大容量机组安全停机探讨_大型风力发电机组价格
摘 要:现阶段600MW及以下火力发电机组大多数仅设计本侧断路器跳闸后安全停机，但未考虑到线路故障本侧断路器跳不开或电站侧全站失压故障时发电机组安全停机问题。许昌龙岗发电厂4号机组于2010年2月10日由于线路故障，机组带厂用电运行并多次出现发电机超速。在此探讨发电机组在本侧断路器跳不开或电站侧全站失压情况下如何安全停机问题，并论证增设大型发电机组零功率安全切机配置必要性和实现方案。
关键词:大容量机组 OPC DEH 超速 零功率保护
1 许昌龙岗发电厂4号机超速解析
图1
1.1 运行方式
许昌龙岗发电厂3、4号机组（以下许昌龙岗发电厂3、4号机组简称龙岗3、4号机）经龙岗500kV升压站及岗花I、II回线送至许昌500kV花都变电站，龙岗500kV升压站及许昌500kV花都变电站均采用3/2接线方式，岗花I、II回线同塔架设。事故前岗花I、II线路正常运行，岗5011、岗5012、岗5013、岗5021、岗5022、岗5023均处合闸状态，龙岗3号机停备，龙岗4号机正常运行。
1.2 龙岗4号机停运经过
因岗花I、II回线许昌花都变附近处线路有浮冰且大幅舞动，造成岗花II回线于2月10日凌晨02:30 A、C相间短路故障，岗花II回线线路保护动作，跳开岗5021、岗5022。岗5021、岗5022跳开后，龙岗4号机通过岗5023、岗5013、岗花I回线送出有功。岗花I回线于2月10日凌晨03：30 A、C相间短路故障，岗花I回线线路保护动作，跳开岗5012、岗5013。岗5012、岗5013跳闸后，龙岗4号机负荷由300MW降至17MW自带厂用电运行，龙岗4号汽轮机OPC连续动作三次，03:31龙岗4号汽轮机跳闸（首出DEH超速保护，转速最高达3307rpm）、锅炉MFT。03:34 厂用电切换至备用电源，手动断开岗5023开关、4号发电机磁场开关联跳。
1.3 超速分析
当发电机未并网情况下OPC通过转速控制回路PID调节将汽轮机转速控制在目标值3000rpm。如果发电机处于并网状态，即使OPC动作，DEH目标值也不能自动跟踪到目标值3000rpm，而是自动跟踪到当前由GV阀开度确定的负荷值。岗花I回线故障后，岗5023开关处于合闸状态，DEH逻辑判断龙岗4号机处于并网状态，终造成OPC连续三次动作。根据《大唐集团公司防止发电机损坏指导原则》要求，龙岗4号机过频保护设定值对应转速为3150rpm，100mS跳闸。因过频定值大于OPC动作值且DEH超速动作时间又非常短，最终造成OPC连续动作直到DEH超速动作情况下，过频保护均未起到保护作用。
2 事故可能性探讨及解决方案
2.1 可能性分析
1）电源侧3/2接线方式的变电站采用单回出线送出方式或因检修仅一条出线运行方式，线路故障跳开线路侧开关。
2）单元出线方式线路故障，本侧断路器拒动。
3）送出侧变电站全站失压。
2.2 解决方案
1）设定合适的发电机高频保护，并可靠投入。因机组高频保护属于网调调度范围，很难实行。
2）增设零功率切机继电器。随着设备精细化管理，特别是保证大型汽轮机、发电机重要设备安全运行，增设零功率切机继电器势在必行。
3 大型发电机零功率切机继电器
当汽轮发电机组特别是大容量机组满载情况下发生正功率突降时，高压侧电压迅速升高、机组转速迅速上升，锅炉水位急剧波动；由于发电机没有灭磁、锅炉没有灭火，机组从超压、超频演变为低频过程，甚至可能出现频率摆动过程，对汽轮机叶片也有伤害。因此，当发生发电机正功率突降时，如不及时采取锅炉熄火，关闭主汽门、灭磁等一系列措施，必将严重威胁机组安全，甚至损坏热力设备。可见，发电机零功率切机在大型机组上是十分必要的。
发电机零功率切机动作后，应迅速切换厂用电并对发电机灭磁；同时作用于锅炉灭火保护“MFT”和汽机紧急跳闸保护“ETS”。发电机零功率切机功能由起动判据、动作判据和闭锁判据组成见图2。
图中，ΔUt1 表示主变高压侧正序电压突增量，ΔUf1 表示发电机正序电压突增量，f 表示发电机频率，Δf 表示发电机频率突增量，PG 表示发电机有功功率，ΔIt1 表示主变高压侧电流突降量，Ifa、Ifb 和Ifc 为发电机电流，Ut1 和Uf1 分别为主变高压侧、发电机正序电压，Ut2 和Uf2 分别为主变高压侧、发电机负序电压。
4 工程应用
4.1 物理布局设计
图2
新建大型发电机组机组在设计时零功率继电器可考虑采用单独组屏安装，双套保护实现保护双重化配置。
对于单元式出线机组增设零功率切机继电器时，因保护 A\B\C屏柜内空间有限，也应单独组屏安装，并实现双重化配置。
龙岗3、4号机组均为3/2出线方式，断路器操作箱安装于500kV网控室断路器保护柜内。发变组保护C柜仅用于发变组非电量保护。柜内空间裕量比较大。尺寸满足安装两套RCS-985UP发电机零功率切机装置。在C柜上层安装两套零功率继电器，并实现双重化配置。
4.2 回路设计
1）第一套保护RCS-985UP装置发电机电流、电压与保护A柜共用，将A柜发电机机端电流、电压按RCS-985UP装置对于端子接入。
2）用于第一套保护RCS-985UP装置主变高压侧电流取自主变高压套管处备用电流回路。
3）用于第一套保护RCS-985UP装置主变高压侧电压与A柜共用，将A柜主变高压侧电压按RCS-985UP装置对于端子接入。
4）第二套保护RCS-985UP装置发电机电流、电压与保护B柜共用，将B柜发电机机端电流、电压按RCS-985UP装置对于端子接入。
5）用于第二套保护RCS-985UP装置主变高压侧电流取自主变高压套管处备用电流回路。
6）用于第二套保护RCS-985UP装置主变高压侧电压与B柜共用，将B柜主变高压侧电压按RCS-985UP装置对于端子接入。
7）第一套保护RCS-985UP装置跳闸出口1动作5011第一跳闸线圈，跳闸出口2动作5012第一跳闸线圈。第二套保护RCS-985UP装置跳闸出口1动作5011第二跳闸线圈，跳闸出口2动作5012第二跳闸线圈。
5 总结
近年来，随着我国电力行业的蓬勃发展，装机容量成指数式递增，机组各种安全事故亦随之增多，也就更容易暴露出机组保护设计存在的问题。国内近期曾出现多起类似的发电机超速事故，更甚者造成机组损坏。随着单机容量增多，自动化程度逐步提高，需要从事继电保护工作者认真分析各种不安全因素，实现保护精细化管理。
参考文献
［1］ RCS-985UP 型发电机零功率切机装置技术使用说明书 南瑞继保, 2008 Ver 1.00