火電1000MW 機(jī)組發(fā)電機(jī)電測系統(tǒng)新技術(shù)研究

洪鼎華 趙永濤 倪 穎

（神華國華徐州發(fā)電有限公司，江蘇徐州市銅山區(qū)，221166）

1 某電廠1000 MW 機(jī)組發(fā)電機(jī)電測系統(tǒng)配置情況及存在問題

1.1 配置情況

目前，國內(nèi)1000 MW 火電機(jī)組的DEH 系統(tǒng)和DCS （分散控制系統(tǒng)）負(fù)荷調(diào)節(jié)功能，主要是根據(jù)發(fā)電機(jī)出口功率變送器測量的實(shí)際值和給定的負(fù)荷指令值，進(jìn)行邏輯判斷后實(shí)現(xiàn)水、煤、風(fēng)、汽等介質(zhì)的入口量的調(diào)節(jié)，當(dāng)兩值一致時(shí)，則機(jī)組的負(fù)荷調(diào)節(jié)完畢。在極端情況下發(fā)電機(jī)電測系統(tǒng)無輸出信號(hào)時(shí)，DEH （數(shù)字式電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)）會(huì)自動(dòng)把發(fā)電機(jī)有功功率置為1309MW，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于給定指令值，使機(jī)組不斷降低出力直至機(jī)組打閘，同時(shí)DCS也將退出CCS （協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)）、AGC （自動(dòng)發(fā)電控制）、AVC （無功無壓自動(dòng)控制）的控制模式，而轉(zhuǎn)到人工控制模式，大大增加了人工操作控制風(fēng)險(xiǎn)。由此可見，發(fā)電機(jī)電測系統(tǒng)的有功功率測量在整個(gè)調(diào)節(jié)過程起到十分關(guān)鍵作用，配置合理與否直接決定了機(jī)組運(yùn)行的安全穩(wěn)定。

某電廠1000 MW 機(jī)組電測系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)有功變送器 （以下簡稱變送器）常規(guī)配置有三臺(tái)，每臺(tái)變送器均有兩路4～20 mA 輸出通道，一路送至DEH 控制系統(tǒng)，一路送至DCS 控制系統(tǒng)；其中11＃、12＃變送器為單向量程，13＃變送器為雙向量程；三臺(tái)變送器的TA 電流回路為單回路串聯(lián)接法，TV 電壓回路為單回路并聯(lián)接法，輔助電源采用同一路供電方式，如圖1所示。

1.2 存在問題

在實(shí)際運(yùn)行中，發(fā)現(xiàn)此種配置存在以下問題：

（1）當(dāng)變送器輔助電源失去時(shí)或一臺(tái)變送器故障，將同時(shí)導(dǎo)致無數(shù)據(jù)送給DCS和DEH 系統(tǒng)；

（2）當(dāng)該電測系統(tǒng)出現(xiàn)TV 斷線時(shí)會(huì)使三路變送器有功功率失真，變小，進(jìn)而導(dǎo)致機(jī)組打閘；

（3）電網(wǎng)側(cè)發(fā)生擾動(dòng)時(shí)三個(gè)變送器因輸出量程不一致導(dǎo)致擾動(dòng)時(shí)三個(gè)數(shù)據(jù)偏差較大，使CCS、AGC、AVC模式退出；

（4）在發(fā)電機(jī)并網(wǎng)時(shí)DEH 系統(tǒng)出現(xiàn)數(shù)秒鐘的有功信號(hào)質(zhì)量壞點(diǎn)，會(huì)出現(xiàn)機(jī)組帶負(fù)荷速度大為降低的現(xiàn)象。

上述問題嚴(yán)重影響了機(jī)組的安全運(yùn)行，徹底消除這些安全隱患成為當(dāng)務(wù)之急。

2 1000 MW 火電機(jī)組發(fā)電機(jī)電測系統(tǒng)新技術(shù)運(yùn)用

2.1 合理增加變送器數(shù)量

2011月12月9日，該廠一臺(tái)發(fā)電機(jī)有功功率變送器產(chǎn)生故障，導(dǎo)致送給DEH、DCS兩個(gè)通道的輸出數(shù)據(jù)嚴(yán)重失真，給機(jī)組運(yùn)行帶來安全隱患。為減小故障影響范圍，技術(shù)人員通過增加3臺(tái)變送器來，使每臺(tái)變送器只送出一路信號(hào)，即：11＃、12＃、13＃變送器信號(hào)送至DEH 系統(tǒng)，14＃、15＃、16＃變送器信號(hào)送至DCS 系統(tǒng)，當(dāng)單臺(tái)變送器故障時(shí)只影響到一路信號(hào)，大大降低了單臺(tái)變送器故障時(shí)的影響范圍，從而提高了系統(tǒng)安全性。

圖1 某電廠1000 MW 機(jī)組發(fā)電機(jī)電測系統(tǒng)原理圖

2.2 使用變送器的型號(hào)統(tǒng)一

2011年12月24 日，該廠送出線路故障時(shí)電網(wǎng)波動(dòng)引起三個(gè)變送器輸出量之間偏差較大，在波動(dòng)峰值時(shí)出現(xiàn)了三個(gè)數(shù)據(jù)走向不一致現(xiàn)象，造成DCS系統(tǒng)CCS機(jī)爐控制模式退出。經(jīng)檢查分析原配置中有2臺(tái)變送器4～20mA 對(duì)應(yīng)0～1390 MW的單向變送器，另1 臺(tái)為4～12～20 mA 對(duì)應(yīng)-1390～0～1390 MW 的雙向變送器，這也是造成有功功率偏差的主要原因。為滿足DCS系統(tǒng)需詳細(xì)記錄包括逆功率工況在內(nèi)的有功功率變化情況，向DCS提供數(shù)據(jù)的14＃、15＃、16＃變送器均統(tǒng)一采用雙向變送器-1390～0～1390 MW；而向DEH提供數(shù)據(jù)的11＃、12＃、13＃變送器均統(tǒng)一采用單向變送器0～1390 MW，各系統(tǒng)采用統(tǒng)一型號(hào)變送器的方案很好地消除了三組數(shù)據(jù)不一致性的安全隱患。

2.3 采用新技術(shù)解決單電源模式供電不足

傳統(tǒng)方法解決變送器單輔助電源的方式一般有兩種：一種是每臺(tái)變送器從電源點(diǎn)引接一路電源，這種方法占用資源較多，一路失電還是要使對(duì)應(yīng)的變送器退出，只能減少影響，不能徹底消除隱患；第二種是兩路電源經(jīng)電源切換裝置后送至6臺(tái)有功變送器，這種方法因電源切換裝置的增加使隱患點(diǎn)增加，不符合電氣可靠簡單的設(shè)計(jì)理念。而作為國內(nèi)新技術(shù)產(chǎn)品的雙電源變送器可徹底解決該難題。

雙電源變送器是把兩路送入變送器的電源通過降壓變壓器降壓整流后并聯(lián)成一路輸出，然后再經(jīng)濾波穩(wěn)壓后得到變送器工作時(shí)所需要的穩(wěn)定電源。當(dāng)兩路電源正常運(yùn)行時(shí)，電源1指示燈和電源2指示燈均亮起；任何一路電源停電時(shí)另外一路電源仍然可以不間斷提供穩(wěn)定的工作電源，不會(huì)出現(xiàn)因電源切換引起的波動(dòng)現(xiàn)象，停電的一路電源指示燈會(huì)熄滅，如圖2所示。

圖2 雙電源有功功率變送器工作原理框圖

雙電源有功功率變送器作為長期穩(wěn)定運(yùn)行的新產(chǎn)品，徹底消除了單電源變送器失電時(shí)導(dǎo)致停機(jī)的安全風(fēng)險(xiǎn)，也避免了傳統(tǒng)方式下的雙電源切換引起的波動(dòng)和間斷供電現(xiàn)象。

2.4 發(fā)電機(jī)TV 電壓回路采用雙路配置

在日常生產(chǎn)運(yùn)行中，發(fā)電機(jī)TV 電壓回路出現(xiàn)單相或三相斷線的情況時(shí)有發(fā)生，一旦送至電測系統(tǒng)的發(fā)電機(jī)出口11＃TV 電壓出現(xiàn)斷線現(xiàn)象，6臺(tái)變送器的輸出功率數(shù)值將小于實(shí)際值，會(huì)使DEH系統(tǒng)不斷增加汽輪機(jī)出力，直至汽輪機(jī)超速而引起DEH 保護(hù)動(dòng)作打閘，釀成跳機(jī)事故。為降低該種風(fēng)險(xiǎn)，我們從發(fā)電機(jī)出口12＃TV 柜再引一路電壓至電測系統(tǒng)，并與11＃TV 電壓形成冗余配置，11＃TV 電壓送至11＃、12＃、14＃、15＃變送器，12＃TV 電壓送至13＃、16＃變送器。除此之外，系統(tǒng)配置了一臺(tái)雙電壓斷線判別裝置，當(dāng)一路TV 電壓斷線時(shí)雙電壓判別裝置發(fā)出該路斷線報(bào)警信號(hào)分別送至DEH、DCS系統(tǒng)，及時(shí)屏蔽掉故障電壓回路有功功率數(shù)據(jù)，選用正常電壓回路的測量數(shù)據(jù)，減小電測系統(tǒng)TV 斷線的影響，有效地避免了因TV 斷線小故障引起跳機(jī)的大事故。

圖3 1000 MW 機(jī)組發(fā)電機(jī)電測系統(tǒng)改進(jìn)方案原理圖

2.5 優(yōu)化變送器輸出數(shù)據(jù)在DEH 系統(tǒng)中的有效量程設(shè)置，提高機(jī)組的帶負(fù)荷速度

由于該廠1000 MW 機(jī)組DEH 系統(tǒng)為西門子設(shè)計(jì)理念，DEH 系統(tǒng)對(duì)有功功率信號(hào)上限大于19.8mA （1034 MW），下 限 小 于3.5 mA （-32 MW）判斷為質(zhì)量壞點(diǎn)。當(dāng)機(jī)組并網(wǎng)前發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速保持3009r／s，并網(wǎng)瞬間機(jī)組的轉(zhuǎn)速降為3000r／s，在鍋爐供汽量不變的情況下高出額定轉(zhuǎn)速9轉(zhuǎn)的動(dòng)能瞬間轉(zhuǎn)化成電能，發(fā)電機(jī)有功功率將高出指令值50 MW，DEH 系統(tǒng)將快速關(guān)閉調(diào)門，減少供汽流量，調(diào)門關(guān)閉后發(fā)電機(jī)會(huì)出現(xiàn)10s左右的逆功率現(xiàn)象，逆功率超過-32 MW 時(shí)會(huì)造成DEH 系統(tǒng)有功功率信號(hào)出現(xiàn)100～200ms的質(zhì)量壞點(diǎn)。此時(shí)汽機(jī)調(diào)門出現(xiàn)關(guān)閉現(xiàn)象，當(dāng)功率信號(hào)大約3.5mA時(shí)才重新開啟調(diào)門，降低了機(jī)組帶負(fù)荷速度。經(jīng)認(rèn)真分析研究后，把機(jī)組下限值設(shè)為2 mA （-160 MW），徹底解決了并網(wǎng)瞬間功率信號(hào)質(zhì)量壞點(diǎn)的現(xiàn)象，從而提高了1000 MW 機(jī)組帶初負(fù)荷的速度。

3 結(jié)語

1000 MW 機(jī)組正逐漸成為我國主流火電機(jī)組，有許多關(guān)于1000 MW 機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行的課題需要探討。本文以某電廠1000 MW 機(jī)組發(fā)電機(jī)電測系統(tǒng)為例，對(duì)原方案在運(yùn)行中存在的問題進(jìn)行認(rèn)真分析，并提出了更加科學(xué)合理的新技術(shù)方案，運(yùn)用效果良好，對(duì)國內(nèi)其他同類機(jī)組具有借鑒意義。

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