某電廠1號機組發電機有功功率變送器輸出波動導致機組負荷變化原因探究

滕亮

摘要：本文對某火電機組發生的一起機組有功功率突變的原因進行分析，并提出防范措施及優化建議，以避免有功功率擾動對機組運行安全造成不良影響，對類似事件的預防具有一定借鑒意義。

關鍵詞：發電機?有功功率變送器?機組停運?原因和措施

引言

發電機功率變送器是電力系統中非常重要的作用于發電廠的控制設備，其性能和功效會影響發電機的正常運行，是電力系統中非常重要的部件.如果發電機功率變送器發生故障，會造成機組負荷發生突變，導致電氣一次設備產生故障.而這些因素會直接導致發電機組設備中其他的部件在運行中發生異常，同時使其他主要設備發生參數變化，這將會直接導致發電機組給水量觸發保護機制，觸發保護機組解列.本文根據實際情況，討論發電機功率變送器發生故障導致機組停運的原因，同時提出相應的方案，以減少當機組停運時產生的不良后果及損失。

一、工程概況

某電廠裝機2×1010MW超超臨界濕冷機組，采用海水二次循環方案，規劃容量4×1000MW，并留有擴建余地。#1機組于2016年07月底投產，#2機組于2016年11月投產，至今已運營4年。

二、設備情況

變送器采用的是國電南自生產的NZ2-WD-3有功功率變送器，事件發生前運行正常，2021年5月進行投產后首次A級檢修，對8路發電機有功功率變送器完成校驗，對校驗不合格的第1路（DCS1用）、第3路（DCS3用）、第8路（TDM用）的變送器進行更換。

三、事件發生前工況及經過及處理

09時19分，1號發電機功率1由676MW突降至360MW，汽機高調門由38%突開至100%。匯報值長，檢查機組各主要參數穩定。此時，DEH系統處于負荷控制方式，功率回路輸出激活狀態即流量總指令三選小選擇功率回路控制汽輪機調門開度），壓力回路在限壓控制方式。機組負荷目標值維持跳變前的674MW，實際功率的降低使DEH系統的流量總指令由72%提升至105%（功率回路輸出由72%升至105%，壓力回路輸出由84%升至105%），高調門開度從37%升至98%，維持機組運行。

09時22分，維護部專業人員接運行人員通知，DCS調節的第一路、DEH調節的第二/三路的發電機有功功率出現跳變，從700MW跳變至360MW。

09時26分，維護部專業人員到達1號機組汽機電子間，檢查發現第一路發電機有功功率變送器（DCS1用）、第四路發電機有功功率變送器（備用）、第五路發電機有功功率變送器（DEH1用）、第六路發電機有功功率變送器（DEH2用）的UAB線電壓采樣為0（正常應為101V）、UCB電壓電壓采樣為101V，用萬用表測量三相對地電壓均為58V，以上4路發電機有功功率變送器采用發電機2PT的第一組星形繞組。

09時30分，通過BI方式手動降低機組負荷，09：38 機組負荷710MW，調門由100%關至34%穩定。

09時44分，發電機功率1點由360MW恢復至610MW，同時發電機功率1、2、3點功率同時降至430MW，汽機高調門由34%降至13%。主汽壓力快速上升，手動降低燃料量、給水量，壓力繼續升高，手動緊急停運B磨煤機，主、再熱器壓力最高32.18MPa/7.17MPa后降低。此過程DEH功率回路出由78%變為58%，壓力回路輸出由70%變為59%，導致功率回路輸出激活（即流量總指令三送小選功率回路控制汽輪機調門開度），機組負荷目標值跟蹤機組實發功本條件不滿足（壓力回路激活），機組負荷目標值由355MW升至409MW后保持，由于實際功率大于目標值，流量總指令從70%降至34%，汽輪機調門由33%關至13%，實發功率由670MW降至430MW，實際壓力由19.7MPa升至32MPa。

09時44分第一路發電機有功功率變送器（DCS1用）、第四路發電機有功功率變送器（備用）、第五路發電機有功功率變送器（DEH1用）、第六路發電機有功功率變送器（DEH2用）的UAB線電壓采樣自行恢復正常，數值101V，DCS調節的第一路、DEH調節的第二/三路的發電機有功功率輸出與其他有功功率變送器一致。

四、原因分析：

1、直接原因分析：

發電機有功功率變送器UAB電壓采樣數值為0，導致第一路發電機有功功率變送器（DCS1用）、第四路發電機有功功率變送器（備用）、第五路發電機有功功率變送器（DEH1用）、第六路發電機有功功率變送器（DEH2用）輸出減半，出現功率波動。

2、間接原因分析：

根據故障現象，專業初步判斷為2PT的第一組星形繞組本體以及二次回路（包含電纜、端子）、變送器存在異常，導致UAB電壓采樣數值為0。

3、整改防范措施：

利用1號機組臨停機會，對2PT的第一組星形繞組進行特性試驗;利用1號機組臨停機會，對2PT的第一組星形繞組二次回路（包含電纜、端子）進行檢查，重點排查端子有無松動、電纜絕緣;利用1號機組臨停機會，對8路有功功率變送器進行校驗，不合格的進行更換;利用機組檢修機會，對發變組變送器進行優化改造。

五、處理方案

1號機組發電機有功功率變送器在2021年12月21日、2021年12月22日先后兩次出現輸出跳變的情況，造成參與DCS調節的第一路發電機有功功率、DEH第二/三路發電機有功功率跳變為實發功率的一半，影響DCS側以及DEH的正常調節，危害機組的安全運行。目前2號機也存在類似隱患。為徹底消除該隱患，特編制處理方案：

1、2號機組發電機有功功率變送器改造優化方案

將目前1、2號機組發變組變送器屏使用的常規模擬式變送器更換為智能變送器。智能發電機變送器能同時接入兩組發電機機端電壓（不同的兩組 PT）、機端電流（保護級和測量級），當發生 PT 斷線和 CT 斷線時，自動切換到未斷線的那一組 PT和CT，解決傳統功率變送器發生斷線后功率失真的問題。

按照該方案，發電機PT接入只需按照現場目前使用的兩組發電機PT直接接入;發電機CT接入除按照目前使用的7LH接入外，再將送故障錄波器3LH（保護級）CT接入;調研系統內采用智能變送器的火電機組均是按照此方案設計。

參考文獻

[1]楊濤，黃曉明，宣佳卓 .火電機組有功功率變送器應用分析.中國電力.2016，49（6）

[2]劉義.機組有功功率變送器回路分析及改造.《中國設備工程》.2020年第24期