岳 涵，孫銘澤，朱時(shí)雨

(國家電網(wǎng)有限公司東北分部，遼寧 沈陽 110181)

1 事件過程

事件發(fā)生前,電網(wǎng)運(yùn)行正常，大板電廠1號(hào)機(jī)組506 MW，2號(hào)機(jī)組575 MW；白音華電廠1號(hào)機(jī)組567 MW,2號(hào)機(jī)組568 MW；500 kV母線電壓為530～536 kV。東北電網(wǎng)蒙東赤峰地區(qū)500 kV網(wǎng)架見圖1。

2018年6月20日22：46：54(設(shè)為零時(shí)刻)，500 kV白巴1號(hào)線C相故障跳閘，0.74 s線路重合不成功再次跳閘[1]。因?yàn)?00 kV白巴2號(hào)線正進(jìn)行定檢消缺工作，白音華電廠全部停機(jī)，電網(wǎng)失去功率1020 MW。

綜合現(xiàn)場報(bào)告及PMU記錄數(shù)據(jù)如圖2所示，大板電廠2號(hào)機(jī)組跳閘事件過程如下。

a.超速保護(hù)OPC(overspeed protect controller)動(dòng)作前，大板電廠500 kV母線電壓為504～545 kV，電網(wǎng)頻率由50.064 Hz下降至50.022 Hz，2號(hào)機(jī)組有功功率為420～790 MW，中壓缸排汽壓力在功率波動(dòng)過程中沒有明顯變化，中壓缸排汽壓力/0.85的值始終大于0.3。

b.白巴1號(hào)線重合不成功760 ms后2號(hào)機(jī)組OPC保護(hù)動(dòng)作，高壓缸及中壓缸調(diào)節(jié)門快速關(guān)閉，高壓缸進(jìn)汽壓力迅速降低；5.7 s后高壓透平壓力比減小到保護(hù)動(dòng)作值1.7，汽輪機(jī)主汽門關(guān)閉；9.34 s后發(fā)電機(jī)逆功率保護(hù)動(dòng)作，機(jī)組跳閘。

東北電網(wǎng)頻率由50.06 Hz下降至49.88 Hz，工頻靜特性系數(shù)為8.62[2]。事件過程電廠出線有功功率(電廠出力)及電網(wǎng)頻率見圖3。

2 原因分析

2.1 事件涉及的主要保護(hù)

a.汽輪機(jī)超速保護(hù)[3]

OPC保護(hù)有3項(xiàng)觸發(fā)條件：①汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速≥3090 r/min；②轉(zhuǎn)速加速度，即汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速≥2900 r/min時(shí)，瞬時(shí)轉(zhuǎn)速測(cè)量差≥10 r/min；③發(fā)電機(jī)主斷路器閉合信號(hào)消失且中壓缸排汽壓力/0.85≥0.3(發(fā)電機(jī)出力300～600 MW時(shí)，對(duì)應(yīng)中壓缸排汽壓力為0.38～0.88 MPa)，此條件防止發(fā)電機(jī)解列時(shí)汽輪機(jī)超速。

以上3項(xiàng)條件任1項(xiàng)條件滿足，OPC保護(hù)動(dòng)作，關(guān)閉高壓缸調(diào)節(jié)門和中壓缸調(diào)節(jié)門。

b.高壓透平壓力比保護(hù)[4]

高壓透平壓力比是高壓缸調(diào)節(jié)級(jí)壓力和高壓缸排汽壓力的比值。高壓缸調(diào)節(jié)級(jí)位于高壓缸第一級(jí)，高壓缸排汽位于高壓缸最后一級(jí)，蒸汽從第一級(jí)流向最后一級(jí)。高壓透平壓力比正常值為2.7～3.0，當(dāng)小于保護(hù)動(dòng)作定值1.7時(shí)，關(guān)閉汽輪機(jī)主汽門。

c.發(fā)電機(jī)逆功率保護(hù)

為防止汽輪機(jī)尾部葉片與殘留蒸汽產(chǎn)生摩擦長期過熱而損壞，設(shè)計(jì)發(fā)電機(jī)逆功率保護(hù)，保護(hù)定值為-1%Pn，時(shí)間定值1 s，動(dòng)作后發(fā)電機(jī)主斷路器跳閘。

2.2 原因分析

從分散控制系統(tǒng)DCS監(jiān)控信息分析[5-6]機(jī)組跳閘直接原因是發(fā)電機(jī)主斷路器信號(hào)接地端子瞬時(shí)虛接，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)主斷路器閉合信號(hào)消失0.1 s[7-8]，此時(shí)中壓缸排汽壓力為0.81 MPa，0.81/0.85≈0.95>0.3，滿足OPC動(dòng)作條件，OPC保護(hù)動(dòng)作，導(dǎo)致高壓缸及中壓缸調(diào)節(jié)門快速關(guān)閉，高壓缸調(diào)節(jié)級(jí)壓力減小，而高壓缸排汽壓力變化不明顯，高壓透平壓力比小于保護(hù)定值1.7，汽輪機(jī)主汽門關(guān)閉。發(fā)電機(jī)作為同步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，1 s后發(fā)電機(jī)逆功率保護(hù)動(dòng)作，發(fā)電機(jī)主斷路器跳閘。

3 存在問題

a.大板電廠2號(hào)機(jī)組功率大于50%額定功率工況運(yùn)行時(shí)，中壓缸排汽壓力/0.85的比值始終大于0.3，當(dāng)發(fā)電機(jī)主斷路器閉合信號(hào)消失時(shí)，OPC保護(hù)動(dòng)作，引發(fā)機(jī)組跳閘。

b.大板電廠OPC保護(hù)動(dòng)作條件“轉(zhuǎn)速加速度”不適合直流外送型電網(wǎng)。東北電網(wǎng)是典型的特高壓直流外送型電網(wǎng)，為了應(yīng)對(duì)直流閉鎖大量功率盈余，配置高頻第二道防線和第三道防線[9-10]。如果第二道防線拒動(dòng)，第三道防線正確動(dòng)作的條件是小于51.5 Hz時(shí)機(jī)組OPC保護(hù)不動(dòng)作，但直流閉鎖后，頻率迅速上升，“轉(zhuǎn)速加速度”達(dá)到保護(hù)動(dòng)作定值，OPC保護(hù)動(dòng)作影響高頻第三道防線控制策略。魯固直流額定功率運(yùn)行閉鎖，無任何切機(jī)措施，東北電網(wǎng)頻率曲線見圖4。

4 整改措施

a.取消大板電廠機(jī)組“高壓透平壓力比”保護(hù)。

b.取消OPC觸發(fā)條件“發(fā)電機(jī)主斷路器閉合信號(hào)消失且中壓缸排汽壓力/0.85≥0.3”。

c.取消OPC觸發(fā)條件“轉(zhuǎn)速加速度”。

d.對(duì)東北電網(wǎng)所有火電機(jī)組進(jìn)行排查，只保留OPC觸發(fā)條件“轉(zhuǎn)速≥3090 r/min”。

5 結(jié)束語

對(duì)東北電網(wǎng)所有火電機(jī)組進(jìn)行排查，只保留OPC觸發(fā)條件“轉(zhuǎn)速≥3090 r/min”，確保機(jī)組OPC保護(hù)與電網(wǎng)協(xié)調(diào)，消除東北電網(wǎng)安全運(yùn)行隱患。