火電機組汽機保護系統分析

張彩霞

（山西漳澤電力股份有限公司河津發電分公司，山西 河津 043300）

火電機組汽機保護系統分析

張彩霞

（山西漳澤電力股份有限公司河津發電分公司，山西 河津 043300）

1 概述

某電廠1號機組是容量為350MW的單元制火力發電機組，其鍋爐、汽輪機主設備以及控制系統全套由日本三菱公司引進。該機組采用先進的DCS(分布式控制系統)，具有自動化程度高、控制功能齊全等特點，其聯鎖保護系統能夠確保對設備進行安全、可靠的事故處理，使鍋爐、汽輪機、發電機等主機設備以及給水泵、送風機、引風機、爐水泵等輔機不受到損害。在保護動作以后，其指令發送到有關的控制系統和被控設備中，能夠自動減負荷，投入旁路系統，直至停機或停機進行事故處理，以保證機組安全，并且保證CRT顯示器畫面以及輔助控制盤聯鎖信號和跳閘動作的正確性。

該電廠1號機組保護系統的設計總原則是：當檢測到機組處于危險工況時，確保處于危險狀態的設備跳閘。該保護系統大大提高了機組事故處理的自動化水平和可靠性。

2 保護系統的構成特點

2.1 獨立的汽機聯鎖保護盤

各項保護都由繼電器等設備采用硬接線實現，直觀且可靠，其中主要采取以下幾種繼電器：

(1) SRD-N4SA(DC 110V)繼電器；

(2) SRD-N8SA(DC 110V)繼電器；

(3) SRLD-N4SA(DC 110V)繼電器；

(4) DRS-N2(DC 110V)繼電器；

(5) G3FD-102SN(DC 24 V)繼電器。

2.2 可靠的雙路冗余供電

多數繼電器和控制電磁閥均使用來自DC110V PC1A段和DC 110V PC1B段的DC 110V電源，只有少數繼電器使用經DC 110V降壓后的DC 24 V電源。汽機聯鎖保護盤內的另一路AC 220V電源與其他柜一樣，用于照明、風扇和維修。

2.3 邏輯回路的輸入信號

邏輯回路的輸入信號只有1種模擬量信號——主蒸汽溫度輸入，其余全部都是開關量信號。主蒸汽溫度輸入模擬量信號經變換和限值后輸出3路開關量信號進入邏輯回路。開關量信號包括就地開關量儀表輸出的參數越限接點信號，就地閥位行程開關接點信號，一些設備的電氣狀態信號，操作按鈕發出的信號，以及來自SCS(順序控制系統)，CCS（協調控制系統），BMS(電池管理系統)，DEH(汽輪機數字電液控制系統)，TSI(汽機監視保護系統)等的開關量信號。

另外，一些做重要保護觸發信號的就地儀表，大部分采用“三取二”冗余接點形成，以提高保護動作的可靠性，防止保護回路誤動或拒動。

2.4 邏輯回路的輸出信號

邏輯回路的輸出信號全部為繼電器接點信號，包括送往DCS相關系統、保護系統的現場電磁閥以及MCC(電機控制中心)的指令信號。邏輯回路還將一些重要信號及跳閘信號送往DAS(數據采集系統)，以便為報警和事故分析所用。

2.5 汽機聯鎖保護邏輯

汽機聯鎖保護邏輯有15項內容通過汽機跳閘電磁閥跳機，有2項內容通過電超速電磁閥跳機。

3 汽機連鎖保護

3.1 安全油壓低保護

汽機復位后，當安全油壓建立以后，一旦安全油壓低，3個壓力開關1PS-04707 A，B，C便動作，經“三取二”邏輯回路判斷，產生1s的脈沖，使汽輪機跳閘。

3.2 發電機跳閘保護

在機組運行中，如果發電機出現內部故障或發電機跳閘條件滿足聯動汽機跳閘，則發電機跳閘保護動作。該信號來自電氣系統繼電保護盤。

3.3 機組自啟停系統的汽機跳閘指令

在運用APS(機組自啟停系統)進行機組停運時，滿足停機條件后，由APS自動發出汽機跳閘指令，通過繼電器T0514立即聯動汽機跳閘。

3.4 汽機急停按鈕

當運行人員根據運行工況認為需要停機時，可在UCD盤上同時按下汽機跳閘按鈕，使汽機跳閘。

3.5 汽機無流量保護

汽機無流量保護有以下2種情況：

(1) 在發變組開關52G閉合(并網狀態)時，出現左右高壓主汽門全關且中壓缸無進汽的情況；

(2) 當發變組開關52G閉合(并網狀態)時，出現左右高壓主汽門曾全開而此時又全關的情況。

在發生汽機無流量保護時，不僅可使汽輪機跳閘，還可送信號至發電機保護，聯動發電機跳閘。

3.6 調門無負荷位置保護

在發變組主開關52G閉合(并網狀態)時，如果出現左右高壓調門無負荷位置的情況，便可發出命令使汽輪機跳閘。

3.7 電超速保護

當汽機DEH 3套測速裝置A，B，C所測汽機轉速大于額定轉速111%，即汽機轉速為3 330r/min時，經“三取二”邏輯組合后，電超速保護(EOST)信號成立，通過遠方跳閘電磁閥勵磁泄掉脫扣油，同時也使EOST電磁閥失磁，泄掉安全油。此EOST信號來自DEH。

3.8 DEH電源故障

在機組運行中，如果DEH的電源發生故障，則會發出命令使汽機跳閘。

3.9 鍋爐主燃料跳閘保護

機組運行中，發生鍋爐主燃料跳閘(MFT)以后，5 s后立即聯動汽機跳閘。

3.10 軸振動保護

汽輪發電機主軸上共設有6對振動測點，通過這6對振動測量裝置綜合監視主軸的振動情況：

(1) 當測得任一軸的振動值超過0.125 mm時，保護回路發出“軸振動高”報警；

(2) 當測得任一點的軸振動值超過0.25 mm，且非同一點軸振動值超過0.125 mm時，延時3 s發出汽機跳閘命令，并發出報警信號。

3.11 凝汽器真空低低保護

“凝汽器真空低低”信號由3只測量凝汽器真空的開關經“三取二”邏輯回路組合形成。當2只及以上真空開關測得的凝汽器真空低于設定值500mm汞柱(0.066 MPa）時，立即發出“凝汽器真空低低”信號，使汽機跳閘。

3.12 軸承潤滑油壓低低保護

“軸承潤滑油壓低低”信號由3只測量汽機軸承潤滑油壓的壓力開關經“三取二”邏輯回路組合而成。當2只及以上壓力開關測得的軸承潤滑油壓低于設定值0.05 MPa時，立即發出“軸承潤滑油壓低低”信號，使汽機跳閘。

3.13 推力軸承磨損保護

“推力軸承磨損”信號由3只測量汽機推力軸承潤滑油壓的壓力開關經“三取二”邏輯回路組合而成。推力軸承磨損得越厲害，油壓越高，當2只及以上壓力開關測得的推力軸承油壓高于設定值0.55 MPa時，立即發出“推力軸承磨損”信號，使汽機跳閘。

3.14 主汽溫度低低保護

“主汽溫度低低”信號為當發電機負荷大于40%額定負荷，通過3只熱電偶測量主汽溫度，經過高低值限值H/L后，再經過“三取二”邏輯回路組合而成。如果有2只及以上熱電偶測得的主汽溫度低于440℃時，則延時5 s發出“主汽溫度低低”信號，使汽機跳閘。

3.15 2臺循環水泵全跳保護

機組運行中，如果2臺循環水泵全部跳閘，便發出“2臺循環水泵全跳”信號，使汽機跳閘。

綜上，由于現代汽輪機組朝著大容量、高參數方向發展，其熱力系統及本體結構也更加復雜，因此其保護系統也更加重要。在機組正常運行中，要求汽輪機保護系統對機組的各項監視均正確；當出現危險工況時，汽機聯鎖保護系統應能及時、準確、可靠動作，防止事故的發生和擴大，保證設備與人身安全。

2014-07-03。

張彩霞(1976-)，女，工程師，主要從事電廠熱控專業技術工作，email：ljj197518@126.com。