刘焕虎：非电量保护课件.docx

非电量保护一 水机保护部分（一）水机保护介绍水机保护是当机组在启停和运行过程中发生危及设备和人身安全的故障时，自动采取保护或联锁措施，防止事故产生和避免事故扩大，从而保证人和设备的安全不受损害或将损害降到最低限度。水机保护分为事故停机保护和紧急事故停机保护，事故停机保护又分为水力机械事故停机和电气事故停机，由现地控制单元(LCU)逻辑实现，保护动作跳机组出口断路器、灭磁开关，给调速器停机令，投事故停机电磁阀；紧急事故停机保护由现地LCU和继电器硬接线冗余实现，有的电站取消水机保护硬接线回路，设置专用独立后备保护PLC，既提高可靠性，又便于维护和修改，保护出口关快速门、投事故停机电磁阀、投事故配压阀、跳机组出口断路器和投过速限制器。（二）水力机械常见故障根据多年运行经验分析，水力机械常见故障有：1、轴承（上导、推力、下导和水导）温度升高。水轮发电机的导轴承大多采用油润滑水冷却方式，通常是由于冷却效果不良（冷却水压低、冷却水中断及润滑油质劣化等）引起，如果不及时消除，将会引起轴承温度升高，甚至造成烧瓦事故。2、事故低油压。由于机组压油系统的压油泵故障、管路漏油甚至跑油等故障，导致压油系统油压下降，此时一旦发生机组事故，调速器因油压不足，不能及时快速关闭水轮机导水叶，就会引起机组过速甚至发生飞逸，使机组遭到重大破坏。3、导叶剪断销剪断。传动机构发卡、活动导叶之间夹杂异物等情况发生时，可能引起导叶在调整过程中剪断销剪断，导致导叶开度不一致。流过水轮机的水力不平衡，使机组振动加大。尤其是在机组事故过程中发生导叶剪断销，使机组停机时间过长，影响机组事故的正常处理。4、机组过速。运行中的水轮发电机突然甩掉所带负荷，由于调速器关闭导叶时间较长和机组转动惯性的作用，将会引起机组转速升高。机组转速超过额定转速，有可能导致发电机部件损坏。5、水轮机震动过大。水轮机长期振动过大会导致机组连接部件松动和疲劳，甚至造成断裂。（三）小浪底机组水力机械保护的配置为了提高机组在各种控制方式和各种工况下运行的可靠性，我厂在发电机层机旁设置了独立于控制系统的常规水力机械保护屏。位于发电机层每台机控制盘柜的最左侧；其直流电源取自机组的直流配电盘。水力机械保护及故障信号系统一般包括：水力机械故障信号、水力机械事故停机保护、紧急事故停机保护。（1）水力机械故障信号机组在运行过程遇有下列情况之一时，即发出故障信号：上导、推力、下导、水导轴承及发电机热风温度过高；上导、推力、下导、水导油位油槽油位异常；压油装置集油槽油位异常（压油罐）、油温异常；剪断销剪断；水机振动大保护。（筒阀控制柜报警灯）上述异常现象出现时间短，且不影响水轮发电机的正常运行，因此保护动作后，只通过相应的信号继电器发出报警，提示运行人员尽快查明故障性质，消除异常后，手动解除故障信号。我厂已将上述大多数监测信号引入计算机监控系统，除轴承过热报警外，在水机保护屏中没有其他故障报警的相关接线。（2）水力机械事故停机保护1、轴承（上导、推力、下导和水导）过热。该保护配置一般分两级，第一级温度为报警值，超过该值即发出轴承瓦温过高报警信号；第二级温度为跳闸值，超过该值即发出轴承瓦温过高跳闸信号，同时动作于机组停机、灭磁、跳开关。运行人员一旦发现轴承温度过高报警，应立即检查各部水压是否正常，并将机组负荷倒空，设法尽快使机组恢复正常。我厂上导、下导、推力轴承过热接点由发电机测量屏送来，水导轴承过热接点由水轮机性能屏送来（详见附图水力机械保护系统图）。当各导轴承温度达到跳闸值时，由水机保护屏直接出口停机、跳开关或者只发信号，两动作结果可通过切换片选择。我厂计算机监控系统实时采集各部轴承各瓦温度值，实践证明，已能够判断报警信号的真实性，为防止误跳机，切换片投在信号位。图1:各导轴承油温、瓦温报警值、跳闸值瓦温上导推力下导水导报警60556060跳闸65606565油温报警50505060油温高高限55555570跳闸逻辑图：水导瓦改过，其他相邻。水导瓦跳闸判断逻辑：相对的两块瓦同时达到跳闸值。上导、推力、下导瓦跳闸判断逻辑：相临的两块瓦同时达到跳闸值。2、压油罐事故低油压、低油位。为了防止机组压油系统油压过低时，遇到机组事故而引起发电机过速，水轮发电机均设有事故低油压保护。但是压油系统油压过低，只是说明调速器操作油压不足，调整导叶速度较慢，并不影响机组的正常运行，因此，一般水电厂的事故低油压保护出口均按选择性出口，通常由连片切换，或导为空载，或选择停机、灭磁、跳开关。后者一般为容量较小的水轮发电机采用；而大、中型水轮发电机为提高运行可靠性，一般选择导空载方式。事故低油压保护动后，运行人员应尽快查明故障原因并消除，如果无法处理，则及时联系调度停机处理。我厂压油罐压力达到事故低油压值时，由压油装置动力单元接线柜送来信号，水机保护屏启动紧急事故停机流程，关闭快速门及筒阀，同时发信号至LCU；压油罐油位，设置有低油位报警和低油位停机。油压报警、跳闸值整定值定义压力值油压过低停机5.4MP油压低报警5.6MP备用泵启动5.8MP主用泵启动6.0MP停泵压力6.4MP高压报警6.6MP3、电气事故。发电机电气事故时，除跳闸、灭磁外，还向水机保护发一信号，动作事故电磁阀（新：停机电磁阀，旧：导叶关断阀）加速水轮机停机，电气事故发生后，运行人员应立即查明电气事故原因；对大容量机组而言，如非发电机内部故障，则应立即将调速器切至手动，复归事故电磁阀，手动保持机组转速，以便在故障消除后允许的情况下尽升压并网。我厂发变组保护动作时，发变组保护屏JA01送来信号，水机保护作用于停机、跳闸、关闭筒阀；区域稳定装置1#、 2#柜发信至水机保护屏，同样启动事故停机流程；4、第一级过速保护。介绍下转速传感器，保护定值为115%额定转速延时60S，调速器失灵保护动作后发水力机械故障信号，同时停机、灭磁、跳开关。我厂机组由调速器电气屏送转速信号接点至水机保护屏，过速115%Ne时，水机保护屏延时出口停机电磁阀、GCB、TCB和全关筒阀，同时发信号至LCU； 水轮机组发电运行时，事故停机信号的引出，除直接作用于紧急停机电磁阀加速停机外，还同时作用于正常停机回路，进行正常停机操作。于此同时，通过相应的信号继电器发出事故音响，以通知运行人员并指出事故的性质。我厂水机保护作用事故停机时，水机保护屏内事故停机引出继电器K41、K42励磁，具体如上述。在报警信号消失后，手动复归按钮SB1，可使K41、K42失磁，相关报警信号复归。5、后备水机保护动作：本项考虑后备水机保护(继电器硬接线)跳闸动作后，触发一个信号送监控系统LCU再次实现逻辑跳闸，起到后备保护作用，另外此信号动作后送人监控系统用于机组启动闭锁和提示运行人员后备回路动作，机组启动前必须复归。（介绍下几个按钮）（3）水力机械紧急事故停机保护机组遇有下列情况之一时，即进行紧急事故停机。1、第二级过速保护。保护定值一般整定为148%额定转速。动作后果为机组过速限制器动作，紧急关闭快门、筒阀，同时停机、灭磁、跳开关。保护动作后，运行人员应按规定投入制动装置，使机组停机，并配合检修人员对发电机内部，特别是端部进行全面检查，测量发电机转子绝缘，确认无异常后方可再次开机，并尽量采用递升加压方式。2、事故停机过程中剪断销剪断。在水机保护回路中，剪断销剪断均设有两条支路。一支路启动水力机械事故报警，另一支路则串有水力机械事故继电器的一对接点，动作后果为过速限制器动作，并快速关闭快速门。如果出现剪断销剪断告警，应立即将AGC退出、调速器切手动，调整机组负荷，使导叶开度趋于一致，以减小机组振动。如果只有一根或两根剪断，调整负荷后，联系检修人员更换，一旦发现有三根以上剪断，则应采用关闭快速门方式直接停机。（事故停机过程中发生剪断销剪断、调速器失灵）3、手动紧急停机：紧急情况使用，特别是机组故障时，计算机监控系统失灵或者无法在监控系统中停机时按下此按钮，直接动作机组事故紧急停机，切断水流，保证机组安全。此项配置比较重要，目前我厂紧急事故按钮配置在现地LCU上。紧急事故停机引出继电器在上述条件下励磁，作用于关闭快速门，并同时作用于事故停机引出继电器，按前述事故停机过程停机。此外，亦可通过紧急事故停机按钮启动紧急事故停机流程。我厂紧急事故停机引出继电器为水机保护屏内的K43继电器。发生上述情况时，K43励磁，全关筒阀，并通过硬接线导通落快速门回路，全关快速门，切断水流。K43励磁导致K41、 K42也励磁，走事故停机流程。我厂紧急事故停机按钮为屏紧急事故停机按钮。在报警信号消失后，手动复归按钮SB3，可使K43失磁，报警信号继电器复归。二 变压器非电量保护部分（一）变压器温度保护为保护变压器的安全运行，其冷却介质及绕组的温度要控制在规定的范围内，这就需要温度控制器来提供温度的测量、冷却控制等功能。当温度超过允许范围时，提供报警或跳闸信号，确保设备的寿命。 （经改造后变压器温度跳闸均改为只发信号，相关连片改为只发信号不出口） 、18KV厂变温度升高保护动作行为: 第一限值时瞬时发信号，第二限值时动作于跳主变高低压侧断路器。反应故障:反应厂变内部故障及冷却系统故障。动作处理：动作于信号时检查变压器负荷情况，密切监视变压器温度的变化情况，现地检查变压器有无局部放电情况；如已动作于跳闸，测量变压器余温确定变压器由于温度过高跳闸，做好隔离措施。130、150度2、励磁变温度保护动作行为:跳GCB，灭磁，起动停机程序并发信号；反应故障:励磁变周围环境温度过高，励磁变长期过负荷，变压器铁芯有多点接地，或者变压器线圈有轻微的匝间短路。动作处理：检查并记录继电保护动作情况，查看励磁变故障前的负荷情况，检查周围是否有热源及变压器铁芯是否有明显的接地短路放电痕迹，如与上述原因没有关系，则应摇励磁变铁芯对地绝缘确定是否由于内部轻微匝间短路造成保护动作。80、110度3、主变温度保护动作行为:主变温度升高到第一限值时瞬时发信号; 温度升高到第二限值时瞬时动作于跳GCB，跳TCB，跳厂变低压侧CB，灭磁，启动停机程序并发信号;反应故障:反映由于环境温度升高或由于变压器长期过负荷以及变冷却器工作不正常;动作处理:检查并记录保护动作情况，向调度报告保护动作结果，通知检修维护人员详细检查环境温度，并在监控系统上查找变压器是否为长期过负荷运行状态，必要时要求维护人员核对温度保护定值，待检查结束确认无故障后，恢复变压器备用。油温70度（二）变压器油位异常我厂的主变压器和高备变设置了油位异常保护。主变油枕油枕装设在主变压器顶部，采用气囊式油枕，可以通过气囊变化来调节内部油位变化，防止空气和变压器油接触，很好的减缓了油裂化的速度。油位计装设在油枕的侧面，可以监视油位的变