王海祖

摘要：河南心連心化肥有限公司一分廠在2017年8月份發(fā)生了兩次35KV供電線路跳閘，停電故障導(dǎo)致汽輪發(fā)電機(jī)組負(fù)荷瞬間增大，進(jìn)汽量也自動(dòng)加大，同時(shí)機(jī)組的轉(zhuǎn)速和頻率迅速下降，從而發(fā)電機(jī)的低頻保護(hù)動(dòng)作，汽機(jī)瞬間甩負(fù)荷由汽機(jī)超速。事故造成了汽機(jī)軸瓦受到了一定的損傷。本文對這兩次事故進(jìn)行了深入分析，并提出解決的措施。

關(guān)鍵詞：孤網(wǎng)運(yùn)行；低頻保護(hù)；軸瓦損傷

對于一定規(guī)模的化工企業(yè)一般都會(huì)有利用余熱發(fā)電的自備發(fā)電機(jī)組，而自備發(fā)電機(jī)組的容量一般是根據(jù)余熱能量大小來確定，因此自備發(fā)電機(jī)組要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于全廠的用電負(fù)荷，一旦外線路故障跳閘，會(huì)造成全廠供電系統(tǒng)與外電網(wǎng)斷開，這回使得自備發(fā)電機(jī)組失去正常運(yùn)行狀態(tài)，甚至造成損害。

一、事故發(fā)生經(jīng)過

8月13日中班，16：00接班2#汽機(jī)電負(fù)荷14.5MW，進(jìn)汽流量73t/h，運(yùn)行正常。17：43分汽機(jī)電負(fù)荷突然由14.5MW瞬升至20MW（滿量程，實(shí)際根據(jù)轉(zhuǎn)速下降情況計(jì)算負(fù)荷升高至3035mw）后降至0，汽機(jī)轉(zhuǎn)速由3000 r/min 先降至2260r/min后瞬升至3260r/min，軸向位移由0.044瞬升至0.126，微機(jī)報(bào)出“電氣停機(jī)信號(hào)”“熱控電源失電”“自動(dòng)主汽門關(guān)閉”“汽機(jī)轉(zhuǎn)速高停機(jī)”，機(jī)組斷電跳機(jī)，操作人員立即啟動(dòng)直流油泵，并打閘停機(jī)，轉(zhuǎn)速降至0后進(jìn)行不間斷手動(dòng)盤車。

8月14日白班，8：00接班2#汽機(jī)電負(fù)荷14.9MW，進(jìn)汽流量73t/h，運(yùn)行正常。14：10分汽機(jī)電負(fù)荷突然由14.5MW瞬升至20MW（滿量程，實(shí)際根據(jù)轉(zhuǎn)速下降情況計(jì)算負(fù)荷升高至2530mw）后降至0，汽機(jī)轉(zhuǎn)速由3000 r/min 先降至2636r/min后又上升至3260r/min，軸向位移由0.044瞬升至0.126，照明燈突然熄滅，事故照明燈亮，機(jī)組聲音突變，系統(tǒng)斷電，微機(jī)報(bào)出“電氣停機(jī)信號(hào)”“磁力斷路油門動(dòng)作”，機(jī)組斷電跳機(jī)，操作人員立即啟動(dòng)直流油泵，并打閘停機(jī)，轉(zhuǎn)速降至0后進(jìn)行不間斷手動(dòng)盤車。

二、事故發(fā)生導(dǎo)致汽機(jī)軸瓦溫度異常狀況

2#汽機(jī)在兩次事故停電瞬間嚴(yán)重超負(fù)荷，汽輪機(jī)調(diào)節(jié)氣門全開，軸向推力瞬間增大，對推力瓦沖擊較大，根據(jù)對比斷電前后運(yùn)行情況，軸瓦溫度變化數(shù)據(jù)如下表：

推力瓦作用是用來平衡轉(zhuǎn)子的軸向推力，確定轉(zhuǎn)子膨脹死點(diǎn)，從而保證汽輪機(jī)內(nèi)部動(dòng)靜件之間的軸向間隙在規(guī)定范圍內(nèi)。

根據(jù)以上表格數(shù)據(jù)對比系統(tǒng)兩次斷電瞬間，在相同的運(yùn)行工況下，2#汽機(jī)軸向位移明顯增大，1、2、3、4、11、12#推力瓦溫度明顯上升， 7、8、9#瓦塊溫度下降，可判定事故后推力瓦塊受力已經(jīng)不均衡，原因?yàn)樵跀嚯娡＼囘^程中因嚴(yán)重超負(fù)荷致使軸向推力瞬間增大造成部分瓦塊磨損。

三、汽機(jī)崗位針對以上情況采取的措施

（1）根據(jù)目前2#汽機(jī)推力瓦溫度情況，要求操作人員對2#汽機(jī)監(jiān)控運(yùn)行，嚴(yán)格按規(guī)定進(jìn)行推力瓦數(shù)據(jù)及機(jī)組震動(dòng)記錄，發(fā)現(xiàn)推力瓦任意一個(gè)測點(diǎn)出現(xiàn)溫度升高2℃以上或機(jī)組振動(dòng)升高，立即進(jìn)行減負(fù)荷處理。

（2）出現(xiàn)任意瓦溫及回油溫度上升過快，減負(fù)荷無效的情況下立即進(jìn)行緊急停機(jī)。

（3）根據(jù)兩次斷電對機(jī)組影響情況，如再發(fā)生類似斷電情況，機(jī)組可能出現(xiàn)大面積燒瓦，造成機(jī)組無法運(yùn)行；建議電力服務(wù)公司結(jié)合電力相關(guān)部門，避免該類問題發(fā)生。

（4）根據(jù)系統(tǒng)斷電對2#汽機(jī)電負(fù)荷影響情況，結(jié)合技改口查找2#汽機(jī)電負(fù)荷保護(hù)程序。

（5）根據(jù)目前2#汽機(jī)推力瓦情況建議停機(jī)大修對推力瓦進(jìn)行檢查消缺，避免因推力瓦磨損造成汽輪機(jī)動(dòng)靜摩擦事故。且目前2#汽機(jī)后汽封漏汽量大，運(yùn)行存在較大風(fēng)險(xiǎn)，為保證2#汽機(jī)安全穩(wěn)定滿負(fù)荷運(yùn)行建議進(jìn)行停機(jī)大修。

四、發(fā)生斷電事故時(shí)2#發(fā)電機(jī)保護(hù)動(dòng)作分析

（一）發(fā)電機(jī)保護(hù)定值清單

2 #發(fā)電機(jī)保護(hù)采用石家莊華康公司的微機(jī)型發(fā)電機(jī)保護(hù)裝置。

發(fā)電機(jī)額定功率/電流：15MW/1718A

發(fā)電機(jī)額定勵(lì)磁電壓/電流：183.3V/315A

電流互感器變比：2000/5=400

低頻保護(hù)定值如下：

低頻保護(hù)定值：48HZ

低頻保護(hù)時(shí)間定值：5S

（二）發(fā)電機(jī)保護(hù)動(dòng)作分析

2017年8月13日17：21分全廠35KV供電系統(tǒng)發(fā)生 B相接地故障，17：46分35KV苗肥線路、35KV II苗肥線路跳閘，35KV系統(tǒng)停電。2#發(fā)電機(jī)低頻保護(hù)動(dòng)作（48HZ，5S）跳閘。

發(fā)電機(jī)跳閘與線路斷電時(shí)間間隔相差5.5S（發(fā)電機(jī)滯后線路跳閘）。發(fā)電機(jī)跳閘前PT二次電壓為37.846V，二次電流為5.934A。如下圖：

35KV線路跳閘，系統(tǒng)斷電后，發(fā)電機(jī)帶著全廠負(fù)荷孤網(wǎng)運(yùn)行，由于全廠負(fù)荷遠(yuǎn)大于發(fā)電機(jī)容量，發(fā)電機(jī)突然嚴(yán)重過載，發(fā)電機(jī)頻率迅速下降，當(dāng)發(fā)電機(jī)頻率下降到48HZ時(shí)，發(fā)電機(jī)低頻保護(hù)啟動(dòng)，經(jīng)過延時(shí)5S后頻率低至25HZ，發(fā)電機(jī)低頻保護(hù)動(dòng)作跳閘，發(fā)電機(jī)出口斷路器跳開，汽機(jī)突然甩負(fù)荷而超速，導(dǎo)致跳閘后發(fā)電機(jī)頻率瞬間上升至75HZ。如下圖：

跳閘前頻率：48HZ跳閘后頻率：75HZ

五、動(dòng)作分析

事故期間過流保護(hù)未動(dòng)作原因分析：

發(fā)電機(jī)過流保護(hù)定值如下：

低電壓閉鎖過流I段保護(hù)：6.1A（1.42In），1.2S，低電壓閉鎖60V。

低電壓閉鎖過流II段保護(hù)：5.3A（1.23In），1.5S，低電壓閉鎖60V。

從圖中錄波數(shù)據(jù)看出，事故跳閘前6KV系統(tǒng)相電壓為44.9V，51.1V，37.8V，線電壓為60V以上，過流保護(hù)被電壓條件閉鎖閉鎖，因此過流保護(hù)不動(dòng)作。

六、綜合分析

綜合以上事故情況，河南心連心化肥有限公司一分廠今年8月份發(fā)生的兩次35KV系統(tǒng)突然斷電事故，在系統(tǒng)斷電瞬間全廠供電系統(tǒng)與外電網(wǎng)脫離，失去外電網(wǎng)的拖動(dòng)后，全廠負(fù)荷突然全部加到汽機(jī)和發(fā)電機(jī)上導(dǎo)致汽機(jī)和發(fā)電機(jī)負(fù)荷突然加大，汽機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)自動(dòng)開大汽門，轉(zhuǎn)子推力軸瓦承受的推力突然增大，導(dǎo)致汽機(jī)轉(zhuǎn)子軸向位移突然增大，在全廠負(fù)荷的拖拽下發(fā)電機(jī)頻率和汽機(jī)轉(zhuǎn)速迅速下降，當(dāng)發(fā)電機(jī)頻率降到48HZ時(shí)發(fā)電機(jī)低頻保護(hù)啟動(dòng)，經(jīng)過延時(shí)5S后頻率低至25HZ，發(fā)電機(jī)低頻保護(hù)動(dòng)作跳閘，發(fā)電機(jī)出口斷路器跳開，汽機(jī)突然甩負(fù)荷而超速，導(dǎo)致跳閘后發(fā)電機(jī)頻率瞬間上升至75HZ。事故期間汽機(jī)轉(zhuǎn)子軸向位移和轉(zhuǎn)速的異常變化使得汽機(jī)軸瓦受到了損傷。

七、采取措施

（1）調(diào)整發(fā)電機(jī)低頻保護(hù)的定值參數(shù)，將動(dòng)作延時(shí)由5S調(diào)整為1S，以縮短系統(tǒng)斷電事故時(shí)汽機(jī)超負(fù)荷運(yùn)行的時(shí)間。

（2）將發(fā)電機(jī)過流保護(hù)的低電壓閉鎖取消。

（3）加強(qiáng)對汽機(jī)軸瓦各瓦塊運(yùn)行溫度的監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)調(diào)整汽機(jī)負(fù)荷。

（4）必要時(shí)安排檢修，對汽機(jī)軸瓦損傷處進(jìn)行修復(fù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]《電力系統(tǒng)保護(hù)整定計(jì)算原理與算例》.化學(xué)工業(yè)出版社.

[2]《發(fā)電機(jī)變壓器繼電保護(hù)及整定計(jì)算》.中國電力出版社.

[3]《汽輪機(jī)運(yùn)行》（地方電廠崗位運(yùn)行培訓(xùn)教材） 第二版.中國電力出版社.