600MW汽轮机LDA功能失效时的甩负荷试验分析.pdf

第3 4卷第3期 2 0 0 6年 3月 姜菜 电力 e a s t c h i n lt e l e c t r i c p o w e r vo 1 3 4 no 3 ma r 2 0 o 6 6 0 0 mw 汽轮机 l d a功能 失效时的甩负荷试验分析 张宝 ， 顾伟飞 ， 徐熙瑾 ， 沈全义 ( 1 浙江省电力试验研究院， 浙江杭州3 1 0 0 1 4 ； 2 嘉兴发电有限责任公司， 浙江嘉兴3 1 4 2 0 1 ) 摘要： 甩负荷预测功能是确保机组甩负荷时汽轮机动态转速飞升不超标的一项重要措施。在试验( 尤其是 在大型汽轮机组) 中发生该功能失效的情况并不多见。在分析具体试验数据的基础上， 推断并证实了一次甩 负荷试验时 l d a功能失效。此次试验的过程与数据为大型汽轮机组甩负荷试验提供了富有价值的参考。 关键词： 汽轮机组； 甩负荷试验 ； l d a功能 作者简介： 张宝( 1 9 7 8 ) ， 男 ， 硕士， 工程师， 从事大型汽轮机组控制技术与节能技术方面的研究。 中图分类号： t k 2 6 7 文献标识码： b 文章编号： 1 0 0 l - 9 5 2 9 ( 2 0 0 6 ) 0 3 4 ) 0 4 2 4 ) 3 l o a d r e j e c t i o n t e s t s f o r 6 0 0 mw s t e a m t u r b i n e s w h e n l da f u n c t i o n f a i l s z h a n gb a o ，g u w e i -f e i ， xux i - j i n ， s h e nq u a rt y i ( 1 z h i a n g e l e c t ri c p o w e r t e s t r e s e a r c h i n s t i t u t e ， ha n g z h o u 3 1 0 0 1 4， c h i n a ； 2 j i a x i n g p o w e r g e n e r a t i o n c o ，l t d ， j i a x i n g 3 1 4 2 0 1 ， c h i n a ) a b s t r a c t ： t h e a d d u m p a n t i c i p a t i o n( l d a)f u n c t i o n i s t o l i m i t t h e d y n a mi c r o t a t i o n a c c e l e r a t i o n o f t h e s t e a m t u r - b i n e w i t h i n t h e a l l o w a b l e r a n g e w h e n l o a d r e j e c t i o n o c c u r s s i n c e t h e f a i l u r e o f l d a f u n c t i o n d u ri n g l o a d r e j e c t i o n t e s t s c an b e s c a rce l y me t ，i t wa s d e d u c e d b y t e s t d a t a a n d d e mo n s t r a t e d t h r o u g h s i mu l a t i o n ，o f f e r i n g v a l u a b l e r e f e r - e n c e f o r l o a d叫e c t i o n t e s t s o f l a r g e t u r b o - g e n e r a t o r u n i t s k e y w o r d s ： t u r b o - g e n e r a t o r ；l o a d r e j e c t i o n t e s t ； l d a f u n c t i o n 大型汽轮机组常规法甩负荷试验涉及专业面 广 ， 内容复杂 ， 试验设备动作瞬时 l生强 ， 不可控 因 素多， 试验具有很大风险， 因而一直倍受关注。 大容量汽轮机的转 子时间常数较小 ， 汽缸 的 容积时间常数较大， 在发生甩负荷时， 汽轮机的转 速飞升很快， 如果仅靠系统的转速反馈作用， 最高 转速有可能超过 1 1 0 额定转速， 从而致使汽轮 机发生遮断， 使机组不能快速重新并网。为此不 同的汽轮机控制系统一般均设置有一套较为完善 的甩负荷超速限制逻辑， 其中， 新华控制工程公司 生产的 d e h 一 11 a电液控制系统有一定代表性 ， 该 系统采用 了甩负 荷预测 ( l d a) 功能， 并结合 1 0 3 额定转速超速保护( o p c ) 功能来抑制甩负 荷后的汽轮机转速飞升， 在实际应用时取得了令 人满意的效果。 文献 2 3 4 不同程度地反映了 l d a功 能在实际甩负荷时的作用， 可以设想， 如果没有 l d a功能或 l d a功能因故失效， 汽轮机甩负荷后 的转速飞升抑制将会更加困难， 实际甩负荷时如 果出现这一情况 ， 机组各参数如何变化， 是很难预 测的。本文结合试验实例， 详细描述这一情况出 现时汽轮机甩负荷后各参数的变化情况， 并进行 了分析和推论 。 1 试验机组及其超速抑制功能 嘉兴发电厂二期工程 5号汽轮机为上海汽轮 机有限公司与美国西屋公司合作并按照美国西屋 公司的技术制造 的亚临界 、 中间再热式 、 四缸四排 汽、 单轴、 凝汽式汽轮机， 型号为 n 6 0 0 1 6 7 5 3 7 5 3 7 ， 启动方式以高压缸启动为主。 该汽轮机控制系统采用新华控制工程有限公 司的 d e h 1 1 a型数字式电液调节控制系统， 该系 统主要采用安装在机组前轴承座上的两个超速保 护控制器电磁阀( o p c电磁阀) 来完成其对汽轮 机甩负荷后超速的抑制， 它主要使用了两种方式 限制汽轮机在甩负负荷时超速。第一种方式是它 维普资讯 张宝 。 等6 0 0 mw汽轮机 l d a功能失效时的甩 负荷试验分析 的甩负荷预测功能， 具体做法是： 机组解列瞬间， 如果此时的中压缸排汽压力大于 3 0 额定值 时， o p c动作 2 s ， 高压调节阀和中压调节阀同时关 闭， 高压调节阀在汽轮机转速降到3 0 0 0 r m i n以 下时开启， 中压调节阀在首次 o p c动作后再延时 2 s 后开启。第二种转速抑制方式是转速超过 1 0 3 额定转速时 o p c动作的方式： 转速超过 1 0 3 额定转速时， o p c动作， 转速降到 1 0 3 额 定转速以下时， o p c恢复， 如此可能反复多次， 当 机组转速降到额定转速后， 中压调节阀全开， 高压 调节阀参与汽轮机转速控制， 使其最终保持在额 定转速 。 2 l d a功能失效时的甩负荷试验分析 2 1 机组 5 0 甩负荷时的试验结果 ( 1 )汽轮机速变化情况 甩负荷前转速3 0 0 4 r m in ， 甩负荷后2 8 7 1 s 最高转 速 3 1 5 1 r m i n ， 1 8 4 4 s后降到 3 0 6 5 r mi n ， 2 9 6 9 s 后上升到 3 1 1 2 r m i n ， 1 0 0 0 0 s 后 下降到3 0 6 4 r m i n ， 1 3 5 1 0 s 后上升到 3 1 0 0 r m i n ， 8 7 5 0 s 后下降到 3 0 6 2 r m i n ， 2 8 1 0 s 后上 升到3 0 9 4 r m in ， 7 3 4 4 s 后下降到3 0 6 1 r m in ， 6 7 2 0 s 后上升到 3 0 8 8 r m i n ， 最后汽机转速稳定 在 2 9 9 6 r m i n ； ( 2 )调门动作情况 高调门甩负荷前开度 2 1 9 9 ， 甩负荷后全 关， 转速稳定后微开； 中调门甩负荷后 8 7 5 m s 全 关， 2 0 3 5 s 后开启， 开度约为 4 1 6 ， 后全关， 1 0 9 4 s 后重新开启， 开度约为 5 7 3 ， 后全关， 8 9 4 s 后再开启， 一开度约为 7 7 9 0 ， 后全关， 7 1 3 s 后开启， 保持 2 8 0 s 后全关， 5 4 0 s 后开 启， 一直保持全开； ( 3 )o p c动作情况 总共动作 5 次， 每次动作时问分别为 1 7 3 0 s 、 7 5 s、 5 4 7 s 、 3 91 s、 1 8 8 s 。 ( 4 )旁路动作情况 高压旁路一直保持全关， 低压旁路甩负荷前 开度为 5 ， 甩负荷后全开； ( 5 )甩负荷试验计算结果 平均上升加速度为口 = 5 1 2 r s ； 稳定时间 为 1 7 3 s ； 动态超调量为 4 8 9 4 。 2 2 机组5 0 甩负荷时的试验分析 由上述试验结果可知， 在 5 0 甩负荷时， 该 汽轮机在2 8 7 1 m s , 内， 转速由 3 0 0 4 r m in飞升 到 3 1 5 1 r mi n ， 动态超调量接近 5 ， 这在同类型 机组中属于偏高的。 图 1为该次 5 0 甩负荷试验时的录波曲线 ， 图2 为机组解列后汽轮机转速的飞升情况示意 图， 对其分析后可以发现以下问题。 ： 并 嘲 号 1 一 ， 转 速 号 _ 。7 l 厂 o p ( 信 调 j 开 度 高 惘门 开压 j f l _ i l 图 1 5 0 甩负荷试验曲线 图 2 5 0 甩负荷 时第 一次转 速 升不意图 ( 1 )从转速开始飞升到中调门开始关闭， 中 间有 6 7 5 m s的延时 ， 该延时 明显偏长 ， 这应该是 造成汽机转子第一次飞升转速偏高的主要原因； ( 2 ) 第一次o p c动作明显滞后， 原 o p c卡硬 件设计中具有的 l d a功能动作的快速性没有反 映出来； ( 3 )高调 门从 2 1 8 开度 到全 关 ， 时 间为 1 8 4 m s ， 可设想 ， 如果该调 门从 全开到全关 ， 时间 将会显著大于原静态时测定的时间( 1 1 0 m s ) ， 这 说明此时的高调门关闭可能与 o p c动作引起的 卸荷阀动作无关； ( 4 )中调 门开 始 关 闭 时 的汽 机 转 速 约 为 3 0 8 0 r m i n ， 接近 1 0 3 额定转速 ， 此时的 o p c动 作可能是 由于转 速引起 ， 而不是 由 l d a功能 引 起。 因此， 基本可以推断该机组汽轮机控制系统 维普资讯 4 4 ( 总 2 2 6 ) 要氧 雹力 的 l d a功能在机组甩负荷时没有发挥应有的作 用 ， 该功能失效。 为了证明该推断的正确性和查明问题的原 因， 在该机组解列时， 进行了一次模拟 5 0 甩负 荷试验， 具体做法： 模拟汽轮机中压缸排汽压力大 于3 0 额定压力， 当机组解列时， 仔细结果表明， l d a功能没有按设计要求动作。由于 l d a功能 是以硬件的方式固化在 o p c卡件中， 因此， 准备 检查 o p c卡件的工作情况。 在汽轮机停运并做好安全措施后再 次在 o p c卡件上模拟了5 0 甩负荷试验， 具体的做法 是： 强制关闭中压主汽门， 汽轮机挂闸， 打开所有 高调门和中调门， 并模拟汽轮机中压缸排汽压力 大于3 0 额定压力， 在 o p c卡件上短接并网开关 信号， 在该信号解除时， 仔细观察各监测参数， 并 用录波仪记 录当时高调 门、 中调 门、 o p c、 并 网开 关的动作情况。试验结果大致如图3 所示。 l 3ms 1 9 8 s 、 l o oms 9 3 ms 丁 0 ) ； ( 一 l 4 4ms 1 图 3 模 拟 5 0 甩负荷试验不意图 图3 表明， 在这种情况下， 并网信号消失后， 延时 1 3 m s o p c动作， 并保持 1 9 8 s ； 中调 门在 o p c动作后延时 1 0 0 m s 开始关闭， 9 3 m s 后全部 关闭； 高调门在 o p c动作后延时 4 4 m s 开始关 闭， 并用 1 4 4 m s 全部关闭。这种动作情况与设计 一 致 ， 这表明， 固化在 o p c卡件 中的 l d a功能能 正常工作， 并不存在问题。 检查电气来并网开关信号， 正常； 检查 d e h 柜并网开关信号的内部接线， 无误； 检查 d e h柜 o p c卡件中内并并网信号转接线， 接线无误， 但 发现该信号一接线端子因不明原因虚接， 随即将 其紧固。随后， 在并网信号到 d e h柜接入处做模 拟 5 0 甩负荷试验， 试验结果与图3 基本一致。 至此， 这次甩负荷试验时 l d a功能不能正确 动作的原因基本查明： d e h柜 o p c卡件中内部并 网信号转接线一端子虚接， 导致 o p c卡件无法正 常感知并网与解列信号， 因而在甩负荷瞬间， o p c 没有按原设计动作， 机组转速上升到 1 0 3 额定 转速时， o p c才因感应到 1 0 3 额定转速信号而 动作， 因而， 动作时间明显滞后， 导致中压调门关 闭滞后， 大量再热蒸汽进行汽轮机中、 低压缸， 造 成汽机转子第一次飞升转速偏高。至于汽轮机转 子开始飞升后延时 1 1 1 m s 高调门开始关闭， 则是 d e h中转速控制回路作用的结果。 从以上分析结果表明， l d a功能在此次甩负 荷试验时没有按设计方式动作， 功能失效。可以 看出 ， 如果 5 0 甩负荷试验时 l d a功能正常发挥 作用， o p c动作正常， 可以推测总体的试验结果 将会好于这次试验的结果， 这在该机组 1 0 0 甩 负荷试验时间接得到证明。 3 机组 1 0 0 甩负荷试验结果 该机组 l d a功能失效 的原 因查明后 ， 正常进 行了 1 0 0 甩负荷试验 ， 试验的大致结果如下 ： 机 组解列后 1 6 m s l d a功能动作， 解列后2 4 0 6 s 汽 轮机转速达到最高值 3 1 5 8 r m i n ， 随后 o p c连续 动作 2次， 汽轮机在 2 0 3 s 后稳定在 2 9 9 6 r m in 。 动态超调量为 5 2 3 ， 试验取 得了成功。该次试 验的录波曲线如图4所示 。 并细 号 d p c1 言 号i ： 】 鳢速 1 占 ， 调 j ! 度 f j f i 调 f ： 度 j 图 4 1 0 0 甩 负荷 试验曲线 4 结论 ( 1 )o p c功能动作有一定的滞后性， 单纯使 用 o p c功能通常无法有效控制甩负荷后的汽轮 机转速飞升， 使用甩负荷预测( l d a ) 功能能够有 效弥补 o p c功能的这点不足； ( 2 )l d a功能失效会延长甩负荷后汽轮机 转速第 1 次飞升时间， 增加转速飞升幅度， 可能会 维普资讯 第 3 4卷第 3期 2 0 0 6年 3月 要 幕 电力 e a s t o hi fl a e l e c t r i c p o w e r vo 1 3 4 no 3 ma r 2 o o 6 基于故障模拟进行配电网网架评估 徐珍霞。 顾洁 ( 上海交通大学 电气工程系， 上海2 0 0 2 4 0 ) 摘要： 在配电网馈线发生单一故障的情况 f， 其故障区段必位于两个相邻的开关之间 ， 有故障电流 和 没有故障电流流过的开关其 f r u所采集的信息不相同 ， 从而可 以很方便地找到故障区域 。但 是， 由于 大部分配电网并没有实施配网自动化， 使得配网运行的实时数据难以获得 。基于此提 出 r通过模拟故 障、 潮流计算 ， 寻找故障区域 ， 并记录下为了隔离故障区域开关动作的个数 ， 作为判断配电网网架结构的 一 个指标 。 关键词： 配电网； 网架评估； 故障模拟； 故障判断； 故障隔离 作者简介： 徐珍霞( 1 9 8 0 一 ) ， 女 ， 硕士研究生， 研究方向主要为电力系统优化规划。 中图分类号： t m 7 1 1 文献标识码： a 文章编号： 1 0 0 1 - 9 5 2 9 ( 2 0 0 6 ) 0 3 - 0 0 4 5 - 0 5 ev a l u a t i n g d i s t r i b u t i o n n e t wo r k f r a me b a s e d o n f a u l t s i mu l a t i o n xu z h e n x i a g m fie ( d e p t o f e l e c t ri c a l e n g i n e e ri n g ， s h a n g h a i j i a o t o n g u n i v ， s h a n g h a i 2 0 0 2 4 0 ，c h i n a ) ab s t r a c t ： w h e n a s i n g l e f a u l t o c c u r s o n a d i s t r i b u t i o n f e e d e r t h e f a u l t y s e c t i o n i s p r o b a b l y b e t we e n t wo a d j a c e n t s w i t c h e s s i n c e t h e f t u i n f o r ma t i o n o n s w i t c h e s w i t h o r wi t h o u t f a u l t y c u r r e n t a r e q u i t e d i ff e r e n t ， t h e f a u l t y s e c t i o n c a l l b e e a s i l y f o u n d o u t ho we v e r ， mo s t d i s t r i b u t i o n n e t wo r k do s e n o t r e a l i z e a u t o ma - t i o n， wh i c h m a k e s i t d i ffi c u l t t o g e t t h e r e a l - t i me o p e r a t i o n d a t a o f t h e d i s t r i b u t i o n n e t wo r k to s o l v e t h e a b o r e me n t i o n e d p r o b l e m ，i t i s p r e s e n t e d t h a t t h e f a u l t y s e c t i o n c a n b e i d e n t i f i e d t h r o u g h f a u l t s i mu l a t i o n a n d p o we r flo w c a l c u l a t i o n，a n d t h e n u mb e r o f s wi t c h a c t i o n s c a n b e u s e d a s a n i n d e x f o r e v a l u a t i n g t h e d i s t r i b u t i o n n e t wo r k ke y wo r d s ： d i s t r i b u t i o n n e t wo r k ；n e