600MW机组发变组热工保护分析与改进

600MW机组发变组热工保护分析与改进

摘要：近年来随着发电机组的容量的不断增大，600MW机组发变组保护均设置了“机跳电”、“电跳机”联锁保护功能即热工保护，某发电厂2×600MW机组自2007年投产以来，当机组计划停机或发生事故停机时，汽轮机保护动作后在向汽轮机发跳闸命令的同时触发热工保护动作于发变组全停方式。经过多次机组停机工况发现，因500kV主开关跳闸速度快于主汽门关闭速度，当机组跳闸时，汽轮机内部及主蒸汽管道内的残留蒸汽在主汽门未完全关闭的情况下会继续做功，使机组与系统解列后瞬间汽轮机的转速继续升高。

关键词：热工保护；零功率保护

1热工保护

1.1热工保护简介

热工保护是非电气量保护中的一种保护功能，安装于机组发变组保护非电气量保护装置6MD6130中，当汽机跳闸条件满足，ETS在触发汽机跳闸的同时，通过开关量接点输入6MD6130保护装置动作于全停方式。

1.2热工保护动作逻辑

热工保护动作条件为：汽机四个主汽门全部关闭或者汽机跳闸。每个主汽门的两个关反馈接点进行并联组合，然后将四个主汽门的关反馈组合信号再进行串联组合后启动热工保护。

2停机方式与转速的关系

2.1正常解列停机方式

当机组正常解列停机时，应先逐步降低机组负荷，当汽轮机的出力不能满足发电机所带最低负荷时，发电机将从电网吸收有功。这时发电机运行方式转为电动机运行方式，拖动汽轮机转动，逆功率保护动作,发电机解列。

2.2退出热工保护方式下发生汽机跳闸或锅炉灭火时的事故停机方式

当机组发生汽轮机跳闸时主汽门将关闭，发电机转电动机运行从电网中吸收有功，发变组保护中的程序逆功率保护检测到机组在逆功率状态运行且有主汽门关闭信号，经过延时保护动作于全停。这种方式下停机由于汽轮机内部及主蒸汽管道内部的残留蒸汽已消耗，所以当机组与系统解列后汽轮机的转速将低于3000转。

2.3投入热工保护方式下发生汽机跳闸或锅炉灭火时的事故停机方式

当热工保护投入运行时发生汽轮机跳闸或锅炉灭火，热工保护将先于逆功率保护和程序逆功率保护动作于发变组全停，这时由于汽轮机失去负荷，在汽轮机内部及主蒸汽管道内的残留蒸汽将继续做功使汽轮机的转速继续升高。这种方式下停机当发电机与系统解列后汽轮机的转速往往高于3000转造成汽轮机超速情况的发生。

2.4系统及线路故障切机

我厂500kV输电线路途经东明和三堡站全长500多公里，由于线路较长、跨度较大且沿途自然条件复杂，线路发生故障的几率较大，当发生线路跳闸时发电机将失去功率输送通道造成发电机负荷在线路跳闸的瞬间急剧下降，这时发电机零功率保护将动作于发变组全停，由于汽轮机内部及主蒸汽管道内部的残留蒸汽会继续做功，所以汽轮机的转速将继续升高，在这种停机方式下即使退出热工保护，汽轮机转速在发电机与系统解列后仍将高于3000转。

3机组跳闸与转速的关系

以#1机组2011年10月25日锅炉掉焦灭火停机为例（当时#1机组所带负荷

为580MW），各个信号时序如下：(在同一天进行检验)

15043和5041开关跳闸信号反馈：02.673

2主汽门关反馈：03.771

3发电机频率达到最高值（52.368Hz）：06

4汽轮机转速达到最高值(3138.5转)：08

由上表可见，主开关最先动作，经过1秒98毫秒后主汽门关闭，再经过5秒左右汽轮机转速达到最高值。在热工保护投入的情况下发生机组跳闸时，汽轮机

的转速会继续升高。

4退出热工保护的可行性

4.1正常停机方式

一般方式下停机是逐渐降低机组的出力，当机组所带负荷低于100MW时通

过手打紧停保护实现，当退出热工保护后手打汽轮机或锅炉MFT时主汽门先关闭，发电机逆功率保护动作于全停。这种停机方式下由于汽轮机内部及主蒸汽管道内

的残留蒸汽已经被消耗，当机组与系统解列后汽轮机的转速将低于3000转。我

厂发变组电气量保护已实现双重化配置，具有两套相互独立的测量回路和跳闸出口，在一般情况下停机时逆功率保护能够可靠动作于发变组解列或全停。

4.2事故停机

如果退出热工保护，当机组发生汽轮机跳闸或锅炉灭火时主汽门先关闭，这

时机组通过程序逆功率保护与系统解列，由于汽轮机内部及主蒸汽管道内的蒸汽

已经被消耗，当机组与系统解列后汽轮机的转速将低于3000转。

当发生线路故障切机时，由于DCS系统不能接收到主开关跳闸反馈信号，故

汽轮机不跳闸，在这种情况下我厂的两套发变组电气量保护装置中的零功率保护

能够可靠动作，零功率保护动作于全停，将机组与系统解列的同时发“快关主汽门”跳闸指令，将汽轮机跳闸。这种情况下退出热工保护对机组无影响。

4.3退出热工保护的必要性

当热工保护投入时，汽轮机保护动作后同时向汽轮机和发电机发跳闸命令，

由于汽机主汽门的关闭时间较主开关的动作时间长，所以出现了机组跳闸后转速

升高现象。当出现汽轮机主汽门卡涩等异常情况时，存在汽轮机超速的危险性。

根据中国大唐集团公司《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求实施导则》要求“正常停机时，在打闸后，应先检查有功功率是否到零，千瓦时表停转或逆转以后，再将发电机与系统解列，或采用逆功率保护动作解列。严禁带负荷解列。”为了防止汽轮机超速事故，应该退出发变组保护中的“热工保护”功能，汽轮

机跳闸联跳发电机功能由“逆功率保护”实现。

5退出热工保护存在问题

综上所述，在发电机后备保护投入的情况下，可以退出热工保护。但是特殊

说明，在机组解列后自带厂用电运行或在机组并网时厂用电已切换完毕但主开关

尚未合闸时，如果此时汽轮机跳闸，在热工保护退出的情况下，发变组保护将无

法动作出口，将会导致发电机无法灭磁及厂用电无法切换至备用电源，导致厂用

电全部失去。这种情况下要实现发电机灭磁及厂用电切换，只能手打发变组紧停

按钮，触发发变组非电气量保护动作出口实现发电机灭磁及厂用电切换。

6实现防止机组事故停机工况下汽轮机超速的方式

6.1直接退出热工保护

退出热工保护压板后，机组正常停机及汽机侧或锅炉侧导致的事故停机，发