發(fā)變組保護(hù)與ETS系統(tǒng)聯(lián)系簡述

發(fā)變組保護(hù)與ETS系統(tǒng)聯(lián)系簡述摘要：火力發(fā)電廠有著兩個(gè)重要保護(hù)系統(tǒng)，分別為發(fā)變組保護(hù)系統(tǒng)和ETS系統(tǒng)（汽輪機(jī)跳閘保護(hù)系統(tǒng)），分屬繼電保護(hù)專業(yè)和熱工專業(yè)。發(fā)變組保護(hù)系統(tǒng)為保護(hù)發(fā)電機(jī)和主變設(shè)備，ETS系統(tǒng)為保護(hù)汽輪機(jī)設(shè)備。兩個(gè)系統(tǒng)看似相互獨(dú)立，但又存在相互配合、聯(lián)動的關(guān)系。本文重點(diǎn)介紹“機(jī)跳電”功能里的逆功率和程序跳閘逆功率取舍優(yōu)化，使發(fā)變組保護(hù)與ETS系統(tǒng)更好的進(jìn)行配合從而起到保護(hù)設(shè)備作用。

關(guān)鍵詞：發(fā)變組保護(hù)；逆功率；程序跳閘逆功率

1引言

火力發(fā)電廠有著兩個(gè)重要保護(hù)系統(tǒng)，分別為發(fā)變組保護(hù)系統(tǒng)和ETS系統(tǒng)（汽輪機(jī)跳閘保護(hù)系統(tǒng)），分屬繼電保護(hù)專業(yè)和熱工專業(yè)。發(fā)變組保護(hù)系統(tǒng)為保護(hù)發(fā)電機(jī)和主變設(shè)備，ETS系統(tǒng)為保護(hù)汽輪機(jī)設(shè)備。兩個(gè)系統(tǒng)看似相互獨(dú)立，但實(shí)質(zhì)之間存在相互配合、聯(lián)動關(guān)系。

發(fā)變組保護(hù)系統(tǒng)根據(jù)采集TA（電流互感器）、TV（電壓互感器）轉(zhuǎn)變的二次值從而判斷所保護(hù)設(shè)備是否存在故障。ETS系統(tǒng)根據(jù)現(xiàn)場傳感器、變送器等檢測設(shè)備通過邏輯判斷從而判斷所保護(hù)設(shè)備是否存在故障。根據(jù)各自特點(diǎn)，造成兩個(gè)保護(hù)系統(tǒng)自身保護(hù)設(shè)備范圍不一樣，但是當(dāng)某設(shè)備出現(xiàn)問題時(shí)不進(jìn)行配合動作，將造成電廠整體的安全穩(wěn)定運(yùn)行，所以兩者之間必然存在著聯(lián)系，相互配合。

2現(xiàn)場運(yùn)用

某發(fā)電廠發(fā)電機(jī)容量為200MW，汽輪機(jī)為超高壓中間再熱三缸三排汽冷凝式，繼電保護(hù)專業(yè)發(fā)變組保護(hù)使用深瑞PRS785、四方CSC200雙套保護(hù)裝置，配備發(fā)電機(jī)、變壓器自身的電量和非電量保護(hù)，熱工專業(yè)ETS系統(tǒng)使用日立H5000M裝置實(shí)現(xiàn)汽輪機(jī)保護(hù)功能。兩保護(hù)系統(tǒng)之間聯(lián)系上可分為三種，分別為“電跳機(jī)”、“機(jī)跳電”、“直跳保護(hù)”。

2.1電跳機(jī)

“電跳機(jī)”實(shí)質(zhì)：發(fā)電機(jī)或主變壓器故障造成出口斷路器跳閘，通過DCS系統(tǒng)跳開汽輪機(jī)。當(dāng)發(fā)變組任一個(gè)電氣量或非電氣量保護(hù)動作后需發(fā)送“電氣保護(hù)動作”信號量送至DCS系統(tǒng)，DCS系統(tǒng)的ETS經(jīng)邏輯判斷后關(guān)閉汽輪機(jī)主汽門。

動作邏輯：發(fā)變組保護(hù)通常由兩個(gè)電氣量保護(hù)柜（保護(hù)A柜、保護(hù)B柜）和一個(gè)非電氣量柜（保護(hù)C柜）組成。各個(gè)保護(hù)柜經(jīng)設(shè)定出口矩陣，將需要動作出口關(guān)閉汽輪機(jī)主汽門閥的保護(hù)匯集，通過出口壓板送至DCS系統(tǒng)。通常將保護(hù)A柜和保護(hù)B、C柜為分為兩路信號送入ETS系統(tǒng)的兩塊DI板件內(nèi)，ETS系統(tǒng)經(jīng)邏輯判斷“二取一”后出口關(guān)閉汽輪機(jī)主汽門。邏輯關(guān)系如圖1所示。

圖1電跳機(jī)邏輯圖

2.2機(jī)跳電

“機(jī)跳電”實(shí)質(zhì)：汽輪機(jī)或鍋爐故障造成主汽門閥關(guān)閉，通過逆功率保護(hù)或程序逆功率跳發(fā)電機(jī)。當(dāng)汽輪機(jī)主汽門關(guān)閉后，發(fā)電機(jī)從系統(tǒng)吸收有功變?yōu)殡妱訖C(jī)運(yùn)行，逆功率保護(hù)動作后送“逆功率動作”信號量送至DCS系統(tǒng)，與上“主汽門關(guān)閉”信號經(jīng)ETS邏輯判斷后再送回發(fā)變組保護(hù)經(jīng)“熱工保護(hù)”壓板跳出口斷路器。

動作邏輯：發(fā)變組保護(hù)雙套逆功率保護(hù)動作后，分送“A柜逆功率動作”和“B柜逆功率動作”信號量送至DCS系統(tǒng)，與上從就地主汽門閥“四選二”節(jié)點(diǎn)組成邏輯判斷，經(jīng)ETS柜判斷“三取二”后再送回發(fā)變組保護(hù)C柜，最終經(jīng)“熱工保護(hù)”壓板跳出口斷路器。邏輯關(guān)系如圖2所示。

圖2機(jī)跳電邏輯圖

2.3直跳保護(hù)

直跳保護(hù)：包含熱工保護(hù)和斷水保護(hù)，直跳保護(hù)連入發(fā)變組保護(hù)C柜（非電量保護(hù)）直接進(jìn)行保護(hù)跳閘動作，發(fā)變組保護(hù)裝置需具備滿足達(dá)到5W大功率繼電器進(jìn)行外部開入啟動。

“熱工保護(hù)”實(shí)質(zhì)：ETS系統(tǒng)的“機(jī)跳電”出口方式，上節(jié)中已進(jìn)行敘述，其主要是配合使用。保護(hù)邏輯圖如圖2所示。

“斷水保護(hù)”實(shí)質(zhì)：ETS系統(tǒng)通過三臺差壓式內(nèi)冷水流量變送器監(jiān)測到發(fā)電機(jī)冷卻水達(dá)到斷水定值經(jīng)延時(shí)29S，通過電氣保護(hù)柜經(jīng)延時(shí)1S直跳發(fā)電機(jī)出口斷路器。保護(hù)邏輯圖如圖3所示。

圖3斷水保護(hù)邏輯圖

3機(jī)跳電優(yōu)化

上述“機(jī)跳電”保護(hù)方案為通過逆功率保護(hù)實(shí)現(xiàn)，也可通過程序跳閘逆功率保護(hù)實(shí)現(xiàn)，在實(shí)際運(yùn)用中，兩種保護(hù)看似一致，但動作原理和邏輯卻存在差異，應(yīng)注意兩者聯(lián)系和區(qū)別。

3.1逆功率和程序跳閘逆功率原理

逆功率保護(hù)是汽輪機(jī)突然停機(jī)，作為汽輪機(jī)葉片風(fēng)損過熱保護(hù)之用，其輸入量為機(jī)端TV二次電壓及發(fā)電機(jī)TA二次電流，當(dāng)發(fā)電機(jī)吸收有功功率時(shí)動作。保護(hù)邏輯如圖4所示，它是由逆功率繼電器組成，保護(hù)設(shè)兩段時(shí)限，第一段時(shí)限作用于信號，在DCS系統(tǒng)里與上“關(guān)主汽門”信號組成機(jī)跳電邏輯；第二段時(shí)限（延時(shí)定值較長，180S）作用于解列滅磁。因此，逆功率保護(hù)能夠確切地反應(yīng)功率反方向的異常工況，及時(shí)發(fā)出信號，在允許的時(shí)間內(nèi)自動停機(jī)。

圖4逆功率保護(hù)動作邏輯

程序跳閘逆功率保護(hù)是避免發(fā)電機(jī)組帶負(fù)荷解列引起汽輪機(jī)超速、飛車損壞，其動作方式一是當(dāng)發(fā)變組在非短路故障的異常運(yùn)行方式保護(hù)動作后，二是當(dāng)汽輪機(jī)或鍋爐故障連鎖停機(jī)，三是正常手動停機(jī)方式，首先迅速向熱工ETS發(fā)出“關(guān)閉主汽門”的指令，主汽門關(guān)閉輔助節(jié)點(diǎn)返回與發(fā)電機(jī)程序跳閘逆功率整定值構(gòu)成與門，兩個(gè)條件均滿足即可確認(rèn)汽輪機(jī)主汽門已經(jīng)關(guān)閉。經(jīng)一短暫延時(shí)，出口于全停。程跳逆功率保護(hù)邏輯如圖5所示。

圖5程跳逆功率保護(hù)動作邏輯

3.2逆功率和程序跳閘逆功率實(shí)行方式的優(yōu)缺點(diǎn)

逆功率方式缺點(diǎn)：一是逆功率方案邏輯判斷在DCS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，逆功率信號又送入DCS系統(tǒng)導(dǎo)致故障點(diǎn)增多，ETS系統(tǒng)一旦出現(xiàn)故障或死機(jī)情況將造成保護(hù)拒動；二是只有ETS系統(tǒng)內(nèi)的主汽門關(guān)閉四選二后輸出一路跳閘信號到發(fā)變組保護(hù)柜，可靠性差，也存在拒動現(xiàn)象。

程序跳閘逆功率方式優(yōu)點(diǎn)：一是程序跳閘逆功率方案邏輯判斷在發(fā)變組保護(hù)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，從就地汽輪機(jī)主汽門增加四路“關(guān)主汽門”信號硬接線直接送至1個(gè)保護(hù)柜，當(dāng)一路拒動時(shí)，另一路仍能起到保護(hù)作用；二是取消熱工保護(hù)，避免兩個(gè)保護(hù)系統(tǒng)聯(lián)系過于冗余復(fù)雜，使得保護(hù)回路簡單化。

3.3方案更改

綜上所述確定更改保護(hù)方案，將原“逆功率保護(hù)”優(yōu)化為“程序跳閘逆功率”。原發(fā)變組保護(hù)的“逆功率保護(hù)”不僅實(shí)行“電跳機(jī)”功能，還同時(shí)實(shí)行“機(jī)跳電”功能，新增“程序跳閘逆功率”后將在發(fā)變組保護(hù)側(cè)一一對應(yīng)熱工ETS系統(tǒng)的保護(hù)功能，“逆功率保護(hù)”對應(yīng)“電跳機(jī)”功能，“程序跳閘逆功率”對應(yīng)“機(jī)跳電”功能。

優(yōu)化方案為：汽輪機(jī)跳閘，就地主汽門閥全關(guān)信號節(jié)點(diǎn)取兩路，

其中一路通過硬接線送至ETS機(jī)柜，經(jīng)ETS邏輯判斷后，再通過硬接線送至發(fā)變組保護(hù)A柜。另一路通過四根硬接線直接送至發(fā)變組保護(hù)B柜，由發(fā)變組保護(hù)柜進(jìn)行“四選二”判斷，兩路信號均進(jìn)入發(fā)變組保護(hù)的電氣程序逆功率邏輯判斷后跳出口斷路器，同時(shí)取消送至發(fā)變組C柜的“熱工保護(hù)”。邏輯關(guān)系如圖6所示。

圖6優(yōu)化后動作邏輯

結(jié)束語：

本文簡要介紹了繼電保護(hù)和熱工保護(hù)主設(shè)備保護(hù)之間的主要聯(lián)系，主要介紹了“機(jī)跳電”功能里的逆功率和程序跳閘逆功率兩個(gè)保護(hù)取舍優(yōu)化，使發(fā)變組保護(hù)與ETS系統(tǒng)更好的進(jìn)行配合，從而起到保護(hù)設(shè)備的作用。除此之外，熱工保護(hù)和繼電保護(hù)之間仍有一些反饋信號和SOE記錄在此文中未進(jìn)行介紹。在發(fā)電廠中對設(shè)備的保護(hù)是一個(gè)重要的安全措施，如何梳理專業(yè)之間聯(lián)系，以及對專業(yè)自身保護(hù)進(jìn)行取舍是一個(gè)重要的研究方向和課題，結(jié)合專業(yè)各自要求進(jìn)行完善和靈活的技術(shù)優(yōu)化改進(jìn)，使電廠運(yùn)行能起到安全穩(wěn)定的作用。