1、<p>　　關(guān)于機(jī)組甩負(fù)荷后發(fā)電機(jī)未跳閘工況分析</p><p>　　摘 要：?jiǎn)卧茩C(jī)組是指，由一臺(tái)鍋爐和一臺(tái)汽輪機(jī)相配合的系統(tǒng)。本文主要針對(duì)某電廠單元制機(jī)組甩負(fù)荷后自帶廠用電過程進(jìn)行分析，深入探討機(jī)組甩負(fù)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(guān)鍵詞：?jiǎn)卧茩C(jī)組 甩負(fù)荷 未跳閘 </p><p>　　中圖

2、分類號(hào)：TM62 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-9082（2014）08-0348-01 </p><p>　　對(duì)于單元制機(jī)組，正常運(yùn)行中如果出線跳閘，發(fā)電機(jī)同時(shí)也跳閘會(huì)導(dǎo)致廠用電失去的事故；如果出線跳閘，發(fā)電機(jī)未跳閘而轉(zhuǎn)為自帶廠用電方式，就是所謂的“小島運(yùn)行方式”，此種方式對(duì)機(jī)組設(shè)備的安全運(yùn)行會(huì)產(chǎn)生比較大的影響，對(duì)運(yùn)行人員的技術(shù)水平也是巨大的考驗(yàn)。 </p><p>　　一、某廠單

3、元制機(jī)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(luò)開關(guān)。220kV系統(tǒng)母線經(jīng)兩回出線送出。出線跳閘時(shí)如果保護(hù)未動(dòng)作機(jī)組進(jìn)入以下兩種方式運(yùn)行，一個(gè)是小島運(yùn)行，一個(gè)是廠用電全失。 </p><p>　　某廠單元制機(jī)組對(duì)外停電后自帶廠用電運(yùn)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(hào)安全門動(dòng)作；汽機(jī)轉(zhuǎn)速最高32

4、15rpm，汽輪機(jī)OPC保護(hù)頻繁動(dòng)作，汽機(jī)轉(zhuǎn)速在3000-3160rpm之間頻繁擺動(dòng)；汽輪機(jī)打閘后，發(fā)電機(jī)因?yàn)槟婀β什粫?huì)動(dòng)作沒有跳閘，直到轉(zhuǎn)速下降，產(chǎn)生過激磁，勵(lì)磁電流增大造成勵(lì)磁變過流才跳閘，在此過程中對(duì)機(jī)組設(shè)備的安全運(yùn)行是一個(gè)嚴(yán)峻的考驗(yàn)。 </p><p>　　二、以下圖析某廠單元制機(jī)組對(duì)外停電后自帶廠用電運(yùn)行過程 </p><p>　　1.圖一是汽輪機(jī)手動(dòng)打閘后發(fā)電機(jī)保護(hù)動(dòng)作情況：汽

5、輪機(jī)手動(dòng)打閘后20s發(fā)電機(jī)過激磁保護(hù)報(bào)警（此保護(hù)定時(shí)限動(dòng)作減勵(lì)磁；反時(shí)限動(dòng)作關(guān)主汽門），17s后發(fā)電機(jī)低頻累積跳閘報(bào)警（此保護(hù)只動(dòng)作關(guān)主汽門），勵(lì)磁隨發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速下降一直增加，所以42s后發(fā)電機(jī)勵(lì)磁變高壓側(cè)電流152A，勵(lì)磁變過流保護(hù)動(dòng)作跳閘動(dòng)作于發(fā)電組全停。發(fā)電機(jī)正常跳閘是通過逆功率保護(hù)動(dòng)作，保護(hù)配置共兩套，一套程跳逆功率，動(dòng)作條件為任一主汽門關(guān)與任一中壓主汽門關(guān)與上功率為-3MW，延時(shí)1秒跳閘，另一套為長(zhǎng)延時(shí)逆功率保護(hù)，動(dòng)作條件為功率

6、達(dá)到-4.5MW，延時(shí)15秒跳閘。由于機(jī)組對(duì)外停電，所以不會(huì)產(chǎn)生逆功率，保護(hù)不會(huì)動(dòng)作。 </p><p>　　圖一：汽輪機(jī)打閘后發(fā)電機(jī)A柜報(bào)警 圖二：發(fā)電機(jī)主參數(shù)變化 </p><p>　　2.圖二是發(fā)電機(jī)主參數(shù)變化情況：機(jī)組電氣參數(shù)大幅擺動(dòng)，發(fā)電機(jī)有功由250.4MW下降至16.7MW，無功由83.45Mvar 下降至8.86Mvar，發(fā)電機(jī)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(zhuǎn)子電壓由285.6V下降至146.2V，轉(zhuǎn)子電流由1566A 下降至796.7A，主變高壓側(cè)電壓由227.87KV 上升至237.5KV，頻率由于OPC頻繁動(dòng)作大幅度擺動(dòng)多次。 </p><p>　　3.圖三是發(fā)電機(jī)參數(shù)和勵(lì)磁參數(shù)關(guān)系：發(fā)電機(jī)甩負(fù)荷后由于電樞反應(yīng)的去磁作用減弱，使得發(fā)電機(jī)出口電壓迅速升高，由于出口電壓升高，勵(lì)磁調(diào)節(jié)器將勵(lì)磁電流迅速減小。汽輪機(jī)打閘后隨著頻率下

8、降發(fā)電機(jī)出口電壓下降，勵(lì)磁電流不斷升高. </p><p>　　4.圖四為輔機(jī)對(duì)勵(lì)磁的影響：因頻率下降，廠用電動(dòng)機(jī)磁通和電磁功率增大，電動(dòng)機(jī)電流的增大，，即無功功率需求增加，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)出口電壓下降，勵(lì)磁電流不斷增加來維持發(fā)電機(jī)出口電壓穩(wěn)定。 </p><p>　　圖三：發(fā)電機(jī)參數(shù)和勵(lì)磁參數(shù)關(guān)系圖 四：輔機(jī)電流隨頻率下降變化 </p><p>　　三、下面對(duì)三大主設(shè)備

9、分別進(jìn)行分析： </p><p>　　1.鍋爐方面：鍋爐面臨最大的問題就是超壓，對(duì)鍋爐受熱面的承壓能力是很大的考驗(yàn)；又因?yàn)镺PC頻繁動(dòng)作，壓力大幅度波動(dòng)，對(duì)鍋爐受熱面和蒸汽管道形成巨大的沖擊，嚴(yán)重影響鍋爐和蒸汽管道的安全。 </p><p>　　首先迅速切除多臺(tái)磨煤機(jī)運(yùn)行，保留底層磨煤機(jī)運(yùn)行，盡量減少進(jìn)入鍋爐的燃料量，鍋爐壓力仍無法控制時(shí)，可以投入一層油槍，切除全部磨煤機(jī)運(yùn)行。 </

10、p><p>　　可以手動(dòng)開啟PCV閥進(jìn)行鍋爐泄壓，由于正常運(yùn)行中我廠要求關(guān)閉PCV閥前手動(dòng)門，所以第一時(shí)間不能開啟，針對(duì)此種情況，可以考慮正常運(yùn)行開啟PCV閥前手動(dòng)門，在出現(xiàn)小島運(yùn)行方式時(shí)能第一時(shí)間開啟PCV閥消壓。 </p><p>　　投入旁路系統(tǒng)，針對(duì)我廠機(jī)組正常運(yùn)行過程中，旁路系統(tǒng)均采用停電的運(yùn)行方式，可以做好事故預(yù)想，機(jī)組甩負(fù)荷及時(shí)給旁路送電并且投入，投入旁路過程中嚴(yán)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(jī)組旁路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)容量為30%，如果小島運(yùn)行方式比較頻繁的話可以考慮對(duì)旁路系統(tǒng)進(jìn)行增容。 </p><p>　　2.汽機(jī)方面：汽輪機(jī)甩負(fù)荷后，發(fā)電機(jī)的制動(dòng)力矩消失，汽輪機(jī)的主動(dòng)力矩全部用來使轉(zhuǎn)子加速，轉(zhuǎn)速迅速升高，OPC保護(hù)動(dòng)作，動(dòng)作出口關(guān)高壓調(diào)門和中壓調(diào)門，轉(zhuǎn)速到3082rpm，保護(hù)復(fù)位，調(diào)門重新開啟。由于OPC保護(hù)會(huì)頻繁動(dòng)作，對(duì)EH油系統(tǒng)管路以及

12、調(diào)門的安全形成威脅。 </p><p>　　當(dāng)汽機(jī)打閘轉(zhuǎn)速下降后，處于低頻運(yùn)行，汽輪機(jī)將產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)，大的振動(dòng)應(yīng)力會(huì)使汽輪機(jī)葉片產(chǎn)生材料疲勞，當(dāng)這種疲勞達(dá)到不允許的程度時(shí)，會(huì)使汽輪機(jī)葉片斷裂，造成汽輪機(jī)惡性事故。材料疲勞是一個(gè)不可逆的累積過程，因此對(duì)發(fā)電機(jī)的頻率必須嚴(yán)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(jī)、爐保安MCC段切換至保安PC

13、段帶，啟動(dòng)主機(jī)交流油泵，按下鍋爐MFT、發(fā)變組緊急停機(jī)按鈕，檢查汽機(jī)跳閘。 </p><p>　　3.電氣方面：出線跳閘后，發(fā)電機(jī)、主變、高廠變自成一個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)，它的頻率隨著發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速變化。發(fā)電機(jī)甩負(fù)荷后，發(fā)電機(jī)出口電壓迅速升高，自動(dòng)電壓無功補(bǔ)償裝置AVC通過自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置AVR迅速減少勵(lì)磁來維持電壓穩(wěn)定。 </p><p>　　當(dāng)汽機(jī)打閘轉(zhuǎn)速下降后，發(fā)電機(jī)、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(cè)的電壓下降速度小于頻率的下降速度，根據(jù)磁通和感應(yīng)電勢(shì)、電壓的關(guān)系式：U≈E=4.44fNΦ，當(dāng)頻率下降時(shí)，變壓器、廠用電動(dòng)機(jī)磁通將上升，主變、高廠變以及廠用電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁電流增加，發(fā)電機(jī)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(dòng)機(jī)勵(lì)磁電流為感性的，對(duì)發(fā)電機(jī)電樞反應(yīng)起去磁作用，為維持發(fā)電機(jī)定子電壓不變，發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流及勵(lì)磁電壓也同時(shí)增加而引起過激磁。 過激磁對(duì)發(fā)電機(jī)的危害是很大的 ，有可能造成發(fā)

15、電機(jī)金屬部分的嚴(yán)重過熱，在極端情況下，能使局部鐵芯很快熔化，嚴(yán)重?fù)p壞發(fā)電機(jī)。 </p><p>　　汽輪機(jī)打閘后轉(zhuǎn)速下降，發(fā)電機(jī)也處于低頻運(yùn)行狀態(tài)，發(fā)電機(jī)兩端風(fēng)扇送風(fēng)量降低，發(fā)電機(jī)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(jī)打閘后逆功率不會(huì)動(dòng)作，發(fā)電機(jī)不會(huì)跳閘，所以汽輪機(jī)打閘后必須手動(dòng)解列發(fā)電機(jī)，防止低頻運(yùn)行和過激磁。 </p&

16、gt;<p>　　由于高負(fù)荷時(shí)機(jī)組甩負(fù)荷后自帶廠用電，會(huì)引起鍋爐嚴(yán)重超壓，汽輪機(jī)超速等可能引起設(shè)備損壞，可以考慮增加以下保護(hù)： ①220kV母線兩條出線跳閘；②220kV母線兩條出線至電網(wǎng)側(cè)所有開關(guān)跳閘；③兩條線路兩端開關(guān)各任一側(cè)開關(guān)跳閘；④增加甩負(fù)荷保護(hù)。動(dòng)作出口為跳發(fā)電機(jī)。 </p><p><b>　　四、總結(jié)： </b></p><p>　　由于

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