發(fā)電廠(chǎng)非電量保護(hù)技術(shù)工作分析

曹森

（華電電力科學(xué)研究院西安分院，陜西西安710061）

發(fā)電廠(chǎng)非電量保護(hù)技術(shù)工作分析

曹森

（華電電力科學(xué)研究院西安分院，陜西西安710061）

非電量保護(hù)與電量保護(hù)共同構(gòu)成了發(fā)電廠(chǎng)發(fā)電機(jī)、變壓器等主設(shè)備的電氣保護(hù)。但在實(shí)際應(yīng)用中非電量保護(hù)沒(méi)有得到足夠的重視，許多保護(hù)的設(shè)置沒(méi)有按照規(guī)程的規(guī)定來(lái)執(zhí)行。通過(guò)分析實(shí)際發(fā)生的案例、整理規(guī)程中對(duì)非電量保護(hù)的規(guī)定、分析非電量保護(hù)的二次回路，希望對(duì)發(fā)電廠(chǎng)非電量保護(hù)的管理工作有所幫助。

非電量保護(hù)規(guī)定；非電量保護(hù)案例；非電量保護(hù)分析

0 引言

非電量保護(hù)，是指由非電氣量反映的故障動(dòng)作或發(fā)信的保護(hù)，一般是指保護(hù)的判據(jù)不是電量（電流、電壓、頻率、阻抗等），而是非電量（壓力、溫度、瓦斯等）的保護(hù)。非電量保護(hù)是發(fā)變組保護(hù)的重要組成部分。

發(fā)電廠(chǎng)的非電量保護(hù)主要有:斷水保護(hù)、勵(lì)磁系統(tǒng)故障、油面溫度保護(hù)、繞組溫度保護(hù)、壓力釋放保護(hù)、瓦斯保護(hù)、冷卻器全停保護(hù)。

盡管行業(yè)規(guī)程中對(duì)這些非電量保護(hù)的投入有比較詳細(xì)的規(guī)定，然而在實(shí)際應(yīng)用中沒(méi)有引起從業(yè)者的重視，導(dǎo)致了事故的發(fā)生。

1 一起發(fā)電廠(chǎng)非電量保護(hù)誤動(dòng)案例分析

2016年5月21日9時(shí)40分，某廠(chǎng)某臺(tái)機(jī)組開(kāi)始增加負(fù)荷，負(fù)荷上升過(guò)程中主變各參數(shù)變化見(jiàn)表1。

表1 升負(fù)荷過(guò)程中主變參數(shù)表

在12點(diǎn)時(shí)，運(yùn)行人員在DCS畫(huà)面上發(fā)現(xiàn)主變繞組溫度為71℃，12點(diǎn)28分溫度升至90℃，值班人員通知檢修人員并到就地查看溫度表數(shù)值和檢查冷卻器風(fēng)扇運(yùn)行情況，此時(shí)繞組溫度已上升至105℃。12點(diǎn)38分主變繞組溫度上升至120℃，發(fā)變組繞組溫度超高保護(hù)動(dòng)作致使機(jī)組非停。

機(jī)組停機(jī)后現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了以下相關(guān)工作:

（1）對(duì)發(fā)變組一次回路進(jìn)行了絕緣電阻測(cè)試，測(cè)試結(jié)果符合規(guī)程要求；

（2）將主變高壓側(cè)拆頭，對(duì)主變高壓側(cè)繞組進(jìn)行了直流電阻測(cè)試，測(cè)試結(jié)果符合規(guī)程要求，且與上次試驗(yàn)結(jié)果相比沒(méi)有明顯變化；

（3）主變?nèi)∮蜆舆M(jìn)行色譜分析，結(jié)果無(wú)異常。

以上檢查說(shuō)明主變繞組并未超溫，而是其他因素造成的溫度指示虛高。隨后對(duì)主變繞組溫度控制器進(jìn)行了檢查，發(fā)現(xiàn)溫度控制器中的一體化變流器燒損。主變繞組溫度是由變壓器上層油溫與高壓側(cè)B相電流經(jīng)過(guò)一體化變流器進(jìn)行疊加而形成，在負(fù)荷變化的2小時(shí)38分鐘內(nèi)繞組溫度由48℃上升到120℃，但對(duì)應(yīng)的主變電流、油溫均沒(méi)有異常變化。

所以在此次非停事故中，主變繞組溫度控制器中的一體化變流器燒損，造成主變繞組溫度數(shù)值迅速升高至跳閘值，是機(jī)組非停的直接原因。同時(shí)繞組溫度超高保護(hù)的出口方式?jīng)]有按照規(guī)程推薦的方式投入，是機(jī)組非停的又一原因。

《電力變壓器運(yùn)行規(guī)程》（D L/T 572-2010）第5.3.5條中規(guī)定:“變壓器應(yīng)裝設(shè)溫度保護(hù)，當(dāng)變壓器運(yùn)行溫度過(guò)高時(shí)，應(yīng)通過(guò)上層油溫和繞組溫度并聯(lián)的方式分兩級(jí)（即低值和高值）動(dòng)作于信號(hào)”，并且“由于繞組溫度計(jì)是間接的測(cè)量，在運(yùn)行中僅作參考”。

如果繼電保護(hù)人員認(rèn)真閱讀了規(guī)程后把變壓器的繞組溫度過(guò)高保護(hù)投入信號(hào)，此次事故就可以避免。

圖1 斷路器操作箱跳閘回路

2 發(fā)電廠(chǎng)非電量保護(hù)存在的問(wèn)題分析

藉由上述案例，筆者對(duì)西北區(qū)域17家電廠(chǎng)非電量保護(hù)的投入情況進(jìn)行了調(diào)研?，F(xiàn)場(chǎng)走訪(fǎng)發(fā)現(xiàn)，沒(méi)有一家電廠(chǎng)非電量保護(hù)的投入是完全符合規(guī)范要求的，或多或少都存在一些不合理的地方。筆者對(duì)這些存在的問(wèn)題進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，整理了存在的比較常見(jiàn)的問(wèn)題。

2.1 變壓器非電量保護(hù)出口方式不合理

（1）變壓器溫度保護(hù)投入為跳閘方式。變壓器（包括干式變）的測(cè)溫裝置在檢修過(guò)程中不能按照規(guī)程要求的周期進(jìn)行檢驗(yàn)，本身就存在測(cè)溫不準(zhǔn)的問(wèn)題；溫度保護(hù)定值的計(jì)算也沒(méi)有按照變壓器廠(chǎng)家說(shuō)明書(shū)所列的溫升限值來(lái)整定。在這種條件下將變壓器溫度保護(hù)投入跳閘出口，容易出現(xiàn)誤動(dòng)。

（2）冷卻器全停保護(hù)投入為跳閘方式。變壓器冷卻器全停在風(fēng)冷控制柜完成判斷邏輯后，開(kāi)出“冷卻器全停”信號(hào)至保護(hù)柜。保護(hù)柜沒(méi)有再進(jìn)行邏輯判斷，也沒(méi)有經(jīng)過(guò)延時(shí)即動(dòng)作于跳閘，存在誤動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)。

2.2 非電量保護(hù)出口啟動(dòng)失靈

《防止電力生產(chǎn)事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求》（國(guó)能安全[2014]161號(hào)）第18.6.8條要求:“非電量保護(hù)及動(dòng)作后不能隨故障消失而立即返回的保護(hù)（只能靠手動(dòng)復(fù)位或延時(shí)返回）不應(yīng)啟動(dòng)失靈保護(hù)”。在對(duì)各廠(chǎng)調(diào)研中，筆者發(fā)現(xiàn)一種非常隱蔽而又常見(jiàn)的非電量保護(hù)出口啟動(dòng)失靈的二次回路配置情況。

以某發(fā)變組保護(hù)為例，勵(lì)磁系統(tǒng)故障等非電量保護(hù)不是配置在非電量保護(hù)柜，而是把接點(diǎn)開(kāi)入接到了發(fā)變組保護(hù)A/B柜（電量保護(hù)）的外部重動(dòng)上，保護(hù)出口控制字設(shè)置為不啟動(dòng)失靈。這樣的配置方式貌似符合規(guī)范要求，但仔細(xì)研究會(huì)發(fā)現(xiàn)其中的問(wèn)題。

發(fā)變組保護(hù)A/B柜的跳高壓側(cè)斷路器的回路，直接接入到了斷路器操作箱的“永跳，啟動(dòng)失靈”出口方式上（如圖1所示）。

當(dāng)發(fā)變組保護(hù)A/B柜保護(hù)動(dòng)作時(shí)，13TJR/23TJR常開(kāi)接點(diǎn)閉合，操作箱的“啟動(dòng)失靈”接點(diǎn)閉合開(kāi)出（如圖2所示）。

而這對(duì)接點(diǎn)，通過(guò)廠(chǎng)家內(nèi)部配線(xiàn)，用到了失靈保護(hù)的開(kāi)入上，作為失靈保護(hù)動(dòng)作的判據(jù)之一（如圖3所示）。

最終，非電量保護(hù)啟動(dòng)了失靈，而這與保護(hù)A/B柜設(shè)置的出口矩陣沒(méi)有關(guān)系。這種二次回路的配置違反了反措的要求，在工程應(yīng)用中要引起足夠的重視。

圖2 斷路器操作箱開(kāi)出接點(diǎn)

圖3 斷路器失靈保護(hù)裝置強(qiáng)電開(kāi)入

2.3 熱工保護(hù)和程跳逆功率保護(hù)配合不當(dāng)

現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，許多電廠(chǎng)“機(jī)跳電保護(hù)”設(shè)置有“熱工保護(hù)”和“程跳逆功率”兩個(gè)保護(hù)。

熱工保護(hù)的接點(diǎn)來(lái)自于ETS柜的停機(jī)信號(hào)，作為非電量開(kāi)入接至發(fā)變組保護(hù)C柜，經(jīng)過(guò)0秒延時(shí)動(dòng)作于全停。

程跳逆功率保護(hù)需要主汽門(mén)關(guān)閉的位置接點(diǎn)，同時(shí)逆功率大于定值后延時(shí)動(dòng)作于全停。

在這種保護(hù)配置方式下，不管是事故停機(jī)或者正常手動(dòng)打閘停機(jī)，熱工保護(hù)常先于程跳逆功率保護(hù)動(dòng)作。由于熱工保護(hù)沒(méi)有延時(shí)，在某些廠(chǎng)汽機(jī)調(diào)門(mén)尚未關(guān)嚴(yán)，發(fā)變組并網(wǎng)開(kāi)關(guān)已經(jīng)跳開(kāi)，從而導(dǎo)致汽輪機(jī)超速。

3 發(fā)電廠(chǎng)非電量保護(hù)投入方式建議

對(duì)《防止電力生產(chǎn)事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求》（國(guó)能安全[2014]161號(hào)）、《電力變壓器運(yùn)行規(guī)程》（DL/T572-2010）、《大型發(fā)電機(jī)變壓器繼電保護(hù)整定計(jì)算導(dǎo)則》（D L/T 684-2012）中有關(guān)非電量保護(hù)的條款進(jìn)行整理后，關(guān)于非電量保護(hù)的投入方式和注意事項(xiàng)總結(jié)如下:

（1）變壓器保護(hù)除重瓦斯外，其他非電量保護(hù)出口投信號(hào)。

（2）非快速返回的非電量保護(hù)，出口不應(yīng)啟動(dòng)失靈。需特別注意接入到電量保護(hù)柜的非電量保護(hù)的出口是否啟動(dòng)了失靈。

（3）對(duì)于配置熱工保護(hù)的機(jī)組，應(yīng)該對(duì)熱工保護(hù)加長(zhǎng)延時(shí)，使熱工保護(hù)晚于程跳逆功率保護(hù)動(dòng)作，作為程跳逆功率的后備。這樣配置可以讓機(jī)組在主汽門(mén)位置接點(diǎn)或者其他方面出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)避免長(zhǎng)時(shí)間的逆功率運(yùn)行，同時(shí)也使機(jī)組的停機(jī)順序符合《防止電力生產(chǎn)事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求》（國(guó)能安全[2014]161號(hào)）第8.1.6條“機(jī)組停機(jī)時(shí)，應(yīng)先將發(fā)電機(jī)有功、無(wú)功功率減至零，檢查確認(rèn)有功功率到零，電能表停轉(zhuǎn)或逆轉(zhuǎn)以后，再將發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)解列，或采用汽輪機(jī)手動(dòng)打閘或鍋爐手動(dòng)主燃料跳閘聯(lián)跳汽輪機(jī)，發(fā)電機(jī)逆功率保護(hù)動(dòng)作解列。嚴(yán)禁帶負(fù)荷解列”的要求。

4 結(jié)語(yǔ)

非電量保護(hù)作為發(fā)電廠(chǎng)繼電保護(hù)的薄弱環(huán)節(jié)，在生產(chǎn)應(yīng)用中應(yīng)該引起足夠的重視。在保護(hù)的整定、運(yùn)行、維護(hù)等各個(gè)環(huán)節(jié)，都應(yīng)該按照規(guī)范去執(zhí)行，消除隱患，保障電力安全生產(chǎn)。

[1]國(guó)能安全[2014]161號(hào),防止電力生產(chǎn)事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求[S].

[2]DL/T 572-2010，電力變壓器運(yùn)行規(guī)程[S].

[3]DL/T 684-2012，大型發(fā)電機(jī)變壓器繼電保護(hù)整定計(jì)算導(dǎo)則[S].

Technical Work Analysis of Power Plant Non-electrical Protections

CAO Sen
（Xi’an Branch of Huadian Electric Power Research Institute,Xi’an 710061,China）

The power plantgenerator and transform er’s relays are com posed ofboth non-electricaland electrical protections.Engineers pay less attention to non-electricalprotection on daily work.M any non-electricalprotections are set incorrectly according to the specifications.In this paper，by analyzing an actual accident,com piling the regulations of non-electricalprotection，analysis ofnon-electricalprotection secondary circuit，w e hope itwillbe helpfulto non-electrical protection m anagem entwork.

non-electrical protection specification；non-electrical protection accident；non-electrical protection analysis

TM 772

B

2095-3429（2017）02-0042-04

2017-03-06

修回日期:2017-04-06

曹森（1984-），男，陜西西安人，本科，工程師，主要從事火電廠(chǎng)繼電保護(hù)技術(shù)監(jiān)督、基建調(diào)試等工作。

D O I:10.3969/J.ISSN.2095-3429.2017.02.010