的疏水應(yīng)及時(shí)去就地手動(dòng)搖關(guān)，因?yàn)榇藭r(shí)循環(huán)水中斷，大量蒸汽進(jìn)入低壓缸易造成低壓缸安全薄磨爆破，對(duì)此，我們?cè)陉P(guān)閉所有到凝汽器疏水的同時(shí)應(yīng)該及時(shí)開啟凝汽器真空破壞門排放涌入凝汽器的蒸汽。4）通知外圍崗位進(jìn)行廠用電失去的相應(yīng)處理。脫硫保安電源恢復(fù)后及時(shí)啟動(dòng)脫硫攪拌機(jī)運(yùn)；化學(xué)取樣冷卻水中斷，通知化學(xué)關(guān)閉各高溫取樣門。5）汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速到零后投入盤車運(yùn)行，真空到零后及時(shí)停止軸封汽源。6）將所有6KV及380V跳閘的設(shè)備進(jìn)行分閘，必要時(shí)拉出至試驗(yàn)位置，通過呼托公用段反送廠用電。7）汽機(jī)變、鍋爐變恢復(fù)送電后，將保安電源切至正常方式，停止柴油發(fā)電機(jī)運(yùn)行，投入備用。8）若低壓缸排汽溫度大于50度，應(yīng)先啟動(dòng)凝結(jié)水泵，投入低壓缸噴水及水幕噴水，待凝汽器鈦管冷卻，排汽溫度小于50度后，方可投入循環(huán)水系統(tǒng)?？諌簷C(jī)全停要確保啟動(dòng)用小空壓機(jī)能正常投入運(yùn)行。9）關(guān)閉鍋爐系統(tǒng)所有煙風(fēng)擋板，鍋爐進(jìn)行悶爐，嚴(yán)密監(jiān)視汽包上下壁溫差情況。

2.3.3同類型事故處理情況的對(duì)比分析

2009年，托電12號(hào)機(jī)組因?yàn)閲?guó)云一線檢修，二線跳閘，造成12號(hào)機(jī)組被迫停機(jī)，2012年4月，岱海發(fā)電公司海萬I、II雙線跳閘，岱海電廠孤網(wǎng)運(yùn)行。通過對(duì)兩起事故案例的分析，兩起事故存在著相同的特點(diǎn)，即汽輪機(jī)跳閘后發(fā)變組保護(hù)并未啟動(dòng)，廠用電快切裝置未啟動(dòng)，滅磁開關(guān)未跳閘，最后均造成了發(fā)電機(jī)過激磁，岱海電廠四號(hào)機(jī)組甚至出現(xiàn)了定子鐵芯溫度超過量程變成壞點(diǎn)的事實(shí)，托電12號(hào)機(jī)組也因?yàn)榘l(fā)電機(jī)過激磁保護(hù)動(dòng)作切除發(fā)電機(jī)。下面我們就從運(yùn)行操作習(xí)慣及保護(hù)配置兩個(gè)方面探討上述兩起事故。1）兩次事故中均出現(xiàn)汽輪機(jī)跳閘后發(fā)電機(jī)未跳閘。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因在于處于孤網(wǎng)運(yùn)行的機(jī)組，當(dāng)汽輪機(jī)跳閘后，發(fā)電機(jī)因?yàn)椴杉坏侥婀β蕟?dòng)發(fā)變組保護(hù)動(dòng)作于全停，造成主開關(guān)、滅磁開關(guān)無法跳閘，廠用電快切無法啟動(dòng)，最后隨著汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速下降而發(fā)電機(jī)仍然維持勵(lì)磁，造成機(jī)組過激磁。2）岱海電廠四號(hào)機(jī)組跳閘首出為定子冷卻水流量低。出現(xiàn)這種情況的原因在于岱海電廠發(fā)變組過激磁保護(hù)配置不當(dāng)，過激磁保護(hù)未配置跳閘功能，故當(dāng)發(fā)電機(jī)過激磁程度已經(jīng)造成定子鐵芯溫度嚴(yán)重超過允許值也未能動(dòng)作切除發(fā)電機(jī)，但幸運(yùn)的是，隨著廠用電壓的降低，定子冷卻水泵出力嚴(yán)重不足，造成定子冷卻水流量低，而岱海四號(hào)機(jī)組定子冷卻水流量低作為發(fā)變組非電量保護(hù)直接啟動(dòng)發(fā)變組全停信號(hào)，將發(fā)電機(jī)切除。試想，如果該機(jī)組在過激磁保護(hù)配置不合理的情況下，仍然像我廠將定子冷卻水流量低保護(hù)動(dòng)作于汽輪機(jī)，岱海四號(hào)機(jī)組就會(huì)因?yàn)檫^激磁而燒損。綜上，在所有出線全部跳閘后，發(fā)電機(jī)組處于孤網(wǎng)運(yùn)行，為了防止發(fā)電機(jī)過激磁而損壞，我們?cè)诰o急停止汽輪機(jī)的同時(shí)，要手動(dòng)將發(fā)電機(jī)全停信號(hào)發(fā)一下，防止發(fā)電機(jī)保護(hù)不能正常啟動(dòng)而造成機(jī)組過激磁。

3.結(jié)論

近年來，雨雪災(zāi)害造成線路時(shí)有發(fā)生，尤其針對(duì)托電公司點(diǎn)對(duì)網(wǎng)供電模式的機(jī)組影響更大，一旦出現(xiàn)全部送出線路跳閘，將使機(jī)組至于孤網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)此，我們應(yīng)該充分認(rèn)識(shí)到孤網(wǎng)運(yùn)行的特點(diǎn)，才能確保在事故發(fā)生后有的放矢，順利完成事故處理，在極端運(yùn)行方式下，保證設(shè)備安全。

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