电超速保护(OPC)

电超速保护概念(1)
• OPC源于美国西屋公司的超速保护系统，在工程实 践中常与转速110％超速保护混淆，汽轮机OPC系统 在国家电力行业标准DL/T701—1999中表述为：OPC 是一种抑制超速的控制功能.有采用加速度限制方 法实现的，也有采用双位控制方式实现的，如汽轮 机转速达到额定转速的103％时，自动关闭调节汽 门当转速恢复正常时再开启调节汽门，如此反复， 直至正常转速控制回路能维持额定转速，或者两种 方法同时采用.
电超速保护基本原理
• 装置的动作原理是当汽轮发电机组突然甩电负荷时， 汽轮机保安系统中的电超速电磁阀接受到甩电负荷 信号后，电磁阀动作，使压力油和回油接通，高压 调速汽门迅速关小，确保机组不因超速而停机。但 如果机组在甩电负荷时起动该装置的信号不动作， 则机组将超速停机，更为重要的是，这将有可能引 起厂用电中断和供热中断事故,因此电超速保护装 置必须有高可靠性和快速性.
小结
作为汽轮发电机组的一种超速保护装置，电超速保护装置可 以在机组甩全负荷时，降低机组的动态超速约3％左右,在长 期运行中，由于摩擦或阻涩等因素，也可能影响OPC的继电 滑阀工作，但只要保证继电滑阀的可靠供电并加大电磁铁吸 力，问题就不难解决，它不像微分器那样存在结构上的先天 不足.另外,电超速保护装置投入工作是根据机组甩负荷时的电 信号，与机组的运行转速是否已改变无关，这就为甩负荷时 调门的及早动作创造了有利条件.目前被广泛应用的附加措施 是电超速保护装置(简称OPC).长期运行实践表明，电超速保 护装置能有效且可靠地降低机组的动态超速. • 虽然电超速保护装置是预防机组过份超速的有力工具，但要 保证机组在甩负荷时不发生危险的动态超速，仍然需要综合 治理才行。许多其它环节工作失灵，均可能导致危险的动态 超速，只靠电超速保护装置也是无能为力的. •
汽轮机电超速保护由来(2)
• 随着单机容量的不断增大，蒸汽做功能力和转子转 动惯量的差距越来越大，仅靠调节系统的转速反馈 而将汽门快速关闭已难以满足使机组转子飞升不致 跳闸的要求.于是，大约在上个世纪40－50年代已 有电厂引入了电超速保护装置 ( Over speed Protection Control，即OPC)，在开关跳闸瞬间， OPC立即枪断调节系统的控制权，强行将调节汽门 短时关闭，经过一定的延时，转速控制交由调节系 统.因而，机组甩负荷的特性实际上是调节系统和 电超速保护装置共同作用的结果．
电超速保护装置维持时间的讨论
• OPC投入工作后维持的时间长短，在一定范围内变化对甩负 荷过程的影响是很微小的，因而允许维持时间在一定范围内 自由设置，这对调试无疑带来方便.但维持时间不能过短，过 短了影响OPC降低超速的能力，使其功能不能充分发挥；维 持时间也不能过长，因调门关闭时间过长将使机组转速下降 过多，一旦OPC复位，调节系统将迅速打开高、中压调门， 使机组转速重新回升，形成明显的第二峰，对机组工作不利. 可见，OPC工作的维持时间虽然可在一定范围内自由设置， 但还是有约束的. • 高、中压调门的全关时刻一般均小于0.5秒，因此OPC维持时 间只要不短于0.5秒，就能保证OPC的作用充分发挥.考虑到 非满载工况时的甩负荷，一般维持时间设置为1±0.5秒为宜.
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电超速保护装置的基本工作
• 电超速保护在正常运行时不工作，只有在甩负荷 时，接受甩负荷的电信号后才投入工作，使高、中 压调门迅速关闭，达到超速保护的目的.为了使机 行组在甩负荷后仍然能由调节系统控制机组空载运， 电超速保护装置在投入工作后仅维持不长的时间即 自动退出工作，把控制权还给调节系统.
电磁阀工作原理
电超速保护概念(2)
• 电超速保护装置是利用甩负荷时的电信号投入工 作．帮助调节汽门快速关闭以降低机组的动态超 速．可以与机组当时转速的状态无关,这是它的一 个很重要的特点. • 所以,OPC译为超速保护限制控制更为贴，它实际 上属于调节系统的范畴，主汽门并不关闭，而转速 110％超速保护(超速保险)则是用电气的方法实现 的紧急迟断系统，属于保安系统，它们有本质的不 同.
电超速保护电路举例
• 右图一个简单的机组电超速 保护电路图.机组因电气系统 故障，发电机开关跳闸，其 常闭辅助接点1DL闭合，起 动中间继电器ZJ，然后通过 直流接触器ZC使电磁阀线圈 MQ通电动作，通过该电磁阀 将压力油与回油接通，使汽 机的高压调速汽阀迅速关小， 防止了机组的超速，使转速 稳定在低于危急遮断器动作 转速的某一数值.待电气系统 恢复正常后，手动FA按钮， 使电磁阀线圈MQ失电，接通 正常油路，使机组能正常接 带负荷。
参考文献:
• • • • • • 电超速保护装置的分析与评价 汽轮机超速保护装置 浅析电超速保护在大型火电机组中的应用 大型机组电超速保护装置综述 电超速保护电路的改进 汽轮机原理 张镇 朱程滨 候建绥 阮大伟 李春珍 田丰 张浚杰 丁志明 鲁国伟 沈士一等
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在甩负荷时投入OPC，某机组的甩负荷仿真特性
• 曲线2为机组转速、曲线4为高压油动机滑阀位移、 曲线5为高压调门开度、曲线8为中间滑阀位移、曲 线9为中压油动机滑阀位移、曲线10为中压调门开 度、曲线14为继电滑阀位移。
仿真过程简单分析
• 由仿真过程的计算得知，甩负荷后 0.13 秒 OPC 即 投入工作，维持 2秒后退出工作。此时高压调门全 关的时刻提前为 Ts＝0.28秒(而当不加入 OPC时为 0.58秒)，中压调门全关的时刻提前为T10＝0.33秒 ( 不加 OPC 为 0 ． 67 秒 ) ，机组的最大升速降低为 φ max＝6．82％(不加OPC为9．92％)，可见OPC 降低超速的效果是非常好的 . OPC继电滑阀的作用 强度系数在一定范围内是可以改变的，OPC降低动 态超速的能力大概在3％数量级，优于微分器.即使 高、中压油动机时间常数均增大一倍，甩负荷的 φ max＝7．73％，仍比较安全.
电磁阀就近安装在高中压油动机旁边, 当发电机油开关跳闸时,电磁阀能快速 切断并释放高中压油动机的控制油压， 使高中压调节汽门快速关闭，当中间 再热器后的压力下降到一定值时，再 重使电磁阀复位，并接通控制油压， 由调速系统控制维持空转. 如图所示,二次油从上腔室A进入电磁 阀，然后经中间腔室B去油动机,正常 运行情况下，活塞被弹簧顶在上部， 二次油压与油腔室C隔绝，二次油压 维持正常，一旦电磁铁线圈通电，在 电磁力的作用下活塞推向下湍，二次 油与泄油口相通，二次油压失，各调 节汽门迅速关闭.当活塞复位还原时， 油路也恢复正常。
机组电超速保护装置
热能2班 余权 彭程 制作
汽轮机电超速保护由来(1)
• 汽轮机是一种高速旋转机械,随着转速的增加离心 应力迅速增加,当转速升高到额定转速的120%时汽 机转子所承受的应力将接近于额定转速的1.5倍,因 此,当汽机速度超过一定数值时,将导致汽机设备的 严重损坏. • 汽机调节系统按一般的设计要求能保证机组甩全负 荷后其动态超速不高于额定转速的7%-9%但当调 节系统发生问题时,机组仍有可能超速,因此在调节 系统之外又设计了完全独立的汽轮机超速保护装置 通常称为超速保险,当汽机转速超过一定限度时(一 般为额定转速的1.10-1.12倍),超速保险就立即动 作,产迅速切断向汽机的供汽,迫使汽轮机停机运转.