大板電廠2號機組異常跳機事件分析及整改措施

岳 涵，孫銘澤，朱時雨

(國家電網(wǎng)有限公司東北分部，遼寧 沈陽 110181)

1 事件過程

事件發(fā)生前,電網(wǎng)運行正常，大板電廠1號機組506 MW，2號機組575 MW；白音華電廠1號機組567 MW,2號機組568 MW；500 kV母線電壓為530～536 kV。東北電網(wǎng)蒙東赤峰地區(qū)500 kV網(wǎng)架見圖1。

2018年6月20日22：46：54(設為零時刻)，500 kV白巴1號線C相故障跳閘，0.74 s線路重合不成功再次跳閘[1]。因為500 kV白巴2號線正進行定檢消缺工作，白音華電廠全部停機，電網(wǎng)失去功率1020 MW。

綜合現(xiàn)場報告及PMU記錄數(shù)據(jù)如圖2所示，大板電廠2號機組跳閘事件過程如下。

a.超速保護OPC(overspeed protect controller)動作前，大板電廠500 kV母線電壓為504～545 kV，電網(wǎng)頻率由50.064 Hz下降至50.022 Hz，2號機組有功功率為420～790 MW，中壓缸排汽壓力在功率波動過程中沒有明顯變化，中壓缸排汽壓力/0.85的值始終大于0.3。

b.白巴1號線重合不成功760 ms后2號機組OPC保護動作，高壓缸及中壓缸調(diào)節(jié)門快速關閉，高壓缸進汽壓力迅速降低；5.7 s后高壓透平壓力比減小到保護動作值1.7，汽輪機主汽門關閉；9.34 s后發(fā)電機逆功率保護動作，機組跳閘。

東北電網(wǎng)頻率由50.06 Hz下降至49.88 Hz，工頻靜特性系數(shù)為8.62[2]。事件過程電廠出線有功功率(電廠出力)及電網(wǎng)頻率見圖3。

2 原因分析

2.1 事件涉及的主要保護

a.汽輪機超速保護[3]

OPC保護有3項觸發(fā)條件：①汽輪機轉(zhuǎn)速≥3090 r/min；②轉(zhuǎn)速加速度，即汽輪機轉(zhuǎn)速≥2900 r/min時，瞬時轉(zhuǎn)速測量差≥10 r/min；③發(fā)電機主斷路器閉合信號消失且中壓缸排汽壓力/0.85≥0.3(發(fā)電機出力300～600 MW時，對應中壓缸排汽壓力為0.38～0.88 MPa)，此條件防止發(fā)電機解列時汽輪機超速。

以上3項條件任1項條件滿足，OPC保護動作，關閉高壓缸調(diào)節(jié)門和中壓缸調(diào)節(jié)門。

b.高壓透平壓力比保護[4]

高壓透平壓力比是高壓缸調(diào)節(jié)級壓力和高壓缸排汽壓力的比值。高壓缸調(diào)節(jié)級位于高壓缸第一級，高壓缸排汽位于高壓缸最后一級，蒸汽從第一級流向最后一級。高壓透平壓力比正常值為2.7～3.0，當小于保護動作定值1.7時，關閉汽輪機主汽門。

c.發(fā)電機逆功率保護

為防止汽輪機尾部葉片與殘留蒸汽產(chǎn)生摩擦長期過熱而損壞，設計發(fā)電機逆功率保護，保護定值為-1%Pn，時間定值1 s，動作后發(fā)電機主斷路器跳閘。

2.2 原因分析

從分散控制系統(tǒng)DCS監(jiān)控信息分析[5-6]機組跳閘直接原因是發(fā)電機主斷路器信號接地端子瞬時虛接，導致發(fā)電機主斷路器閉合信號消失0.1 s[7-8]，此時中壓缸排汽壓力為0.81 MPa，0.81/0.85≈0.95>0.3，滿足OPC動作條件，OPC保護動作，導致高壓缸及中壓缸調(diào)節(jié)門快速關閉，高壓缸調(diào)節(jié)級壓力減小，而高壓缸排汽壓力變化不明顯，高壓透平壓力比小于保護定值1.7，汽輪機主汽門關閉。發(fā)電機作為同步電動機運行，1 s后發(fā)電機逆功率保護動作，發(fā)電機主斷路器跳閘。

3 存在問題

a.大板電廠2號機組功率大于50%額定功率工況運行時，中壓缸排汽壓力/0.85的比值始終大于0.3，當發(fā)電機主斷路器閉合信號消失時，OPC保護動作，引發(fā)機組跳閘。

b.大板電廠OPC保護動作條件“轉(zhuǎn)速加速度”不適合直流外送型電網(wǎng)。東北電網(wǎng)是典型的特高壓直流外送型電網(wǎng)，為了應對直流閉鎖大量功率盈余，配置高頻第二道防線和第三道防線[9-10]。如果第二道防線拒動，第三道防線正確動作的條件是小于51.5 Hz時機組OPC保護不動作，但直流閉鎖后，頻率迅速上升，“轉(zhuǎn)速加速度”達到保護動作定值，OPC保護動作影響高頻第三道防線控制策略。魯固直流額定功率運行閉鎖，無任何切機措施，東北電網(wǎng)頻率曲線見圖4。

4 整改措施

a.取消大板電廠機組“高壓透平壓力比”保護。

b.取消OPC觸發(fā)條件“發(fā)電機主斷路器閉合信號消失且中壓缸排汽壓力/0.85≥0.3”。

c.取消OPC觸發(fā)條件“轉(zhuǎn)速加速度”。

d.對東北電網(wǎng)所有火電機組進行排查，只保留OPC觸發(fā)條件“轉(zhuǎn)速≥3090 r/min”。

5 結束語

對東北電網(wǎng)所有火電機組進行排查，只保留OPC觸發(fā)條件“轉(zhuǎn)速≥3090 r/min”，確保機組OPC保護與電網(wǎng)協(xié)調(diào)，消除東北電網(wǎng)安全運行隱患。