因线路保护动作引起 机组振荡跳机事故的分析

因线路保护动作引起因线路保护动作引起 机组振荡跳机机组振荡跳机 事故的分析事故的分析 1 基本情况和事故现象 某电厂电网结构如图 1 分 110 kv 和 220 kv 两个系统 2 号机 50 mw 和 3 号机 125 mw 并在 110 kv 母线上 带西北郊变电站 大西门变电站和厂用电运行 4 号机 125 mw 和燃机并在 220 kv 母线运行 110 kv 和 220 kv 系 统之间通过 5 号联变联结 图 1 某电厂电网基本结构 事故发生前 2 号机发电负荷 出力 44 mw 3 号机出力 105 mw 110 kv 系统总出力 149 mw 总用户负荷约 108 mw 41 mw 的剩余发电出力通过 5 号联变由 110 kv 侧送往 220 kv 侧 3 号机组当时 ccs 处于炉跟机协调控制方式 一次调频 功能投入 2 号机为液压机组 一次调频功能始终投入 16 59 运行人员在操作 28161 闸刀时 其 b 相母线侧下支持瓷 瓶突然断裂 220 kv 母差保护动作 4 号机 燃机与 220 kv 系统解列 同时 5 号联变停运 形成 2 3 号机带 110 kv 系统 小网运行的特殊运行方式 41 mw 的剩余发电出力不能送出 系统出现严重的负荷不平衡 3 号机组在此方式下运行约 30 s 后跳闸 期间电网频率在 48 3 52 1hz 近乎等幅振荡 6 次 3 号机 103 超速 opc 动作 6 次 2 小网振荡的分析 当 220 kv 母线故障 5 号联变跳闸后 110 kv 系统即自成独立 小网 送往 220 kv 系统的 41 mw 负荷成为 110 kv 系统的多余出力 占到系统当时总用电负荷的 38 引起 110 kv 系统频率上升 由于 opc 的反复作用使机组的调门周期性开 关 小网频率产生振荡 网频在 48 3 52 1hz 间波动 振荡共 6 次 振荡周期约为 4 s 引起小网振荡的原因为 1 当汽机网上超速 不同于网下超速 时 deh 阀位给定并不随转速 控制 网频下降 opc 复位后 deh 阀位给定 负荷参考值 应当 恢复至调节输出值 由于前 5 次网频振荡过程中 ccs 协调控制 一直投入 实际负荷偏差大 负荷指令大于实发功率 使 ccs 汽机 输出指令增加 deh 阀位给定亦增加 所以 3 号机每次 opc 动 作和复位后 deh 阀位给定值越来越大 瞬间使调门开得更大 从而造成了振荡过程中负荷和频率越来越高的现象 2 3 号机组 opc 保护动作 高中压调门应关闭 但调门未曾关到 0 3 根据有关规定 3 号机组在网频偏差超过 12 r min 时 将退 出一次调频 所以 3 号机组一次调频功能作用非常有限 4 5 号联变停运后 opc 动作时 3 号机 ccs 指令和实际出力不匹 配 此时协调控制因功率信号偏差大而切除 实际上 3 号机并 未设计此功能 5 虽然在上述振荡过程中 3 号机协调控制始终未退出 但由于 初始扰动量过大 且 ccs 功率定值是要维持燃料量和调门开度 在事故前的水平 105 mw 只要 ccs 功率给定值不变 靠 3 号机 ccs 控制是不能吸 收直至消除 41 mw 的多余出力的 3 3 号机跳机的分析 正常情况下 deh 处于遥控状态时 deh 系统阀位目标值跟随 阀位给定值 汽轮机 opc 动作时 调门关闭 阀位给定值为 0 因而阀位目标值亦为 0 opc 复位后 deh 阀位给定迅速恢 复到 opc 动作前的 ccs 汽轮机输出指令 振荡过程中 ccs 及 deh 始终投入以维持机组各参数 当 3 号机组第 6 次 opc 动作 时 由于调门的多次大幅度变化 调节系统不能很好地维持压 力引起主蒸汽压力偏差超差达到切手动值 给粉 汽压 控制切为 手动 协调控制系统 ccs 切除 deh 遥控切除 deh 系统自动 转为阀控方式 而这时阀位目标值已为 0 从而阀位给定值一 直置 0 这样 opc 复位后阀位给定值无法复位 致使高中压调 门无法开启 导致汽轮机转速下降 主油泵出口油压下降 低 压安全油压降低 110 kv 母线网频和电压下降使高压交流油泵在自启后无法正常供油 低压安全油压下降达到 0 8 mpa 的跳机值 隔膜阀打开 终使甲 乙主汽门分别关闭 汽 轮机跳闸 发电机解列 4 解决措施及建议 通过分析发现 3 号机改造中 ccs deh 控制策略及逻辑设计中 的一些问题 建议完善 deh 功能及其工作方式 以保证机组自 主稳定调节 保障电网安全运行 1 3 号机 opc 超速保护动作时 汽轮机实际阀位和 ccs 给定阀位 以及实际功率和功率定值偏差较大 协调控制系统原则上应切 至手动方式运行 3 号机在 ccs 切手动后 deh 控制不是遥控方 式 而是切至本地且跟踪指令阀位 这直接导致了 3 号机跳闸 因此建议对 deh 有关逻辑作适当修改 即协调控制系统切除后 deh 系统仍应保持遥控状态 使得 opc 复归后高中压调门能够 回到非零的开度 避免跳机的发生 2 据有关规定 3 号机在网频偏差超过 12 r min 时 一次调频功能闭锁 所以本次事故 3 号机一次调频功 能未发挥作用 建议适当增大 deh 系统一次调频的调节范围 以稳定电网频率 减少振荡 3 应当考虑发生类似故障 即 5 号联变退出运行 时 3 号机 ccs 的作用问题 由于该厂 110 kv 系统直接供城区用电 停电所造 成的影响较大 因此当发生 110 kv 小网孤立运行时 可以通过技术措施计算出 110 kv 和 220 kv 系统间的交换负荷 当 5 号联变退出 立即将该负荷叠加到 3 号机 ccs 功率指令回路 相应改变锅炉燃烧率和汽机出力 使机组和电网逐渐达到平衡 4 若出现 220 kv 系统跳闸而 5 号联变未退出以及其它方式故障时 都可考虑 对发电机组采取类似策略 有关控制策略及逻辑改进可以通过 增加部分检测设备并修改 dcs 组态来实现 并通过相关试验研 究进行验证和确认 5 opc 功能主要是防止汽机超速 保障机组安全 具体到本次事 故 在机组带孤立电网运行时 opc 动作将调门全关而不是调到 与所带负荷相适应的位置 不利于网上超速时机组与电网的稳 定 要真正解决问题 应开发和利用好 civ 快关中压调门 功能 当由于电网故障出现机组出力和用户负荷不平衡时 快速关闭 中压调门使电网负荷迅速平衡 达到抑制机组超速 稳定电网 的目标 6 需要考虑该厂电网结构问题 建议在解决同期并列的前提下 增加快投装置 当出现电网故障 如 5