關于機組甩負荷后發(fā)電機未跳閘工況分析

1、<p>　　關于機組甩負荷后發(fā)電機未跳閘工況分析</p><p>　　摘 要：單元制機組是指，由一臺鍋爐和一臺汽輪機相配合的系統(tǒng)。本文主要針對某電廠單元制機組甩負荷后自帶廠用電過程進行分析，深入探討機組甩負荷后自帶廠用電過程中的不安全因素以及如何將這些不安全因素降至最低。 </p><p>　　關鍵詞：單元制機組 甩負荷 未跳閘 </p><p>　　中圖

2、分類號：TM62 文獻標識碼：A 文章編號：1003-9082（2014）08-0348-01 </p><p>　　對于單元制機組，正常運行中如果出線跳閘，發(fā)電機同時也跳閘會導致廠用電失去的事故；如果出線跳閘，發(fā)電機未跳閘而轉為自帶廠用電方式，就是所謂的“小島運行方式”，此種方式對機組設備的安全運行會產(chǎn)生比較大的影響，對運行人員的技術水平也是巨大的考驗。 </p><p>　　一、某廠單

3、元制機組接線方式概述： </p><p>　　220kV 母線為雙母線接線，發(fā)變組和啟備變間隔；母線間有聯(lián)絡開關。220kV系統(tǒng)母線經(jīng)兩回出線送出。出線跳閘時如果保護未動作機組進入以下兩種方式運行，一個是小島運行，一個是廠用電全失。 </p><p>　　某廠單元制機組對外停電后自帶廠用電運行5分鐘，在這5分鐘內(nèi)鍋爐超壓，過熱器壓力18.3MPa，過熱器1、2號安全門動作；汽機轉速最高32

4、15rpm，汽輪機OPC保護頻繁動作，汽機轉速在3000-3160rpm之間頻繁擺動；汽輪機打閘后，發(fā)電機因為逆功率不會動作沒有跳閘，直到轉速下降，產(chǎn)生過激磁，勵磁電流增大造成勵磁變過流才跳閘，在此過程中對機組設備的安全運行是一個嚴峻的考驗。 </p><p>　　二、以下圖析某廠單元制機組對外停電后自帶廠用電運行過程 </p><p>　　1.圖一是汽輪機手動打閘后發(fā)電機保護動作情況：汽

5、輪機手動打閘后20s發(fā)電機過激磁保護報警（此保護定時限動作減勵磁；反時限動作關主汽門），17s后發(fā)電機低頻累積跳閘報警（此保護只動作關主汽門），勵磁隨發(fā)電機轉速下降一直增加，所以42s后發(fā)電機勵磁變高壓側電流152A，勵磁變過流保護動作跳閘動作于發(fā)電組全停。發(fā)電機正常跳閘是通過逆功率保護動作，保護配置共兩套，一套程跳逆功率，動作條件為任一主汽門關與任一中壓主汽門關與上功率為-3MW，延時1秒跳閘，另一套為長延時逆功率保護，動作條件為功率

6、達到-4.5MW，延時15秒跳閘。由于機組對外停電，所以不會產(chǎn)生逆功率，保護不會動作。 </p><p>　　圖一：汽輪機打閘后發(fā)電機A柜報警 圖二：發(fā)電機主參數(shù)變化 </p><p>　　2.圖二是發(fā)電機主參數(shù)變化情況：機組電氣參數(shù)大幅擺動，發(fā)電機有功由250.4MW下降至16.7MW，無功由83.45Mvar 下降至8.86Mvar，發(fā)電機定子電壓由19.85KV 上升至20.3KV，

7、定子電流由7.66KA降至0.6KA，轉子電壓由285.6V下降至146.2V，轉子電流由1566A 下降至796.7A，主變高壓側電壓由227.87KV 上升至237.5KV，頻率由于OPC頻繁動作大幅度擺動多次。 </p><p>　　3.圖三是發(fā)電機參數(shù)和勵磁參數(shù)關系：發(fā)電機甩負荷后由于電樞反應的去磁作用減弱，使得發(fā)電機出口電壓迅速升高，由于出口電壓升高，勵磁調(diào)節(jié)器將勵磁電流迅速減小。汽輪機打閘后隨著頻率下

8、降發(fā)電機出口電壓下降，勵磁電流不斷升高. </p><p>　　4.圖四為輔機對勵磁的影響：因頻率下降，廠用電動機磁通和電磁功率增大，電動機電流的增大，，即無功功率需求增加，導致發(fā)電機出口電壓下降，勵磁電流不斷增加來維持發(fā)電機出口電壓穩(wěn)定。 </p><p>　　圖三：發(fā)電機參數(shù)和勵磁參數(shù)關系圖 四：輔機電流隨頻率下降變化 </p><p>　　三、下面對三大主設備

9、分別進行分析： </p><p>　　1.鍋爐方面：鍋爐面臨最大的問題就是超壓，對鍋爐受熱面的承壓能力是很大的考驗；又因為OPC頻繁動作，壓力大幅度波動，對鍋爐受熱面和蒸汽管道形成巨大的沖擊，嚴重影響鍋爐和蒸汽管道的安全。 </p><p>　　首先迅速切除多臺磨煤機運行，保留底層磨煤機運行，盡量減少進入鍋爐的燃料量，鍋爐壓力仍無法控制時，可以投入一層油槍，切除全部磨煤機運行。 </

10、p><p>　　可以手動開啟PCV閥進行鍋爐泄壓，由于正常運行中我廠要求關閉PCV閥前手動門，所以第一時間不能開啟，針對此種情況，可以考慮正常運行開啟PCV閥前手動門，在出現(xiàn)小島運行方式時能第一時間開啟PCV閥消壓。 </p><p>　　投入旁路系統(tǒng)，針對我廠機組正常運行過程中，旁路系統(tǒng)均采用停電的運行方式，可以做好事故預想，機組甩負荷及時給旁路送電并且投入，投入旁路過程中嚴密監(jiān)視再熱蒸汽不

11、超壓，高旁后溫度不能低于380℃，低旁溫度不能高于121℃。由于機組旁路系統(tǒng)的設計容量為30%，如果小島運行方式比較頻繁的話可以考慮對旁路系統(tǒng)進行增容。 </p><p>　　2.汽機方面：汽輪機甩負荷后，發(fā)電機的制動力矩消失，汽輪機的主動力矩全部用來使轉子加速，轉速迅速升高，OPC保護動作，動作出口關高壓調(diào)門和中壓調(diào)門，轉速到3082rpm，保護復位，調(diào)門重新開啟。由于OPC保護會頻繁動作，對EH油系統(tǒng)管路以及

12、調(diào)門的安全形成威脅。 </p><p>　　當汽機打閘轉速下降后，處于低頻運行，汽輪機將產(chǎn)生機械振動，大的振動應力會使汽輪機葉片產(chǎn)生材料疲勞，當這種疲勞達到不允許的程度時，會使汽輪機葉片斷裂，造成汽輪機惡性事故。材料疲勞是一個不可逆的累積過程，因此對發(fā)電機的頻率必須嚴密監(jiān)視，根據(jù)以下規(guī)定執(zhí)行。 </p><p>　　若頻率無法穩(wěn)定在48.5～50.5Hz，將機、爐保安MCC段切換至保安PC

13、段帶，啟動主機交流油泵，按下鍋爐MFT、發(fā)變組緊急停機按鈕，檢查汽機跳閘。 </p><p>　　3.電氣方面：出線跳閘后，發(fā)電機、主變、高廠變自成一個獨立的系統(tǒng)，它的頻率隨著發(fā)電機的轉速變化。發(fā)電機甩負荷后，發(fā)電機出口電壓迅速升高，自動電壓無功補償裝置AVC通過自動勵磁調(diào)節(jié)裝置AVR迅速減少勵磁來維持電壓穩(wěn)定。 </p><p>　　當汽機打閘轉速下降后，發(fā)電機、主變、高廠變系統(tǒng)的頻率隨

14、之下降，而主變、高廠變一次側的電壓下降速度小于頻率的下降速度，根據(jù)磁通和感應電勢、電壓的關系式：U≈E=4.44fNΦ，當頻率下降時，變壓器、廠用電動機磁通將上升，主變、高廠變以及廠用電動機勵磁電流增加，發(fā)電機三相定子電流也增加，無功也隨著增加，由于主變、高廠變廠用電動機勵磁電流為感性的，對發(fā)電機電樞反應起去磁作用，為維持發(fā)電機定子電壓不變，發(fā)電機的勵磁電流及勵磁電壓也同時增加而引起過激磁。 過激磁對發(fā)電機的危害是很大的 ，有可能造成發(fā)

15、電機金屬部分的嚴重過熱，在極端情況下，能使局部鐵芯很快熔化，嚴重損壞發(fā)電機。 </p><p>　　汽輪機打閘后轉速下降，發(fā)電機也處于低頻運行狀態(tài)，發(fā)電機兩端風扇送風量降低，發(fā)電機冷卻條件變壞，各部的溫升升高。所以頻率規(guī)定也按照上述表格規(guī)定執(zhí)行。 </p><p>　　由于汽輪機打閘后逆功率不會動作，發(fā)電機不會跳閘，所以汽輪機打閘后必須手動解列發(fā)電機，防止低頻運行和過激磁。 </p&

16、gt;<p>　　由于高負荷時機組甩負荷后自帶廠用電，會引起鍋爐嚴重超壓，汽輪機超速等可能引起設備損壞，可以考慮增加以下保護： ①220kV母線兩條出線跳閘；②220kV母線兩條出線至電網(wǎng)側所有開關跳閘；③兩條線路兩端開關各任一側開關跳閘；④增加甩負荷保護。動作出口為跳發(fā)電機。 </p><p><b>　　四、總結： </b></p><p>　　由于

17、某廠為單元制機組，機組對外停電的幾率還是比較大的，所以了解出線跳閘后機組的保護動作情況以及需要手動干預的操作是很必要的；了解此種事故情況下可能造成的設備損壞，做到每一步操作有據(jù)可依，對保護設備的安全是非常有用的。 </p><p><b>　　參考文獻 </b></p><p>　　[1]胡虔生、胡敏強，《電機學》，中國電力出版社，2009年07月發(fā)行。 </p