淺析某9E燃氣輪發電機保護國產化的可行性

蘇州工業園區藍天燃氣熱電有限公司 孫沿濤

淺析某9E燃氣輪發電機保護國產化的可行性

蘇州工業園區藍天燃氣熱電有限公司 孫沿濤

闡述了某燃機電廠燃氣輪發電機保護在電力系統運行中的不足，介紹了對該發電機保護實施的改造，改造后提高了機組保護的可靠性，保證了電力系統及機組的安全穩定運行。

燃氣輪發電機保護；技術改造；DGT801C微機保護；經濟性；可靠性

0 引言

在燃氣燃機電力生產經營過程中，由于燃機、汽機、鍋爐、電氣等設備自身原因或者來自天然氣輸送管道、電力輸送線路等外部的影響都有可能使電力系統運行發生異常或者故障。電力系統的突發事件一般有以下幾種情況：一是局部系統發生過負荷、二是局部系統過電壓、三是局部系統電力系統振蕩，一般情況下可以通過電網調度或發電廠值班人員的正確處理比較快速的恢復正常狀態。但在局域電力系統發生嚴重故障時，如果不能快速及時地進行有效隔離故障點，則有可能給局域電力系統帶來更大的危害，很有可能造成局部電網全部停電，也給社會造成較大的負面影響。

(1)故障點產生很大的短路電流，將超過電氣設備所能承受的電流值，產生的電弧會嚴重燒壞電氣設備。

(2)局域電網電壓將發生大幅度的下降，工業用戶及居民用戶的正常生活、工作遭到嚴重破壞，交通也將癱瘓。

(3)嚴重破壞9E燃機發電機并網運行的穩定性與可靠性。

(4)故障電氣設備中流過較大的故障電流，使電氣設備的使用壽命減少，甚至遭到嚴重破壞而報廢。

為了全面確保在局域電力系統發生故障時，微機保護裝置能夠迅速、自動、有選擇地將電氣故障切除，保護裝置的選擇必須具有可靠性、靈敏性、快速性、選擇性，方能確保機組或電力系統運行穩定。

1 改造的必要性

某9E燃機電廠的發電機保護裝置為ELIN公司的微機保護裝置，采用的是國外九十年代產品、保護模塊相對分散，也比較獨立。經過十多年運行管理后，雖經過技術人員的全力運營維護，但近幾年來也發生了一些異常：

(1)保護裝置元件老化嚴重，零漂偏離現象嚴重。

(2)保護功能模塊只有1套，可靠性不高，不利于局域電網安全運行安全。

(3)接線繁雜, 容易造成誤動或拒動。

(4)所有元件均為進口元件，備件訂貨時間長、價格高。

(5)保護裝置采用國外九十年代的技術，功能單一、不能滿足江蘇電網的技術反措要求。

上述9E燃機發電機原保護裝置存在的問題也日益突出；同時我國發電機保護裝置已十分成熟，產品存在改造的必要性和可行性。

2 改造的可行性

根據該9E燃機電廠的實際情況，改造為該廠現投運#2、4汽輪發電機的DGT801C微機保護裝置較為合適。

DGT801C微機保護裝置由雙電源供電模塊、雙CPU系統組成，CPU1保護系統和CPU2保護系統是完全相同的兩套保護系統，但它們相互之間又完全獨立、互不干擾。管理CPU實現了與兩個保護裝置CPU系統的信息互換和人機界面控制的共享，并與該9E燃機電廠DCS控制系統取得通訊。

此外，兩個保護系統CPU之間通過物理隔離相互檢驗，以全面提高保護裝置運行的可靠性和穩定性。兩套保護中的主 、后備保護不僅品種齊全，且彼此之間又相互獨立，真正起到了主保護和后備保護相互應起的作用。單套保護裝置投入運行，即可滿足 《防止電力生產事故的二十五項重點要求》中的相關條款，其可靠性滿足N 一1要求。

通過多方收集應用成功案例和運行實踐，DGT801C保護裝置與ELIN保護裝置相比較，有許多優點：

(1)可靠性高，ELIN保護原理不如DGT801系列保護原理完善，例如失步保護，就存在極大誤動的可能。

(2)DGT801C微機保護裝置中文界面方便管理,維護調試更方便，從而縮短維護時間。

(3)能與廠家簽訂協議，實現備件零庫存。

(4)DGT801C微機保護裝置更符合江蘇電網的要求、售后服務好。

綜上四點，DGT801C微機保護裝置在國內是一套比較先進的保護設備，裝置運行的可靠性高、運行穩定性好、維護量也比較低。因此，此項保護裝置改造在技術上是可行的。

9E燃機發電機DGT801C微機保護裝置由一個保護屏組成，可代替原來保護柜放在燃氣輪機控制箱內。

(l)本次技術改造中，可采用原來的TA、TV回路。其中TV一1由保護回路、計量測量和電壓試驗端子盒共用。因此查出TV一l出線的源頭并接至新加裝的電壓端子排TV一1進線側，保留至試驗端子和有、無功變送器的回路, 并將它們與至9E微機發電機保護裝置的TV回路并接至電壓端子排TV一1出線側。TV一2為電壓自動電壓調節器用，而DGT801C微機保護裝置不需要TV一2，同樣其相應出線的源頭接至新加裝的電壓端子排TV一2進線側，保留至自動電壓調節器的回路并將其接至電壓端子排TV 一2出線側。同樣，9E燃機發電機中性點側差動TA1、發電機出口開關側差動TA7的源頭接至新加裝的電流端子排TA1，TA7的進線側，將DGT801C微機保護裝置至燃氣輪機TCC控制間的電流回路分別接到電流端子排TA1，TA7的出線側。其相應的后備保護TA2已接至電流端子排TA2的進線側。因此只要將DGT801微機保護裝置至9E燃氣輪機TCC控制間的后備保護電流回路接到電流端子排TA2的出線側即可。定子接地回路輸人量取自中性點變壓器的輸出。

(2)DGT801C微機保護裝置至燃氣輪機控制系統的報警信號不變。

(3)取消中間出口繼電器86G1，改用DGT801C微機保護裝置出口。

(4)拆除其他多余的連線。

3 技術改造的經濟性

該9E燃機發電機保護裝置技術國產化投資費用合理，改造后的運行、維護費用與國外的保護裝置降低顯著，并且技術改造工期相對較短，可以利用機組大小修機會進行技術改造，不會影響機組全年運行小時數。

隨著國產微機保護技術的進一步完善和技術改進，使用國產微機保護的運營與維護成本大大低于進口保護裝置運維成本，并且現在的微機保護裝置插人式模塊已成熟、其備品備件齊全，更換更簡單、更方便，大大降低了設備運行維護費用。

4 技術改造目標

通過保護裝置技術改造后，9E燃機發電機各項保護均能達到各項試驗特性良好，其主、后備保護邏輯回路及動作特性校驗良好，保護定值校驗到位，其動作可靠、穩定，出口傳動性能良好，各跳閘、功能壓板投退、信號指示均正確，傳動各跳閘回路均正常。并在其投入運行后，性能穩定、狀態良好，完全能滿足9E燃氣輪發電機組及電網安全運行的需要。

(1)電氣二次設備外部接線簡單明了，降低了因接線錯誤而可能造成保護裝置誤動或拒動，裝置的可靠性得到全面提高，9E燃氣輪發電機組的安全性也進一步提高。

(2)調試維護方便，大大縮短了定檢時間間隔，9E燃氣輪發電機組可以在短時恢復備用，保證了9E燃機電廠不會因為設備檢修或試驗而影響安全生產及經濟運營。

(3)DGT801C微機保護裝置采用2塊保護CPU主板，正常運行時2塊保護CPU主板均動作時保護才出口，也就是常說的二取二保護動作，保證保護裝置不誤動，當有1塊保護CPU因故退出運行時，另一塊保護CPU動作即出口，也就是常說的一取一保護動作，保證了不拒動，提高了保護裝置的可靠性，保證了正常運行時9E燃機電廠的安全運行。

(4)繼電保護裝置的投退可以通過投、退相應的保護出口功能壓板來操作，操作性方便、可靠、容易，同時杜絕了軟壓板操作的不安全因素。

(5)當發生設備故障時，可以及時查看事件記錄及故障波形，方便異常事件原因分析，迅速排除故障點，使9E燃氣輪發電機組迅速恢復健康運行。

5 結語

公司落實對燃氣輪發電機保護改造，扭轉公司長期以來依靠進口備件價格高、周期長等局面。這是燃氣輪發電機組設備國產化進程的標志之一。為國家的工業強國之路，主動擔起民族使命，是中國民族工業之榜樣。

[1]DGT 801系列數字式發電機變壓器組保護裝置-技術說明書．

[2]GE公司運行與維護手冊 GE資料．

[3]防止電力生產事故的二十五項重點要求及編制釋義,國家能源局發布．

孫沿濤（1974—），男，江蘇鹽城人，工程師、注冊安全工程師，蘇州工業園區藍天燃氣熱電有限公司安全主任，從事燃氣輪機電廠安全管理工作。