逆功率的典型事故案例 内部

逆功率的典型事故案例内部

一、发电机保护（逆功率保护）

1发电机逆功率的定义

一般而言，发电机的功率方向应该为由发电机流向母线，但

是当发电机失磁、汽轮机处于无蒸汽状态运行或其他某种原

因，电功率由发电机送出有功（P为正值）变为送入有功（P

为负值），发电机有可能变为电动机运行，从系统中吸取有

功功率，即为逆功率。

2发电机率功率的危害

对机组产生的影响

发电机逆功率保护是汽轮发电机在某种原因主汽

门关闭时，汽轮机处于无蒸汽状态运行，此时发

电机变为电动机带动汽轮机转子旋转，汽轮机转

子叶片的高速旋转会引起风磨损耗，特别是在尾

端的叶片可能引起过热，造成汽轮机过热，造成

汽轮机转子叶片的损坏事故。

利用功率倒向（逆功率）可以构成逆功率保护，

所以逆功率保护的功能是作为汽轮机无蒸汽运行

的保护。

3发电机程序逆功率保护

程序逆功率保护作用

发电机程序跳闸逆功率保护的主要功能是防止发

电机在带有一定有功负荷的情况下，突然跳开主

断路器而汽轮机主汽门又未全部关闭。此时汽轮

发电机有可能出现超速而飞车的事故。为避免此

类重大事故的发生，所以对非短路故障的某些类

型的保护，动作后作用于先关闭汽轮机的主汽门,

待发电机逆功率继电器动作后，与主汽门关闭后

接通的辅助触点组成与门，经一短时限组成程跳

逆功率保护，动作后作用于全停。

逆功率保护和程序逆功率保护的区别

发电机逆功率保护是为了防止逆功率后，发电机

变电动机，带动汽轮机叶片，造成转子叶片损害。

归根结底是怕原动机动力不足反被系统带着跑。

发电机程序逆功率则是为了防止突然解列后，主

汽门没有完全关闭，引起超速飞车，从而利用逆

功率来规避。归根结底是怕原动机动力突然太足

超速。

逆功率就像是一台天平秤，判断原动机和系统哪

边更有POWER。在发电机停机时，可以用程序逆

功率保护先将汽轮机中的剩余功率向系统送完后

再跳闸，从而更能保证汽轮机的安全

4发电机逆功率保护的整定原则

动作判据

动作功率

动作时限

经主汽门触点时，延时1.0s-1.5s动作于解列。不经主汽门

触点时，延时15s动作于信号，根据汽轮机允许的逆功率运

行时间，动作于解列时一般取

Imin~3mino

二、实际案例分析

（案例一）燃机逆功率挂网运行

1、事件经过：2014年06月18日15:22,#2燃机燃烧调

整试验结束按计划停机，燃机发停机令自动执行停机顺控，

有功负荷降至20MW并继续下降，无功功率一直为20MVar,

有功负荷下降至-11MW燃机仍未解列，运行人员立即手动

打闸停机。

2、原因分析：燃机停机顺控逻辑为燃机发停机令降有功负

荷，当有功负荷小于2MW,无功负荷小于3MVar,自动

断开发电机出口开关,燃机解列，但燃机停顺控只有降低有

功负荷逻辑，无降低无功负荷逻辑，导致自动断开发电机出

口开关条件不满足，而燃机发电机逆功率保护定值为

-18MW,未达到逆功率保护定值，燃机逆功率挂网运行。

3、预防措施：优化燃机停顺控逻辑，降低有功功率同时降

低无功功率。在逻辑优化前手动降低无功功率，避免燃机逆

功率挂网运行。

（案例二）某电厂#5发电机励磁整流变低压交流母线短路

故障及转子一点接地保护、逆功率保护动作事件

1、事件经过

2016年2月1日下午15时20分,#5机组小修后准备启

动，运行人员测发电机及发变组各侧绝缘，发现发电机转子

绝缘接近为零，即联系检修人员处理。

电气分部电机检修人员当晚及第二天上午对发电机励磁系

统直流回路部分按发电机转子、励磁直流母线、励磁整流柜

分段解体检查确认，引起发电机转子绝缘低的部分是励磁直

流母线。由于该母线至发电机侧一段为封闭母线箱，无检修

门孔，从端部观察并无异常现象，根据已往机组停机一段时

间后由于空气湿度较大绝缘下降的经验，经有关人员研究决

定，采用给发电机加励磁电流的方法，使励磁回路发热去湿,

以提高绝缘水平。

2月2日上午10时45分，#5发电机合灭磁开关加励磁，

刚一加励磁灭磁开关即跳，运行人员检查发现励磁整流变差

动保护动作。高压班检修人员接通知后到励磁整流变就地检

查，励磁整流变及母线箱外观均未见异常，也未见烟雾或焦

糊气味，经有关人员研究决定打开低压母线箱盖检查。打开

低压母线箱立段盖板后，即发现母线有电弧熏黑痕迹，后将

全部盖板打开，查距励磁整流变约3.5m处母线为故障点。

该母线为三相立式布置，由带凹槽的环氧树脂板按段分相隔

开，查故障点处A、B两相母线上缘各有一点状电弧烧灼痕

迹，故障点处附近约2m范围内的母线有被短路弧光熏黑的

痕迹在故障点下部的母线箱底找到两节约6cm长的焊条，

焊条两端均有烧融的现象，与母线的烧灼痕迹相吻合，可以

确定该焊条是引起励磁整流变低压母线短路的原因，故障发

生前有焊条掉入母线箱，并横搭在A、B两相母线上，故障

发生时，短路电流将焊条烧断。当日下午，高压班及盛邦检

修人员进行了紧急抢修，至18时抢修结束。与此同时，电

机班又对发电机励磁直流母线部分进行了进一步检查、清擦,

做交流时压400V试验合格,并将发电机刷架单独解开检

查仍未发现问题。

21时30分许，#5机组启动,运行人员执行#5发电机

并列操作。

21时33分，在执行至〃合#5发电机灭磁开关FCB〃-

项时，发电机转子一点接地保护动作，运行人员即手切FCB

开关，停止#5机组启动操作。经有关人员研究决定，将发

电机侧励磁直流封闭母线箱焊开检查处理，同时采用用烤灯

烤及通大电流的方法加热励磁直流母线，焊开封闭母线箱后

检查发现该段母线及支持瓷瓶积灰约1mm厚（#5发电机

与#1-4发电机不同，电机班检修人员不了解此处存在该

瓷瓶，之前从封闭母线箱端部观察时也看不到该瓷瓶），清

理后，测该段母线绝缘升至0.2M,发电机转子及励磁回路

整体绝缘升至0.15M0

2月3日凌晨02时30分，运行人员再次执行#5机组启

动操作；

02时55分，执行#5发电机并列操作成功；

02时56分#5发电机逆功率保护动作，#5发变组跳

闸。经继保人员检查为发电机出口PTTV2二次保险座接线

接触不良，导致发电机逆功率保护误动作。

2月3日早07时41分，#5发电机并列操作成功。

2、故障原因及防范措施

1）励磁整流变低压母线短路

故障原因：

引起励磁整流变低压母线短路的原因，是故障发生前有焊条

掉入母线箱。励磁整流变及母线的检修工作于1月21日完

成，并通过验收后封盖。1月30-31日，按小修项目要

求，盛邦检修人员在励磁整流变上部加防雨棚，施工时，两

名检修人员站在低压母线箱上，并将数根焊条放低压母线箱

上，而低压母线箱在承受两人重量后，箱盖发生变形，在箱

盖衔接处的边缘形成斜面，焊条由此滚入并搭在两相母线上,

#5发电机合灭磁开关加励磁时，发电机机端产生电压，造

成励磁整流变低压母线短路。

防范措施:

对于类似于在母线箱或电缆桥架上部的动火工作，必须采用

诸如垫防火隔板或石棉垫的防火措施，将动火工作下方的设

备遮盖起来，一方面起防火作用，另一方面防止杂物落入设

备上。

2）发电机转子一点接地保护动作

故障原因：

#5机组长时间处于小修停机状态，由于空气湿度较大，使

发电机转子回路整体绝缘降低，加之励磁直流封闭母线箱由

于结构封闭原因无法检修清扫,电机班检修人员又不了解存

在瓷瓶，使瓷瓶上的灰尘未得到及时清理，造成转子回路整

体绝缘低，达到发电机转子一点接地保护动作值而动作。

防范措施：

在励磁直流封闭母线箱上开检修孔，及时对母线和瓷瓶进行

清扫检查；在励磁直流母线箱内敷设加热带”方止设备受潮

绝缘降低。

3）发电机逆功率保护动作

故障原因：

#5发电机出口PTTV2二次保险座接线接触不良是导致发

电机逆功率保护误动作的直接原因。#5机组刚刚完成小修,

继保班检修人员也对#5发电机出口PT就地二次线箱内接

线进行过检查，但仍留下设备隐患，属检修质量不良。

防范措施：

要进一步加强对检修质量的管理，工作认真细致，并采取必

要的技术措施和方法及时发现诸如PT二次线接触不良的问

题。

3、教训和故障责任

#5机组小修后，由于电气设备的原因，影响了机组的启动，

事件涉及电气分部高压、电机、继保三个班组，事件的发生

虽存在一定客观和偶然因素，但从根本上来讲，我们在设备

管理和设备检修方面还存在问题。要进一步增强工作责任心,

提高机组大小修质量；对于外协检修项目，不能以包代管，

既要把好检修质量关，又要把好检修安全关，尤其要注重安

全措施的制定和落实；对于在#1-4机已经采取的实践证明

行之有效的一些安全技术措施，要及时在新机组推广实施，

不要等问题发生后才被动的去做。

（案例三屎电厂600MW机组逆功率保护未动作原因分析

1.事件经过

某日，某电厂1号机组(600MW)带负荷正常运行，14:

57:40,1号机组热工保护ETS动作关闭主汽门。发电机

逆功率运行，但发变组逆功率保护未动作。14:59:22,

运行人员手动按1号机组紧急停机按钮,1号机组主开关跳

开，机组全停。

2、原因分析

经现场检杳,1号机组热工保护ETS动作的原因为ETS机

柜内部出现故障，从而导致热工保护动作关闭主汽门。主汽

门关闭后，发变组程序逆功率保护应动作，但实际情况是保

护并未动作。

大型发电机组程序逆功率保护一般由主汽门关闭信号及逆

功率动作组成，当两个条件同时满足后保护才会动作。该厂

程序逆功率保护为两套独立的电气量保护，程序逆功率保护

动作值为-2%PN,动作时间为1s。依据《大型发电机变压

器继电保护整定计算导则》(DL/T684~2012)，逆功率

保护动作功率定值Pop一般整定为-(0.5%~2%)Pgn,

但大型发电机组当主汽门关闭后，转子依靠惯性继续运转,

在短时间内无法达到-2%Pgn的定值，本次程序逆功率未

动作的原因为动作整定值设置偏高，发电机在短时间内逆功

率无法达到整定值。

3、防范措施

主汽门关闭后，程序逆功率保护不能正确动作的情况已在多

个电厂出现过。针对这种情况，应采取下列措施。

(1放照《大型发电机变压器继电保护整定计算导则XDL/T

684~2012)第4.8.3a)要求，逆功率保护动作功率定值Pop

一般整定为(-0.5%-2%)Pgn,并应根据主汽门关闭时保

护装置的实测功率值进行校核。根据机组实际运行反馈信息

来看，当主汽门全关闭后，相同容量机组的实测逆功率有很

大的差别，故建议在有条件的情况下，可以在停机过程中，

根据汽轮机主汽门关闭后发电机逆功率的实测值，进