張彩霞

（山西漳澤電力股份有限公司河津發(fā)電分公司，山西 河津 043300）

火電機組汽機保護系統(tǒng)分析

張彩霞

（山西漳澤電力股份有限公司河津發(fā)電分公司，山西 河津 043300）

1 概述

某電廠1號機組是容量為350MW的單元制火力發(fā)電機組，其鍋爐、汽輪機主設備以及控制系統(tǒng)全套由日本三菱公司引進。該機組采用先進的DCS(分布式控制系統(tǒng))，具有自動化程度高、控制功能齊全等特點，其聯(lián)鎖保護系統(tǒng)能夠確保對設備進行安全、可靠的事故處理，使鍋爐、汽輪機、發(fā)電機等主機設備以及給水泵、送風機、引風機、爐水泵等輔機不受到損害。在保護動作以后，其指令發(fā)送到有關的控制系統(tǒng)和被控設備中，能夠自動減負荷，投入旁路系統(tǒng)，直至停機或停機進行事故處理，以保證機組安全，并且保證CRT顯示器畫面以及輔助控制盤聯(lián)鎖信號和跳閘動作的正確性。

該電廠1號機組保護系統(tǒng)的設計總原則是：當檢測到機組處于危險工況時，確保處于危險狀態(tài)的設備跳閘。該保護系統(tǒng)大大提高了機組事故處理的自動化水平和可靠性。

2 保護系統(tǒng)的構成特點

2.1 獨立的汽機聯(lián)鎖保護盤

各項保護都由繼電器等設備采用硬接線實現(xiàn)，直觀且可靠，其中主要采取以下幾種繼電器：

(1) SRD-N4SA(DC 110V)繼電器；

(2) SRD-N8SA(DC 110V)繼電器；

(3) SRLD-N4SA(DC 110V)繼電器；

(4) DRS-N2(DC 110V)繼電器；

(5) G3FD-102SN(DC 24 V)繼電器。

2.2 可靠的雙路冗余供電

多數(shù)繼電器和控制電磁閥均使用來自DC110V PC1A段和DC 110V PC1B段的DC 110V電源，只有少數(shù)繼電器使用經(jīng)DC 110V降壓后的DC 24 V電源。汽機聯(lián)鎖保護盤內(nèi)的另一路AC 220V電源與其他柜一樣，用于照明、風扇和維修。

2.3 邏輯回路的輸入信號

邏輯回路的輸入信號只有1種模擬量信號——主蒸汽溫度輸入，其余全部都是開關量信號。主蒸汽溫度輸入模擬量信號經(jīng)變換和限值后輸出3路開關量信號進入邏輯回路。開關量信號包括就地開關量儀表輸出的參數(shù)越限接點信號，就地閥位行程開關接點信號，一些設備的電氣狀態(tài)信號，操作按鈕發(fā)出的信號，以及來自SCS(順序控制系統(tǒng))，CCS（協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)），BMS(電池管理系統(tǒng))，DEH(汽輪機數(shù)字電液控制系統(tǒng))，TSI(汽機監(jiān)視保護系統(tǒng))等的開關量信號。

另外，一些做重要保護觸發(fā)信號的就地儀表，大部分采用“三取二”冗余接點形成，以提高保護動作的可靠性，防止保護回路誤動或拒動。

2.4 邏輯回路的輸出信號

邏輯回路的輸出信號全部為繼電器接點信號，包括送往DCS相關系統(tǒng)、保護系統(tǒng)的現(xiàn)場電磁閥以及MCC(電機控制中心)的指令信號。邏輯回路還將一些重要信號及跳閘信號送往DAS(數(shù)據(jù)采集系統(tǒng))，以便為報警和事故分析所用。

2.5 汽機聯(lián)鎖保護邏輯

汽機聯(lián)鎖保護邏輯有15項內(nèi)容通過汽機跳閘電磁閥跳機，有2項內(nèi)容通過電超速電磁閥跳機。

3 汽機連鎖保護

3.1 安全油壓低保護

汽機復位后，當安全油壓建立以后，一旦安全油壓低，3個壓力開關1PS-04707 A，B，C便動作，經(jīng)“三取二”邏輯回路判斷，產(chǎn)生1s的脈沖，使汽輪機跳閘。

3.2 發(fā)電機跳閘保護

在機組運行中，如果發(fā)電機出現(xiàn)內(nèi)部故障或發(fā)電機跳閘條件滿足聯(lián)動汽機跳閘，則發(fā)電機跳閘保護動作。該信號來自電氣系統(tǒng)繼電保護盤。

3.3 機組自啟停系統(tǒng)的汽機跳閘指令

在運用APS(機組自啟停系統(tǒng))進行機組停運時，滿足停機條件后，由APS自動發(fā)出汽機跳閘指令，通過繼電器T0514立即聯(lián)動汽機跳閘。

3.4 汽機急停按鈕

當運行人員根據(jù)運行工況認為需要停機時，可在UCD盤上同時按下汽機跳閘按鈕，使汽機跳閘。

3.5 汽機無流量保護

汽機無流量保護有以下2種情況：

(1) 在發(fā)變組開關52G閉合(并網(wǎng)狀態(tài))時，出現(xiàn)左右高壓主汽門全關且中壓缸無進汽的情況；

(2) 當發(fā)變組開關52G閉合(并網(wǎng)狀態(tài))時，出現(xiàn)左右高壓主汽門曾全開而此時又全關的情況。

在發(fā)生汽機無流量保護時，不僅可使汽輪機跳閘，還可送信號至發(fā)電機保護，聯(lián)動發(fā)電機跳閘。

3.6 調(diào)門無負荷位置保護

在發(fā)變組主開關52G閉合(并網(wǎng)狀態(tài))時，如果出現(xiàn)左右高壓調(diào)門無負荷位置的情況，便可發(fā)出命令使汽輪機跳閘。

3.7 電超速保護

當汽機DEH 3套測速裝置A，B，C所測汽機轉速大于額定轉速111%，即汽機轉速為3 330r/min時，經(jīng)“三取二”邏輯組合后，電超速保護(EOST)信號成立，通過遠方跳閘電磁閥勵磁泄掉脫扣油，同時也使EOST電磁閥失磁，泄掉安全油。此EOST信號來自DEH。

3.8 DEH電源故障

在機組運行中，如果DEH的電源發(fā)生故障，則會發(fā)出命令使汽機跳閘。

3.9 鍋爐主燃料跳閘保護

機組運行中，發(fā)生鍋爐主燃料跳閘(MFT)以后，5 s后立即聯(lián)動汽機跳閘。

3.10 軸振動保護

汽輪發(fā)電機主軸上共設有6對振動測點，通過這6對振動測量裝置綜合監(jiān)視主軸的振動情況：

(1) 當測得任一軸的振動值超過0.125 mm時，保護回路發(fā)出“軸振動高”報警；

(2) 當測得任一點的軸振動值超過0.25 mm，且非同一點軸振動值超過0.125 mm時，延時3 s發(fā)出汽機跳閘命令，并發(fā)出報警信號。

3.11 凝汽器真空低低保護

“凝汽器真空低低”信號由3只測量凝汽器真空的開關經(jīng)“三取二”邏輯回路組合形成。當2只及以上真空開關測得的凝汽器真空低于設定值500mm汞柱(0.066 MPa）時，立即發(fā)出“凝汽器真空低低”信號，使汽機跳閘。

3.12 軸承潤滑油壓低低保護

“軸承潤滑油壓低低”信號由3只測量汽機軸承潤滑油壓的壓力開關經(jīng)“三取二”邏輯回路組合而成。當2只及以上壓力開關測得的軸承潤滑油壓低于設定值0.05 MPa時，立即發(fā)出“軸承潤滑油壓低低”信號，使汽機跳閘。

3.13 推力軸承磨損保護

“推力軸承磨損”信號由3只測量汽機推力軸承潤滑油壓的壓力開關經(jīng)“三取二”邏輯回路組合而成。推力軸承磨損得越厲害，油壓越高，當2只及以上壓力開關測得的推力軸承油壓高于設定值0.55 MPa時，立即發(fā)出“推力軸承磨損”信號，使汽機跳閘。

3.14 主汽溫度低低保護

“主汽溫度低低”信號為當發(fā)電機負荷大于40%額定負荷，通過3只熱電偶測量主汽溫度，經(jīng)過高低值限值H/L后，再經(jīng)過“三取二”邏輯回路組合而成。如果有2只及以上熱電偶測得的主汽溫度低于440℃時，則延時5 s發(fā)出“主汽溫度低低”信號，使汽機跳閘。

3.15 2臺循環(huán)水泵全跳保護

機組運行中，如果2臺循環(huán)水泵全部跳閘，便發(fā)出“2臺循環(huán)水泵全跳”信號，使汽機跳閘。

綜上，由于現(xiàn)代汽輪機組朝著大容量、高參數(shù)方向發(fā)展，其熱力系統(tǒng)及本體結構也更加復雜，因此其保護系統(tǒng)也更加重要。在機組正常運行中，要求汽輪機保護系統(tǒng)對機組的各項監(jiān)視均正確；當出現(xiàn)危險工況時，汽機聯(lián)鎖保護系統(tǒng)應能及時、準確、可靠動作，防止事故的發(fā)生和擴大，保證設備與人身安全。

2014-07-03。

張彩霞(1976-)，女，工程師，主要從事電廠熱控專業(yè)技術工作，email：ljj197518@126.com。