600MW机组汽机超速原因分析和改进措施.pdf

第1 4 卷( 2 0 1 2 年 第9 期) 电力安全技术 J 6 0 0 M W 机组汽机超速原因分析和改进措施 牛 红 日 ( 大唐阳城发 电有限责任公 司，山西 晋城0 4 8 0 0 1 ) 摘要针对 某电厂 6 0 0 MW 机组某次掉焦灭火全停过程中的汽机超速事故，分析 了机组停 机相关保护 ( 热工保护、逆功率保护、 正向功率解列保护 ) 的功能，提 出了相应的改进和防范措施 ， 以确保 机组停机安 全。 关键词汽机 ； 超速 ；停机 ；保护 1 事件经过 自2 0 0 9年 投产 以来 ，某 电厂 26 0 0MW 机 组设置 了 “ 机跳 电” 、“ 电跳机”联锁保护功能，发 变 组 热工保 护一直 处于 投运状 态。 2 0 1 0 -1 0 - 2 5 ， l 号机组带 负荷 5 8 0 MW 运行 ，炉 突然掉焦灭火 ， 汽轮机保护动作后 ，在向汽轮机发跳闸指令的同时 触发热工保护动作于发变组全停方式 ( 全停 ： 发 电 机解列跳开 5 0 0 k V开关、关汽轮机主汽门、灭磁 、 跳 4段厂用 电源分支进线开关、启动 4段厂用电源 分支快切装置 ) 。在全停过程 中发电机频率最高达 5 2 3 6 8 Hz ，汽机转速最高达 3 1 3 8 5 r mi n 。 机组多 次发生 热工保 护动作停机 时，5 0 0 k V 主开关跳闸速度快于主汽门关闭速度 ； 当机组负荷 较高时，机组发生跳闸 ，汽轮机内部及主蒸汽管道 内的残留蒸汽在主汽门未完全关闭的情况下会继续 做功 ，使机组与系统解列后的瞬间汽轮机转速快速 升高。 2 相关保护功能分析 2 1 热工保护 热工保护是非 电气量保护中的一种保护功能， 安装于机组发变组保护非电气量保护装置中，动作 于全停方式。当汽机跳 闸条件满足 ，E TS在触发汽 机跳闸的同时，启动该保护。 2 1 1 热工保护逻辑 每个主汽门的 2个关反馈接点进 行并联组合， 然 后将 4个主汽 门的关反馈组合信 号进 行串联组 合后 启动 热工保 护。汽机 跳 闸通道 l 和 2均有 2 个跳 闸电磁 阀，4个 电磁 阀经过 “ ( AS TI + AS T 3 ) &( A S T2 + AS T 4 ) ”逻辑 组合后启动 热工保护。这 种组合方式可有效避免 由于主汽门关反馈接点或汽 机跳闸 电磁阀误动造成热工保护误动作。 2 1 2 热工保护动作条件 汽机 4个主汽门全部关闭或者汽机跳闸。 2 2 逆功率保护 汽 轮发 电机在正 常运行时如 果失去原动机动 力 ，会导致同步发电机转为 电动机状态运行，从 电 网吸收能量拖动汽轮机运转。这种情况将导致汽轮 机叶片过热，为此需要装设发电机逆功率保护 ，在 短时间内跳开发 电机出口主断路器 ，从而阻止这种 情况的发生。 当跳开发电机出口主断路器后 ，如果有剩余蒸 汽通过汽轮机 ，汽轮发电机将加速运转 ，从而导致 转子超速。考虑到这种情况，可在发电机开始吸收 系统有功功率时 ，才跳开发电机出 口主断路器。此 种停机方式在机组跳闸停机时不会发生汽轮机超速 现象 。 2 1 I 逆功率长延时保护 保护装置检测到机组处于逆功率运行状态且达 到逆功率动作的保护定值时 ，经过 1 0 S 延时后启动 保护动作 。保护出口停机方式为机组解列 ( 只解列、 不跳汽机 、不灭磁 、不切换厂用电) 。 2 1 2 程序跳闸逆功率保护 保护装置检测到机组处于逆功率运行状态且达 到逆功率动作的保护定值 ，同时接收到主汽门关闭 信号时 ，2 个条件逻辑相 “ 与” ，经过 0 5 S 延时后， 一 9一 J 电 力 安全 技 术 第l 4 卷( 2 0 1 2 年 第 9 期) 保护动作。保护动作出口的停机方式为全停停机方 式。 在发 电机停机时，可利用该保护的程序跳闸功 能先将汽轮机 中的剩余功率向系统输送后再跳闸， 从而保证汽轮机安全。逆功率保护是根据发电机从 系统吸收有功功率的大小而动作的，以主汽门是否 关闭来决定动作时间。 2 3 正向功率解列保护 正向功率解列保护用在发电机突然失去外部输 电通道的情况下 ，用于确保机组紧急停机。 3 防范措施 3 1 直接退出热工保护 当热工保护投入 时，汽轮机保护动作后 向汽轮 机和发电机发跳闸命令，由于汽机主汽门的关闭时 间较主开关的动作时间长 ，机组跳 闸后转速升高。 当出现汽轮机主汽门卡涩等异常情 况时，汽轮机存 在超速的危险。 中国大唐集 团公司 防止 电力生产 重大事故 的二十五项重点要求实施导则 ( Q C DT 1 0 9 0 0 4 - 2 0 0 9 ) 第 9 2 1 6条规定 ，正常停机时，在打闸后 ， 应先检查有功功率是否到 0 ，千瓦时表停转或逆转 后 ，再将发电机与系统解列，或采用逆功率保护动 作解列。严禁带负荷解列。 为防止汽轮机发生超速事故，应退出发变组保 护中的 “ 热工保护”功能，汽轮机跳闸联跳 发电机 功能由 “ 逆功率保护”实现。 3 1 1 正常停机 正常停机时，逐渐降低机组负荷 ； 当机组所带 负荷低于 1 0 0 MW 时，通过手打汽轮机 、锅炉 MF T 或发变组紧停保护来实现。当退出热工保护后 ，采 用手打汽轮机或锅炉 MF T时应先关闭主汽 门，发 电机转 电动机运行后从系统 中吸收有功功率进入逆 功率状态运行 ，0 5 S 后程序逆功率保护动作使发 变组全停 。 这种停机方式下，由于汽轮机内部及主蒸汽管 道 内的残 留蒸汽已经被消耗 ，当机组与系统解列后 汽轮机的转速将低于 3 0 0 0 r mi n 。发变 组电气量 保护已实现双重配置，具有 2 套相互独立的测量回 路和跳闸出口，在一般情况下停机时逆功率保护能 够可靠动作于发变组解列或全停。 一 9 3 1 2 事故停机 事故停机时，由于机组所带负荷较高 ，如果汽 轮机跳 闸或锅炉灭火时热工保护动作于全停 ，主开 关先跳开 ，而汽轮机及主蒸汽管道 内残留的蒸汽将 继续做功 ，导致机组与系统解列后汽轮机转速持续 上升 并高于 3 0 0 0 r mi n 。如果退 出热工保护，当 机组发生汽轮机跳闸或锅炉灭火时， 先关闭主汽门， 机组通过程序逆功率保护与系统解列。由于此时汽 轮机 内部及主蒸汽管道 内的蒸汽已经被消耗掉 ，当 机组与系统解列后，汽轮机的转速将 下降至低于 3 0 0 0 r mi n。 当发生线路故障导致切机 时，由于 DC S系统 不能接收主开关跳闸反馈信号，汽轮机不跳闸。在 这种情况下，2套发变组 电气量保护装置 中的零功 率保护能够可靠动作 ，零功率保护动作于全停 ，使 机组与系统解列的同时发 “ 快关主汽门”跳闸指令 ， 将汽轮机跳闸。这种情况下，退出热工保护对机组 无影响。 3 1 3 存在 问题 在发电机后备保护投入 的情况下，可以退 出热 工保护。但在机组解列后 自带厂用电运行，或在机 组并网时厂用电已切换完毕但主开关 尚未合闸时， 在热工保护退出的情况下 ，如果汽轮机跳闸，发变 组保护无法动作出口，将会导致发电机无法灭磁及 厂用电无法切换至备用 电源 ， 导致厂用电全部失去。 这种 情况下要实现发电机灭磁及厂用 电切换，唯一 的途径就是手打发变组紧停按钮，触发发变组非电 气量保护动作出口，从而实现发电机灭磁及厂用电 切换。 3 2 修改热工保护逻辑 根据热工保护逻辑 ，可在热工保护跳闸信号 的 “ 或”门后增加 1 个延时 1 52 S的 “ 延时块” ， 以推迟热工保护的出口动作时间。逻辑修改后 ，在 正常停机或事故停机时，均 由程序逆功率保护来实 现发变组解列及厂用电切换的任务 ，而热工保护作 为后备保护 ，以确保发变组解列并可靠进行厂用 电 源切换。 2 0 1 0 -1 1 -1 7 ，2号机 组 停 机 ，机 组 负荷 1 0 0 MW 左右， 热工保护压板退出， 手打汽机紧停按钮， 主汽门关反馈返回后，作用逆功率保护动作，经过 1 S 7 4 9 ms ，5 0 0 k V开关跳 闸信号反馈 ，机组停机 转速低于 3 0 0 0 r mi n 。这表 明 1 52 S的延时可 第 l 4 卷 ( 2 0 1 2 年第 9 期 ) 电 力 安 全 技 术 S A- 3 0 0 0 火检系统在 “ W 锅炉中的应用 姜烈伟 ( 韶关发电厂 ，广 东 韶 关5 1 2 1 3 2 ) J 型火焰 摘要介绍 了韶关发电厂 3 0 0 MW 机组 “ w”型火焰锅 炉的火检 系统，针对火检 系统的设 备故障，经过现场设备检查和缺陷处理情况统计分析，找出了导致现场设备故障的原因。针对故障 原因，对设备改造的可行性进行 了分析，并提 出了升级改造方案。方案实施后，运行结果表明 了方 案 的正确性 ，解决 了锅 炉运行 的安 全隐患 。 关键词锅 炉；燃烧 器；火检 系统 ；光纤 ；安全性评价 1 系统概述 大器。 D P 7 0 0 0 放大器能区分火焰探头产生的脉冲 率 ，通过对火焰信号平均处理 ，再依据用户选择 的 韶 关发电厂 l 0号锅炉为东方锅炉厂引进美 国 火焰独立门槛设定值 ， 输出开关量 “ 着火” 、“ 无火” 福斯特 惠勒公司技术制造 的 3 0 0 Mw “ w”型火 信 号和 42 0 mA的火焰 强度模拟量信号 ，并提 焰燃烧方式的锅炉 ，是广东省第 l台 “ W”型火焰 供给分散控制系统 ( D i s t r i b u t e d C o n t r o l S y s t e m， 锅炉。 其火检系统采用数字剖面火焰监测器 ( Di g i t a l DC S ) 使用。 P r o f i l e D e t e c t i o n，D P D ) ，包括 D P 7 0 0 0数字剖面 其冷却风系统包括 2台互为备用的冷却风机， 放大器、D P D数字剖面火检探头、电源模块、连 正常情况下 l 台冷却风机就能保证足够的空气冷却 接 电缆组件及冷却风系统等。该系统 中，2 4只煤 所有火检观测管。火检冷却风压应不低于 3 0 k P a 。 燃烧器火检探头和 2 4只油燃烧器火检探头均采用 D P D 7 8 1 9 5 0 6的无光纤红外直窥式探头。这些探 2 设备现状及原因分析 头能对 目标火焰的频率和振幅特性不断地进行监 测 ，并输出信号经 电缆传输到控制室的 D P 7 0 0 0放 自 2 0 0 9年 5月开 始，l 0号炉 大部分 D P D火 臻 瓣 堞档雌臻 稚赫赫稚 辩辩稚臻 臻臻臻尝 臻赫赫臻 稚嚣瓣 稚瓣瓣浆 糖转臻媾 赫蒜瓣稚 瓣 辩 臻臻牿臻 拯椿特 臻赫瓣臻 瓣稚辩 瓣热辩辩 热臻鞋珊 臻瓣辩辩 臻臻臻 蒜瓣瓣媾 拯堪鞋瓣 赫瓣辩瓣 鞋鞋拯难 赫瓣瓣辨 以保证程序逆功率保护首先动作。 正常停机或事故停机时，在发电机出现逆功率 信号且汽机主汽门关反馈返 回后 ，程序逆功率保护 启动经 0 5 S 延时动作出口后 ，5 0 0 k V主开关才断 开 ，采用这种保护逻辑就可以有效防止汽机超速 。 此时，若个别主汽门发生电磁阀故障、行程开关故 障、主汽门卡涩等 问题导致主汽门关反馈无法返 回 时 ，可 以通过 A S T的跳 闸信号来保证热工保护可 靠出口。 如果机组 自带厂用电时出现汽机跳闸，热工保 护将起作用 ，可靠动作 ，以实现发电机灭磁及厂用 电切换，避免厂