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從電氣角度淺談1000MW發(fā)電機(jī)組甩負(fù)荷試驗

作者:邱曉東來源:原創(chuàng)日期:2014-01-04人氣:1718
 1 上海漕涇電廠電氣主系統(tǒng)概況介紹
上海漕涇電廠2×1000MW發(fā)電機(jī)組工程由華東電力設(shè)計院設(shè)計,采用發(fā)電機(jī)-變壓器組單元制接線,經(jīng)主變升壓至500kV,電廠以500kV電壓接入電網(wǎng)系統(tǒng)。發(fā)電機(jī)出口裝設(shè)發(fā)電機(jī)斷路器(GCB),額定電壓為27kV。500kV升壓站采用3/2斷路器接線,配有兩回發(fā)電機(jī)變壓器進(jìn)線、一回01號高備變出線及兩回線路。每臺機(jī)組配置兩臺高壓廠用工作變壓器,機(jī)組的廠用電配置四段6kV母線,其備用電源均由01號高備變提供,正常情況下全廠廠用電通過主變、高廠變降壓提供,只有當(dāng)主變、高廠變檢修或者事故跳閘時才切換到01號高備變供電。
發(fā)電機(jī)自動控制同期系統(tǒng)共配置三個同期點,其中一個同期點為發(fā)電機(jī)出口斷路器GCB,另外兩個同期點分別為主變接入500kV升壓站的兩個斷路器LCB1和LCB2;這種配置方式可以既可以讓發(fā)電機(jī)直接啟動并網(wǎng),也可以滿足發(fā)電機(jī)進(jìn)入“孤島運(yùn)行”方式后的快速并網(wǎng),大大減少了因電網(wǎng)故障導(dǎo)致停機(jī)的概率,縮短了停電時間,提高了機(jī)組的效率。
“孤島運(yùn)行”方式,是指當(dāng)電網(wǎng)崩潰或者輸電線路發(fā)生故障時,發(fā)電機(jī)與主變能及時與電網(wǎng)解列,此時全廠廠用電由發(fā)電機(jī)自己供給;一旦故障點切除,可使整個電網(wǎng)供電得以迅速恢復(fù)。為了達(dá)到這一目標(biāo),需要發(fā)電機(jī)組具有FCB(Fast Cut Back快速減負(fù)荷)功能。
2 FCB試驗介紹
FCB試驗是檢驗發(fā)電機(jī)組能否穩(wěn)定于孤島運(yùn)行方式的重要試驗。試驗在發(fā)電機(jī)額定負(fù)荷下進(jìn)行,人為斷開發(fā)電機(jī)變壓器組與電網(wǎng)的連接(LCB1和LCB2),檢查發(fā)電機(jī)帶廠用電穩(wěn)定運(yùn)行,要求做到鍋爐不停爐、不超壓,汽輪機(jī)不停機(jī)、不超速,發(fā)電機(jī)不滅磁、不過電壓。
由于此項試驗具有一定的危險性,當(dāng)試驗失敗時,機(jī)電爐全部跳閘,廠用電完全失去,會影響到機(jī)組的安全停機(jī)。因此,我們在調(diào)試過程中一般先進(jìn)行發(fā)電機(jī)組的甩負(fù)荷試驗,待確認(rèn)汽輪機(jī)和鍋爐的性能均能滿足100%甩負(fù)荷試驗的要求后再進(jìn)行FCB試驗。
3 發(fā)電機(jī)甩負(fù)荷試驗
3.1 甩負(fù)荷試驗與FCB試驗比較 甩負(fù)荷試驗與FCB試驗最大的不同在于,甩負(fù)荷試驗斷開的是發(fā)電機(jī)出口斷路器GCB,試驗過程中廠用電并不進(jìn)行廠用電切換,仍然由電網(wǎng)通過主變、高廠變降壓供給,避免了試驗失敗后全廠停電事故的發(fā)生。
3.2 1號機(jī)組50%甩負(fù)荷試驗 按照《汽輪機(jī)甩負(fù)荷試驗導(dǎo)則》要求,先進(jìn)行50%甩負(fù)荷試驗,作為100%甩負(fù)荷試驗的預(yù)備性試驗。
2010年1月17日,進(jìn)行1號機(jī)組50%額定負(fù)荷(即500MW)甩負(fù)荷試驗。試驗開始前,解除了“橫向大聯(lián)鎖”保護(hù),并派專人分別監(jiān)視發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速和出口電壓,如果發(fā)生超速或者過電壓則立即撳下“緊急跳機(jī)”按鈕;調(diào)試總指揮發(fā)令,試驗正式開始,人為斷開發(fā)電機(jī)出口斷路器GCB后,檢查發(fā)現(xiàn)機(jī)電爐均運(yùn)行正常,發(fā)電機(jī)出口電壓也穩(wěn)定在額定電壓27kV。本次50%甩負(fù)荷試驗成功。
3.3 1號機(jī)組100%甩負(fù)荷試驗 2010年1月22日,按照同樣方法又進(jìn)行了1號機(jī)組100%甩負(fù)荷(即1000MW)試驗。人為斷開發(fā)電機(jī)出口斷路器GCB后,發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)出口電壓在短暫的升高后滅磁開關(guān)動作滅磁,發(fā)電機(jī)電壓衰減到零;此時機(jī)爐設(shè)備均運(yùn)行正常。
電氣專業(yè)技術(shù)人員在發(fā)電機(jī)保護(hù)屏上檢查,保護(hù)裝置上僅顯示“AVR保護(hù)動作”一盞LED燈亮,據(jù)此我們判斷此次跳機(jī)是由于AVR保護(hù)動作引起的;可是再檢查AVR勵磁裝置,卻沒有顯示內(nèi)部故障或保護(hù)動作,只顯示外部保護(hù)動作聯(lián)跳AVR。兩側(cè)的保護(hù)裝置和AVR裝置均顯示外部跳閘,究竟哪一套是正確的呢?按照常規(guī)的經(jīng)驗我們無法做出判斷。經(jīng)過和AVR勵磁裝置廠家工代、發(fā)電機(jī)保護(hù)裝置廠家工代反復(fù)討論,仍然確定不了故障發(fā)生的原因。
由于1000MW發(fā)電機(jī)組甩負(fù)荷試驗對電網(wǎng)上的負(fù)荷裕量要求太大,電網(wǎng)無法安排我們長時間或者多次的進(jìn)行此項試驗,因此只能暫時擱下此疑問,盡快安排發(fā)電機(jī)并網(wǎng)發(fā)電。此問題作為一個懸案待到2號機(jī)組甩負(fù)荷試驗時再行判斷。也因為這次100%甩負(fù)荷試驗的不成功,導(dǎo)致無法立即進(jìn)行1號機(jī)組FCB試驗。
3.4 2號機(jī)組甩負(fù)荷試驗 2號機(jī)組的兩次甩負(fù)荷試驗分別于2010年2月6日和3月28日進(jìn)行。試驗結(jié)果與1號機(jī)組一模一樣:50%甩負(fù)荷試驗發(fā)電機(jī)電壓維持正常,試驗成功;但100%甩負(fù)荷試驗時滅磁開關(guān)再次跳閘,發(fā)電機(jī)電壓衰減到零,試驗失敗。
與1號機(jī)組不同的是,這次2號機(jī)組100%甩負(fù)荷試驗時,不光發(fā)電機(jī)保護(hù)裝置仍然發(fā)“AVR保護(hù)動作”報警信號,而且AVR勵磁裝置上顯示出“crowbar failed”報警信號。
經(jīng)過查閱AVR勵磁裝置的用戶手冊發(fā)現(xiàn),此“crowbar failed”信號的含義為“跨接器失靈”,此報警是由于AVR在滅磁過程中,跨接器檢測不到電流而引起的;此“crowbar failed跨接器失靈”信號其實是在滅磁開關(guān)跳閘后動作的;據(jù)此判斷本次跳閘的起因并不在AVR裝置。我們把目光聚焦到發(fā)電機(jī)保護(hù)裝置上。
通過筆記本電腦連接發(fā)電機(jī)保護(hù)管理機(jī),仔細(xì)檢查發(fā)電機(jī)保護(hù)裝置事件記錄:發(fā)現(xiàn)在發(fā)電機(jī)開關(guān)GCB跳閘后,最先啟動的保護(hù)并不是“AVR保護(hù)動作”,而是“發(fā)電機(jī)開關(guān)GCB閃絡(luò)保護(hù)”;由于發(fā)電機(jī)保護(hù)裝置上的LED沒有點亮,因此導(dǎo)致了事故原因的誤判。檢查“發(fā)電機(jī)開關(guān)GCB閃絡(luò)保護(hù)”的邏輯和定值,發(fā)現(xiàn)判據(jù)為發(fā)電機(jī)開關(guān)GCB分閘同時負(fù)序電流大于7.5%額定電流時,延時0秒保護(hù)出口跳閘。
至此,可以推斷出發(fā)電機(jī)保護(hù)動作的原因:由于此次甩負(fù)荷試驗是人為拉開發(fā)電機(jī)出口斷路器GCB,在開關(guān)拉開的瞬間三相電流不可能同時滅弧,必然產(chǎn)生負(fù)序電流;由于100%甩負(fù)荷試驗時初始電流比較大,產(chǎn)生的負(fù)序電流也大過了保護(hù)定值,引起了發(fā)電機(jī)保護(hù)動作,聯(lián)跳發(fā)電機(jī)滅磁開關(guān);根據(jù)保護(hù)配置,滅磁開關(guān)跳閘后必然再返跳發(fā)電機(jī)保護(hù),因此發(fā)電機(jī)保護(hù)上收到“AVR保護(hù)動作”信號。
此時再詳細(xì)檢查發(fā)電機(jī)保護(hù)裝置,發(fā)現(xiàn)廠家內(nèi)部LED燈定義有問題:新的保護(hù)動作必然覆蓋掉前一次保護(hù)動作,這導(dǎo)致了實際動作過程中先動作的“閃絡(luò)保護(hù)”動作的LED燈被后來動作的“AVR保護(hù)動作”給覆蓋,影響了所有人的判斷。此問題最終交由發(fā)電機(jī)廠家工代負(fù)責(zé)解決。

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