鄔青，祝學(xué)存，趙毅勝，張勇，陳立杰

(1.內(nèi)蒙古烏海市電業(yè)局，內(nèi)蒙古 烏海 016000;2.內(nèi)蒙古華電烏達(dá)熱電有限公司，內(nèi)蒙古 烏海 016040)

1 汽輪機(jī)數(shù)字電液控制系統(tǒng)概況

某發(fā)電廠汽輪機(jī)數(shù)字電液(DEH)控制系統(tǒng)中采用發(fā)電機(jī)出口斷路器輔助節(jié)點(diǎn)送出1路信號(hào)作為發(fā)電機(jī)是否并網(wǎng)的依據(jù)，汽輪機(jī)啟動(dòng)掛閘后，DEH系統(tǒng)處于“自動(dòng)”運(yùn)行狀態(tài)，在汽輪發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)前，DEH系統(tǒng)為“轉(zhuǎn)速控制”方式，其設(shè)定點(diǎn)為給定轉(zhuǎn)速。給定轉(zhuǎn)速與實(shí)際轉(zhuǎn)速之差經(jīng)比例積分微分(PID)調(diào)節(jié)器運(yùn)算后，通過伺服系統(tǒng)控制油動(dòng)機(jī)開度，使實(shí)際轉(zhuǎn)速跟隨給定轉(zhuǎn)速變化。在實(shí)際轉(zhuǎn)速達(dá)到3000 r/min且同期條件均滿足時(shí)，運(yùn)行人員操作同期裝置使斷路器合閘，汽輪發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)，同時(shí)DEH系統(tǒng)收到發(fā)電機(jī)并網(wǎng)信號(hào)，DEH系統(tǒng)自動(dòng)轉(zhuǎn)換為“閥位控制”方式。DEH系統(tǒng)立即增加給定值，使發(fā)電機(jī)帶上初負(fù)荷避免出現(xiàn)逆功率。在機(jī)組已并網(wǎng)且機(jī)組負(fù)荷大于4%額定負(fù)荷后，運(yùn)行人員投入負(fù)荷控制器，DEH系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為“負(fù)荷控制”方式。負(fù)荷控制方式采用PID無差調(diào)節(jié)，穩(wěn)態(tài)時(shí)負(fù)荷等于設(shè)定值。

DEH系統(tǒng)配置硬手操盤，作為控制系統(tǒng)故障時(shí)控制汽輪機(jī)的后備緊急操作手段。硬手操盤是一個(gè)硬接線操作盤，硬手操盤的I/O信號(hào)通過預(yù)制電纜與DEH系統(tǒng)控制柜相連。硬手操盤上有4個(gè)雙光柱指示表，直觀地監(jiān)視汽輪機(jī)各調(diào)速汽門的運(yùn)行狀態(tài)，8個(gè)帶燈按鈕可對(duì)汽輪機(jī)調(diào)速汽門進(jìn)行操作及對(duì)汽輪機(jī)進(jìn)行緊急停機(jī)。

2 故障現(xiàn)象及故障分析

2.1 故障現(xiàn)象

2011－10－18，某發(fā)電廠#1機(jī)組啟動(dòng)，機(jī)組轉(zhuǎn)速達(dá)到3000r/min后定速，DEH系統(tǒng)處于“自動(dòng)”運(yùn)行狀態(tài)，控制方式為“轉(zhuǎn)速控制”，目標(biāo)值為給定轉(zhuǎn)速3000r/min。08:55:31，運(yùn)行人員操作電氣同期裝置進(jìn)行并網(wǎng)，發(fā)電機(jī)變壓器組(以下簡稱發(fā)變組)220kV斷路器合閘，機(jī)組并網(wǎng)發(fā)電，控制方式轉(zhuǎn)換為“閥位控制”方式。

08:56:04，電網(wǎng)周波為 50.05 Hz，機(jī)組轉(zhuǎn)速為3003 r/min。DEH系統(tǒng)操作畫面中“并網(wǎng)”信號(hào)突然消失，DEH系統(tǒng)從以額定壓力下總流量的“閥位控制”方式變?yōu)槟繕?biāo)和給定值為3000 r/min的“轉(zhuǎn)速控制”方式，汽輪機(jī)調(diào)速汽門開始向下關(guān)閉，發(fā)電機(jī)功率下降。運(yùn)行人員在DEH系統(tǒng)操作畫面輸入增大閥門指令無效?！鞍l(fā)變組保護(hù)B柜逆功率t1保護(hù)信號(hào)”、“發(fā)變組保護(hù)A柜逆功率t1保護(hù)信號(hào)”陸續(xù)發(fā)出。08:58:00，發(fā)電機(jī)功率降到－2.87 MW，“發(fā)變組保護(hù)B柜逆功率t2保護(hù)動(dòng)作”、“發(fā)電機(jī)故障跳閘”、“發(fā)變組220 kV DL斷路器跳閘”、“汽機(jī)跳閘”等信號(hào)發(fā)出，機(jī)組跳閘，與電網(wǎng)解列，具體如圖1～圖4所示。

2.2 故障分析

DEH系統(tǒng)在汽輪發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)后，控制方式由“轉(zhuǎn)速控制”方式轉(zhuǎn)換為“閥位控制”方式，如圖5所示。機(jī)組立即自動(dòng)帶初負(fù)荷，開大汽輪機(jī)調(diào)速汽門，如圖6所示。在帶初負(fù)荷過程中，DEH系統(tǒng)“并網(wǎng)”信號(hào)突然消失，即“解列”信號(hào)到來，DEH系統(tǒng)給定信號(hào)從給定閥位變?yōu)榻o定轉(zhuǎn)速，控制方式由“閥位控制”方式轉(zhuǎn)換為目標(biāo)值為3000 r/min的“轉(zhuǎn)速控制”方式，如圖7所示。此時(shí)機(jī)組實(shí)際已并網(wǎng)，網(wǎng)上周波頻率為50.05 Hz，機(jī)組轉(zhuǎn)速為3003 r/min，即汽輪機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速一直大于目標(biāo)轉(zhuǎn)速，DEH系統(tǒng)根據(jù)轉(zhuǎn)速偏差使汽輪機(jī)逐漸關(guān)小直至轉(zhuǎn)速達(dá)到目標(biāo)值。運(yùn)行人員在DEH系統(tǒng)操作畫面上輸入增大閥門指令無效，這時(shí)沒有及時(shí)利用DEH硬手操盤進(jìn)行開大調(diào)速汽門的措施，導(dǎo)致汽輪機(jī)調(diào)速汽門閥位指令下降到23.68%，機(jī)組功率下降至－2.87 MW，致使發(fā)電機(jī)逆功率保護(hù)動(dòng)作，發(fā)電機(jī)組跳閘。

2.3 故障處理

“并網(wǎng)”信號(hào)由電氣升壓站斷路器輔助接點(diǎn)送至DEH系統(tǒng)繼電器柜，再經(jīng)繼電器隔離送到DEH系統(tǒng)控制柜輸入模件，在DEH畫面顯示“并網(wǎng)”。機(jī)組跳閘后，故障處理過程中傳動(dòng)“并網(wǎng)”回路發(fā)現(xiàn)，當(dāng)此信號(hào)繼電器動(dòng)作時(shí)，繼電器送DEH系統(tǒng)控制柜輸入模件常開觸點(diǎn)未動(dòng)作，導(dǎo)致DEH畫面無法正常顯示“并網(wǎng)”。更換DEH系統(tǒng)繼電器柜內(nèi)的“并網(wǎng)”信號(hào)繼電器后，傳動(dòng)“并網(wǎng)”信號(hào)顯示正常，機(jī)組重新沖車并網(wǎng)帶負(fù)荷。

圖7 給定顯示

3 結(jié)束語

機(jī)組啟動(dòng)并網(wǎng)后，如果網(wǎng)上周波頻率大于50 Hz，DEH系統(tǒng)“并網(wǎng)”信號(hào)消失導(dǎo)致機(jī)組無法正常加負(fù)荷，在出現(xiàn)調(diào)速汽門向下關(guān)閉、機(jī)組功率下降的故障時(shí)，運(yùn)行人員應(yīng)立即在DEH系統(tǒng)硬手操盤上將DEH系統(tǒng)切換到“手動(dòng)”，迅速開大汽輪機(jī)調(diào)速汽門開度。在機(jī)組穩(wěn)定后，再根據(jù)機(jī)組工況在硬手操盤調(diào)整汽輪機(jī)調(diào)速汽門開度，維持機(jī)組正常帶負(fù)荷需求，同時(shí)迅速聯(lián)系DEH系統(tǒng)維護(hù)人員處理故障，在故障消除后，DEH系統(tǒng)切換到“自動(dòng)”，DEH系統(tǒng)恢復(fù)正常操作。若機(jī)組啟動(dòng)并網(wǎng)后網(wǎng)上周波頻率小于50 Hz，“并網(wǎng)”信號(hào)消失，則調(diào)速汽門會(huì)逐漸加大開度，造成機(jī)組升負(fù)荷過快，但不會(huì)導(dǎo)致發(fā)電機(jī)逆功率保護(hù)動(dòng)作。這時(shí)，運(yùn)行人員必須注意主汽壓力調(diào)節(jié)，利用DEH硬手操盤手動(dòng)改變汽輪機(jī)調(diào)速汽門開度指令，及時(shí)聯(lián)系檢修人員處理故障原因。

在機(jī)組檢修后，啟機(jī)前必須檢查DEH系統(tǒng)接收“并網(wǎng)”、“油開關(guān)跳閘”等開關(guān)量信號(hào)信號(hào)是否正常，避免機(jī)組啟動(dòng)時(shí)因“并網(wǎng)”信號(hào)傳送故障致使機(jī)組并網(wǎng)后再發(fā)生與系統(tǒng)解列的事故?？煽紤]DEH系統(tǒng)“并網(wǎng)”信號(hào)由發(fā)電機(jī)出口斷路器單點(diǎn)傳送改為電氣將三相出口斷路器輔助接點(diǎn)直接送3路信號(hào)給DEH系統(tǒng)，DEH系統(tǒng)內(nèi)做“3取2”邏輯判斷“并網(wǎng)”是否成立，以防單點(diǎn)故障引起保護(hù)誤動(dòng)而造成機(jī)組解列。

［1］陳曉宣.汽輪發(fā)電機(jī)機(jī)組并網(wǎng)信號(hào)的采集和使用探討［J］.華北電力技術(shù)，2010(3):27 －29.

［2］張磊，周長龍.熱工控制技術(shù)問答［M］.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2009.

［3］金建波，董曉英，李志超.三峽水力發(fā)電廠水輪發(fā)電機(jī)組逆功率保護(hù)應(yīng)用分析［J］.華電技術(shù)，2010，32(3):17 －18.