蘇州工業(yè)園區(qū)藍天燃氣熱電有限公司 孫沿濤

淺析某9E燃氣輪發(fā)電機保護國產(chǎn)化的可行性

蘇州工業(yè)園區(qū)藍天燃氣熱電有限公司 孫沿濤

闡述了某燃機電廠燃氣輪發(fā)電機保護在電力系統(tǒng)運行中的不足，介紹了對該發(fā)電機保護實施的改造，改造后提高了機組保護的可靠性，保證了電力系統(tǒng)及機組的安全穩(wěn)定運行。

燃氣輪發(fā)電機保護；技術(shù)改造；DGT801C微機保護；經(jīng)濟性；可靠性

0 引言

在燃氣燃機電力生產(chǎn)經(jīng)營過程中，由于燃機、汽機、鍋爐、電氣等設(shè)備自身原因或者來自天然氣輸送管道、電力輸送線路等外部的影響都有可能使電力系統(tǒng)運行發(fā)生異?；蛘吖收?。電力系統(tǒng)的突發(fā)事件一般有以下幾種情況：一是局部系統(tǒng)發(fā)生過負荷、二是局部系統(tǒng)過電壓、三是局部系統(tǒng)電力系統(tǒng)振蕩，一般情況下可以通過電網(wǎng)調(diào)度或發(fā)電廠值班人員的正確處理比較快速的恢復(fù)正常狀態(tài)。但在局域電力系統(tǒng)發(fā)生嚴(yán)重故障時，如果不能快速及時地進行有效隔離故障點，則有可能給局域電力系統(tǒng)帶來更大的危害，很有可能造成局部電網(wǎng)全部停電，也給社會造成較大的負面影響。

(1)故障點產(chǎn)生很大的短路電流，將超過電氣設(shè)備所能承受的電流值，產(chǎn)生的電弧會嚴(yán)重?zé)龎碾姎庠O(shè)備。

(2)局域電網(wǎng)電壓將發(fā)生大幅度的下降，工業(yè)用戶及居民用戶的正常生活、工作遭到嚴(yán)重破壞，交通也將癱瘓。

(3)嚴(yán)重破壞9E燃機發(fā)電機并網(wǎng)運行的穩(wěn)定性與可靠性。

(4)故障電氣設(shè)備中流過較大的故障電流，使電氣設(shè)備的使用壽命減少，甚至遭到嚴(yán)重破壞而報廢。

為了全面確保在局域電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，微機保護裝置能夠迅速、自動、有選擇地將電氣故障切除，保護裝置的選擇必須具有可靠性、靈敏性、快速性、選擇性，方能確保機組或電力系統(tǒng)運行穩(wěn)定。

1 改造的必要性

某9E燃機電廠的發(fā)電機保護裝置為ELIN公司的微機保護裝置，采用的是國外九十年代產(chǎn)品、保護模塊相對分散，也比較獨立。經(jīng)過十多年運行管理后，雖經(jīng)過技術(shù)人員的全力運營維護，但近幾年來也發(fā)生了一些異常：

(1)保護裝置元件老化嚴(yán)重，零漂偏離現(xiàn)象嚴(yán)重。

(2)保護功能模塊只有1套，可靠性不高，不利于局域電網(wǎng)安全運行安全。

(3)接線繁雜, 容易造成誤動或拒動。

(4)所有元件均為進口元件，備件訂貨時間長、價格高。

(5)保護裝置采用國外九十年代的技術(shù)，功能單一、不能滿足江蘇電網(wǎng)的技術(shù)反措要求。

上述9E燃機發(fā)電機原保護裝置存在的問題也日益突出；同時我國發(fā)電機保護裝置已十分成熟，產(chǎn)品存在改造的必要性和可行性。

2 改造的可行性

根據(jù)該9E燃機電廠的實際情況，改造為該廠現(xiàn)投運#2、4汽輪發(fā)電機的DGT801C微機保護裝置較為合適。

DGT801C微機保護裝置由雙電源供電模塊、雙CPU系統(tǒng)組成，CPU1保護系統(tǒng)和CPU2保護系統(tǒng)是完全相同的兩套保護系統(tǒng)，但它們相互之間又完全獨立、互不干擾。管理CPU實現(xiàn)了與兩個保護裝置CPU系統(tǒng)的信息互換和人機界面控制的共享，并與該9E燃機電廠DCS控制系統(tǒng)取得通訊。

此外，兩個保護系統(tǒng)CPU之間通過物理隔離相互檢驗，以全面提高保護裝置運行的可靠性和穩(wěn)定性。兩套保護中的主 、后備保護不僅品種齊全，且彼此之間又相互獨立，真正起到了主保護和后備保護相互應(yīng)起的作用。單套保護裝置投入運行，即可滿足 《防止電力生產(chǎn)事故的二十五項重點要求》中的相關(guān)條款，其可靠性滿足N 一1要求。

通過多方收集應(yīng)用成功案例和運行實踐，DGT801C保護裝置與ELIN保護裝置相比較，有許多優(yōu)點：

(1)可靠性高，ELIN保護原理不如DGT801系列保護原理完善，例如失步保護，就存在極大誤動的可能。

(2)DGT801C微機保護裝置中文界面方便管理,維護調(diào)試更方便，從而縮短維護時間。

(3)能與廠家簽訂協(xié)議，實現(xiàn)備件零庫存。

(4)DGT801C微機保護裝置更符合江蘇電網(wǎng)的要求、售后服務(wù)好。

綜上四點，DGT801C微機保護裝置在國內(nèi)是一套比較先進的保護設(shè)備，裝置運行的可靠性高、運行穩(wěn)定性好、維護量也比較低。因此，此項保護裝置改造在技術(shù)上是可行的。

9E燃機發(fā)電機DGT801C微機保護裝置由一個保護屏組成，可代替原來保護柜放在燃氣輪機控制箱內(nèi)。

(l)本次技術(shù)改造中，可采用原來的TA、TV回路。其中TV一1由保護回路、計量測量和電壓試驗端子盒共用。因此查出TV一l出線的源頭并接至新加裝的電壓端子排TV一1進線側(cè)，保留至試驗端子和有、無功變送器的回路, 并將它們與至9E微機發(fā)電機保護裝置的TV回路并接至電壓端子排TV一1出線側(cè)。TV一2為電壓自動電壓調(diào)節(jié)器用，而DGT801C微機保護裝置不需要TV一2，同樣其相應(yīng)出線的源頭接至新加裝的電壓端子排TV一2進線側(cè)，保留至自動電壓調(diào)節(jié)器的回路并將其接至電壓端子排TV 一2出線側(cè)。同樣，9E燃機發(fā)電機中性點側(cè)差動TA1、發(fā)電機出口開關(guān)側(cè)差動TA7的源頭接至新加裝的電流端子排TA1，TA7的進線側(cè)，將DGT801C微機保護裝置至燃氣輪機TCC控制間的電流回路分別接到電流端子排TA1，TA7的出線側(cè)。其相應(yīng)的后備保護TA2已接至電流端子排TA2的進線側(cè)。因此只要將DGT801微機保護裝置至9E燃氣輪機TCC控制間的后備保護電流回路接到電流端子排TA2的出線側(cè)即可。定子接地回路輸人量取自中性點變壓器的輸出。

(2)DGT801C微機保護裝置至燃氣輪機控制系統(tǒng)的報警信號不變。

(3)取消中間出口繼電器86G1，改用DGT801C微機保護裝置出口。

(4)拆除其他多余的連線。

3 技術(shù)改造的經(jīng)濟性

該9E燃機發(fā)電機保護裝置技術(shù)國產(chǎn)化投資費用合理，改造后的運行、維護費用與國外的保護裝置降低顯著，并且技術(shù)改造工期相對較短，可以利用機組大小修機會進行技術(shù)改造，不會影響機組全年運行小時數(shù)。

隨著國產(chǎn)微機保護技術(shù)的進一步完善和技術(shù)改進，使用國產(chǎn)微機保護的運營與維護成本大大低于進口保護裝置運維成本，并且現(xiàn)在的微機保護裝置插人式模塊已成熟、其備品備件齊全，更換更簡單、更方便，大大降低了設(shè)備運行維護費用。

4 技術(shù)改造目標(biāo)

通過保護裝置技術(shù)改造后，9E燃機發(fā)電機各項保護均能達到各項試驗特性良好，其主、后備保護邏輯回路及動作特性校驗良好，保護定值校驗到位，其動作可靠、穩(wěn)定，出口傳動性能良好，各跳閘、功能壓板投退、信號指示均正確，傳動各跳閘回路均正常。并在其投入運行后，性能穩(wěn)定、狀態(tài)良好，完全能滿足9E燃氣輪發(fā)電機組及電網(wǎng)安全運行的需要。

(1)電氣二次設(shè)備外部接線簡單明了，降低了因接線錯誤而可能造成保護裝置誤動或拒動，裝置的可靠性得到全面提高，9E燃氣輪發(fā)電機組的安全性也進一步提高。

(2)調(diào)試維護方便，大大縮短了定檢時間間隔，9E燃氣輪發(fā)電機組可以在短時恢復(fù)備用，保證了9E燃機電廠不會因為設(shè)備檢修或試驗而影響安全生產(chǎn)及經(jīng)濟運營。

(3)DGT801C微機保護裝置采用2塊保護CPU主板，正常運行時2塊保護CPU主板均動作時保護才出口，也就是常說的二取二保護動作，保證保護裝置不誤動，當(dāng)有1塊保護CPU因故退出運行時，另一塊保護CPU動作即出口，也就是常說的一取一保護動作，保證了不拒動，提高了保護裝置的可靠性，保證了正常運行時9E燃機電廠的安全運行。

(4)繼電保護裝置的投退可以通過投、退相應(yīng)的保護出口功能壓板來操作，操作性方便、可靠、容易，同時杜絕了軟壓板操作的不安全因素。

(5)當(dāng)發(fā)生設(shè)備故障時，可以及時查看事件記錄及故障波形，方便異常事件原因分析，迅速排除故障點，使9E燃氣輪發(fā)電機組迅速恢復(fù)健康運行。

5 結(jié)語

公司落實對燃氣輪發(fā)電機保護改造，扭轉(zhuǎn)公司長期以來依靠進口備件價格高、周期長等局面。這是燃氣輪發(fā)電機組設(shè)備國產(chǎn)化進程的標(biāo)志之一。為國家的工業(yè)強國之路，主動擔(dān)起民族使命，是中國民族工業(yè)之榜樣。

[1]DGT 801系列數(shù)字式發(fā)電機變壓器組保護裝置-技術(shù)說明書．

[2]GE公司運行與維護手冊 GE資料．

[3]防止電力生產(chǎn)事故的二十五項重點要求及編制釋義,國家能源局發(fā)布．

孫沿濤（1974—），男，江蘇鹽城人，工程師、注冊安全工程師，蘇州工業(yè)園區(qū)藍天燃氣熱電有限公司安全主任，從事燃氣輪機電廠安全管理工作。