淺談發電機逆功率保護定值整定

蔡哲

摘 要：本文章介紹逆火力發電機組功率的作用，分析了逆功率保護實際中出現的問題，探討了經過保護整定來保證逆功率保護正確動作的方法。

關鍵詞：發電機;逆功率;定值整定

一、逆功率保護作用和原理：

發電機正常運行時功率方向應該為由發電機流向母線，但是由于各種原因導致失去原動力，功率方向變為由系統流向發電機，發電機變為電動機運行，這就是逆功率運行，這種運行工況對發電機并無影響，但是對汽輪機而言，由于沒有蒸汽流入，汽輪機的轉動將會使內部形成嚴重的鼓風摩擦，造成汽輪機末級葉片會超溫損壞、低壓缸排汽溫度升高，低壓缸整體向上膨脹后轉子中心上移，在軸承座位置不變的情況下引起機組振動。所以發電機設有逆功率保護，當逆功率達到一定值時，發電機的保護動作，或動作于發信號或動作于解列跳閘。發電機功率用機端三相電壓、發電機三相電流計算得到。

現在的發電機保護一般都配備逆功率保護和程序逆功率。逆功率保護只計算發電機功率，當發電機發生逆功率并達到逆功率保護的定值時，經短延時動作與信號，經長延時動作于解列跳閘。程序逆功率經主汽門接點閉鎖和發變組斷路器位置接點閉鎖，當發動機斷路器在閉合狀態下，主汽門關閉接點動作時，發動機功率達到程序逆功率保護的定值時，保護裝置經短延時動作于解列跳閘。

二、定值整定原則

（1）逆功率保護動作功率整定：

P op= K rel （P1+ P2）

式中K rel為可靠系數，取 0.5～0.8;

P1為汽輪機在逆功率運行時的最小損耗，一般取額定功率的 2%～4%;

P 2為發電機在逆功率運行時的最小損耗，一般取P2=（1-η）P gn，η為發電機效率，一般取98.6%～98.7%，P gn為發電機額定功率。

逆功率應根據實測的逆功率進行計算，當無實測值時可整定為（0.5～2）%的額定有功。

（2）延時整定

逆功率保護，不經主汽門觸點閉鎖，延時 15s 動作于信號，動作于解列時，根據汽輪機允許的逆功率運行時間，一般取 1～3 分鐘。

程序逆功率，經主汽門觸點閉鎖，延時 0.5～1.5s 動作于解列。

三、實際應用中出現的問題：

現在投運的大型汽輪發電機，多采用逆功率保護去啟動程序跳閘回路。機組停機動作的順序是運行人員調整汽輪機使發動機有功功率接近于零時，手動打跳汽輪機主汽門，主汽門閉合接點傳至發變組保護裝置。保護裝置檢測到發電機出現逆功率狀態，經程序逆功率保護短延時動作于發電機解列跳閘。在實際應用中有多臺機組發生主汽門跳閘后程序逆功率不動作，發電機由運行人員打跳或經過長延時后才動作解列跳閘。造成這種情況的原因主要有兩方面：

1、汽輪機的主汽門有兩個高壓主汽門和兩個中壓主汽門組成。每個主汽門開關有電磁閥控制的液壓系統進行開合。由于機械密封程度的不同，造成主汽門的接點雖然已經閉合，但仍然有少量高壓氣體進入汽缸內做功，加上汽輪機及發電機的慣性，造成機組的實際逆功率可能很小，沒有達到程序逆功率的定值。因此造成程序逆功率不動作。

2、主汽門關閉信號是由DCS傳至發變組保護。在DCS內由兩高壓主關位置和兩中壓主關位置經過邏輯運算后輸出，邏輯運算由兩高壓主關位置開關與，兩中壓主關位置開關與，然后二者相或后輸出。由于電磁閥液壓系統動作特性不一樣，造成四個位置開關接點不能同時閉合，當時間差過大時就會造成DCS傳至發變組的主汽門關閉信號遲遲無法動作。某電廠的660MW機組就曾發生過因左中壓主開關位置接點比另外的三個主開關位置延時30秒才閉合。這時機組已經運行在逆功率狀態，但發變組保護因沒有主汽門關閉信號沒有到，造成程序逆功率保護不動作。

四、逆功率定值整定對程序逆功率保護正確動作的影響。

程序逆功率可靠動作與主汽門的密封性和主汽門接點的動作特性有直接的關系，為了防止主汽門關閉不嚴造成程序逆功率不動作可以將逆功率定值調小一些。河南某電廠600MW機組曾多次發生停機時因主汽門關閉不嚴，造成程序逆功率保護不動作。將程序逆功率的定值由1.2%調至0.8%后，程序逆功率沒有發生拒動現象。

而逆功率的定值過小會造成在機組并網是由于發電機頻率稍低于系統頻率，并網后功率方向短時由系統流向發電機，造成逆功率保護誤動。隨著繼電保護裝置和自動控制系統的升級換代可以很好的避免這類事件發生。因為微機準同期裝置合閘時有發電機頻率大于系統頻率的要求，不會發生逆功率現象。并且汽機DEH邏輯中有發電機并網自動加負荷功能，并網后會快速增加負荷，使發電機并網后立即帶上正功率，而逆功率的延時15S發信，1分鐘動作可以避免逆功率誤動。程序逆功率動作時間雖然短但有主汽門關閉接點閉鎖，并網時主汽門關閉條件不滿足，程序逆功率不會誤動。現在的發變組保護裝置逆功率和程序逆功率可以分別整定，將程序逆功率的定值整定小一些，逆功率的定值整定大一些，可以更好的保證保護正確動作。

五、綜述

綜上所述，為了保證保護的正確動作，可以將逆功率保護和程序逆功率保護定值分別整定。程序逆功率保護可以整定為（0.5～0.8）%的額定有功，經主汽門觸點閉鎖，延時 0.5～1.5s 動作于解列。逆功率保護可以整定為（0.8～2）%的額定有功，不經主汽門觸點閉鎖，延時 15s 動作于信號。為了減少對機組設備的損壞和對系統的沖擊，動作于解列時600MW以上機組取1分鐘，600MW以下機組取2～3分鐘。

參考文獻：

[1]DL/T 684-2012.大型發電機變壓器繼電保護整定計算導則[S].

[2] PCS-985B發電機變壓器組保護裝置說明書