李蘇成

（福建三鋼閩光股份有限公司動力廠，福建三明 365000）

引言

高爐煤氣余壓透平發(fā)電機(jī)組（TRT）是高爐主要的輔助設(shè)備，它通過煤氣的壓力與熱能使電機(jī)進(jìn)行發(fā)電，不需要借助燃料即可運(yùn)轉(zhuǎn)，能量回收率接近30%，是一種很好的節(jié)能設(shè)施。需要依據(jù)TRT 發(fā)電保護(hù)系統(tǒng)的特點(diǎn)，設(shè)置TRT 保護(hù)系統(tǒng)的組成和連接方式。在當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)發(fā)生問題時(shí)，對TRT 系統(tǒng)中出現(xiàn)的故障和電壓升高等問題進(jìn)行分析并提出解決思路。通過建立帶有連接線的組合式跳閘發(fā)電機(jī)保護(hù)裝置，解決本地網(wǎng)絡(luò)波動對發(fā)電機(jī)組的影響，并提高TRT單元的安全穩(wěn)定性。

1 TRT保護(hù)系統(tǒng)的特點(diǎn)

TRT 系統(tǒng)具備如下特點(diǎn)：受到高爐煤氣不穩(wěn)定的影響，會讓發(fā)電的穩(wěn)定性受到較大影響，發(fā)電機(jī)的功率必須適應(yīng)高爐生產(chǎn)過程的具體條件；TRT 系統(tǒng)因?yàn)榘l(fā)電的電網(wǎng)容量有限，因此其發(fā)出的有功和無功功率不會受到太大影響和出現(xiàn)較大的變化幅度。

通過以上的特點(diǎn)分析，可知發(fā)電機(jī)必須依靠電網(wǎng)的連接，才能滿足荷載的要求。TRT 系統(tǒng)必須要具備安全性和可靠性。但是，由于自然條件、設(shè)備和人為因素的影響，可能會發(fā)生各種錯(cuò)誤，必須安裝保護(hù)裝置才能快速準(zhǔn)確地排除故障。

2 TRT保護(hù)控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)及保護(hù)裝置由西門子公司提供。如果透平機(jī)設(shè)備及系統(tǒng)出現(xiàn)問題，PLC 控制系統(tǒng)將快速切斷快切閥，閥板將完全關(guān)閉，旁通閥打開并讓發(fā)電機(jī)斷開運(yùn)行。旁通閥可以通過一定位置來調(diào)整高爐內(nèi)部的壓力，完成這個(gè)過程后，將高爐內(nèi)壓力的控制轉(zhuǎn)變?yōu)闇p壓閥的開關(guān)操作，這樣就能完成一個(gè)完整的工作流程。常見的TRT 故障為：透平機(jī)的振動，動力和潤滑壓力過低，發(fā)電機(jī)關(guān)閉裝置的觸發(fā)，設(shè)備溫度過高等。

3 電氣保護(hù)系統(tǒng)

當(dāng)發(fā)電機(jī)在運(yùn)行過程中出現(xiàn)問題，那么保護(hù)系統(tǒng)就會動作，同時(shí)也會對系統(tǒng)發(fā)送故障信號，以使得透平機(jī)聯(lián)鎖停機(jī)。發(fā)電機(jī)在配置時(shí)，需要配置接地、過壓、低電壓、發(fā)電機(jī)頻率等保護(hù)。當(dāng)發(fā)電機(jī)或系統(tǒng)出現(xiàn)過電壓或系統(tǒng)接地時(shí)，能發(fā)送反饋信號到保護(hù)系統(tǒng)，對整體發(fā)動機(jī)進(jìn)行保護(hù)，以保障系統(tǒng)的安全。

（1）保護(hù)系統(tǒng)用于TRT 保護(hù)系統(tǒng)與變電站之間的連接和監(jiān)視的設(shè)備。配備有電流速斷和過電流保護(hù)，作用在連接系統(tǒng)的斷路器上。

（2）勵磁控制系統(tǒng)可以很好地對系統(tǒng)進(jìn)行限定和保護(hù)，控制發(fā)電機(jī)在合理的范圍內(nèi)運(yùn)行。這些功能包括：V/Hz 限制以防止發(fā)電機(jī)和感應(yīng)負(fù)載的低頻過勵，強(qiáng)勵磁和過勵限制；P/Q 限制功能以防止發(fā)電機(jī)的低相位超前和損耗以及PT短路保護(hù)。

（3）微機(jī)變壓器的保護(hù)和監(jiān)視。配備有電流快速中斷和過電流保護(hù)本體非電量保護(hù)，該電流對跳閘變壓器柜的斷路器起作用。

（4）低壓輔助電源系統(tǒng)。出廠設(shè)置的電壓等級為AC380/220V，集成了用電和一般照明系統(tǒng)。在發(fā)電站配備了主要和備用電源，主電源主要連接變壓器，備用電源主要與上一級的變電站進(jìn)行連接。配電系統(tǒng)應(yīng)用總線連接的方式，可以配備自動斷電系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)。在配電系統(tǒng)工作過程中，當(dāng)主電源因?yàn)槟承﹩栴}出現(xiàn)故障不能正常運(yùn)行，系統(tǒng)可以智能切換到備用電源，以使得整個(gè)配電網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，保障系統(tǒng)的安全穩(wěn)定。

4 TRT保護(hù)系統(tǒng)優(yōu)化案例

4.1 事件經(jīng)過

3 月26 日9∶29∶38∶098，4#TRT 進(jìn)線柜9302 過電流保護(hù)動作跳閘，機(jī)組孤網(wǎng)運(yùn)行；9∶29∶38∶815，機(jī)組轉(zhuǎn)速3 220 r/min，發(fā)電機(jī)出口電壓17 kV，機(jī)組過電壓保護(hù)聯(lián)鎖停機(jī)；機(jī)組最大轉(zhuǎn)速3 390 r/min，危急保安器動作。同時(shí)機(jī)組因0.4 kV 低壓電源失電，電動蝶閥無法電動關(guān)閉，1#、2#動力油泵無法正常啟動，使旁通閥動力油壓低全開，導(dǎo)致4#高爐頂壓下降至108 kPa，減風(fēng)22 min。通過對現(xiàn)場保護(hù)報(bào)警情況及事情經(jīng)過詢問綜合分析確定，當(dāng)班人員誤將4#TRT 雙電源低壓柜自動切換裝置轉(zhuǎn)至“停止”位置，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)勵磁裝置交流失電，機(jī)組過勵運(yùn)行，引起進(jìn)線柜過電流保護(hù)動作脫網(wǎng)聯(lián)鎖停機(jī)。確認(rèn)機(jī)組無異常后，10∶10 機(jī)組重新啟動，10∶22 并網(wǎng)發(fā)電。

4.2 原因分析

（1）當(dāng)班人員誤將4#TRT 雙電源低壓柜自動切換裝置轉(zhuǎn)至“停止”位置，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)勵磁裝置交流失電，機(jī)組過勵運(yùn)行，引起進(jìn)線柜過電流保護(hù)動作脫網(wǎng)聯(lián)鎖停機(jī)，造成4#TRT跳機(jī)。

（2）4#TRT 進(jìn)線柜9302 過電流保護(hù)動作，使發(fā)電機(jī)孤網(wǎng)運(yùn)行，導(dǎo)致機(jī)組轉(zhuǎn)速至3 390 r/min，危急保安器動作。

（3）因0.4 kV低壓電源失電，電動蝶閥無法電動關(guān)閉，1#、2#動力油泵無法正常啟動，導(dǎo)致4#高爐頂壓下降至108 kPa，減風(fēng)22 min。

（4）4#TRT雙電源低壓柜自動切換裝置“嚴(yán)禁觸碰”標(biāo)識不夠明顯，存在人員走動觸碰或衛(wèi)生清理誤動的可能性。

4.3 整改措施及方案

配電保護(hù)系統(tǒng)應(yīng)能有效應(yīng)對配電系統(tǒng)電壓電流波動對發(fā)電機(jī)的威脅。在傳統(tǒng)保護(hù)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，增加綜合連接保護(hù)系統(tǒng)，用于額外的DCS 聯(lián)鎖停機(jī)保護(hù)。保護(hù)系統(tǒng)通過4XB 連入DCS 系統(tǒng)，達(dá)到保護(hù)目的（見圖1）。

圖1 改造后保護(hù)系統(tǒng)接線圖

保護(hù)順序?yàn)椋哼M(jìn)線柜線路保護(hù)動作信號發(fā)送至DCS 使投屏機(jī)組聯(lián)鎖停機(jī)，機(jī)組發(fā)出故障信號至差動保護(hù)裝置MGPR-810H，差動保護(hù)裝置MGPR-810H 接收到水電熱工故障信號并動作于勵磁滅磁及發(fā)電機(jī)并網(wǎng)開關(guān)動作。上述保護(hù)系統(tǒng)的連接，可避免發(fā)電機(jī)組因?yàn)檫M(jìn)線柜斷路器跳閘導(dǎo)致發(fā)電機(jī)孤網(wǎng)運(yùn)行，且迅速切斷透平機(jī)前端煤氣介質(zhì)；避免因發(fā)電機(jī)過電壓、超轉(zhuǎn)速等問題造成機(jī)組更嚴(yán)重的破壞及事故。

5 結(jié)論

綜上所述，由于高爐煤氣的工藝參數(shù)不穩(wěn)定，TRT發(fā)電保護(hù)系統(tǒng)用來避免其出現(xiàn)發(fā)電不穩(wěn)定的問題。通過改進(jìn)TRT 保護(hù)系統(tǒng)并適當(dāng)調(diào)整保護(hù)操作模式，可以避免因?yàn)門RT 系統(tǒng)工作中固有問題對高爐生產(chǎn)的影響。通過對保護(hù)系統(tǒng)的改進(jìn)，可以對錯(cuò)誤操作造成過電壓等問題進(jìn)行正確應(yīng)對，這對于整體配電系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行具有重要的作用。