功率-负荷不平衡保护误动作的分析与改进

电 力 安 全 技 术
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功 率 一负 荷 不平 衡动 作
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与门 非门 设 定参 数
开 关量 信号
模 拟量 信号
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某 火 电厂 １ 号 、２号 １ ０ ５ ０ ＭＷ 超 超 临 界机 组
分 别于 ２ ０ １ ５年 ２月 、９月通过 １ ６ ８ ｈ试 运转入 商业
运营。 ２ ０ １ ５ － ０ ４ －１ ５ ， １ 号机 组在 运行 中发生 过功率 一
负 荷 不 平衡 （ Ｐ Ｌ Ｕ） 保 护 误动 作 事 件 ，高 、 中压 调 门 ３次 开 关 ，造 成机 组 负荷从 （ － ３ ０ ） －１ ０ ５ ０ Ｍｗ 波 动 了 ３次 ，直 接威胁 机组及 电网的安 全运行 。
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电 力 安 全 技 术
第ｌ ９ 卷（ ２ ０ １ ７ 年 第 ３ 期 ）
功 率一 负荷不平衡保护误动作 的 分析 与改 进
谢 燕雄 ，张 太林 ， 余 鹏
４ ０ ４ ０ ２ ７ ） （ 神 华神 东 电力重 庆 万州港 电有 限责任 公 司 ，重庆
［ 摘
要 ］ 分析 了某 火电厂超超 临界机 组功率 一 负荷 不平衡 （ Ｐ Ｌ Ｕ） 保 护原理和误 动作 事件 ，发
到汽 轮机 Ｔ Ｐ ８ ０ ０ 保 护模件 。 汽 轮机 Ｔ Ｐ ８ ０ ０ 保 护 模件 由 ＡＢ Ｂ公司生 产 ，每
台机组配置 ３ 块 ，每块卡件分别接收 １ 个 中压缸第
１ 级入 口蒸汽压 力 信号 和 １ 个 发 电机功 率信 号 。该 保 护 采用 “ ３取 ２ ”判 据 ，当任 何 １ 块 卡件 故 障或
实 际发 电机 负荷 ／额 定负荷 （ １ ０ ５ ０ ＭＷ ） ＞０ ． ４ 。 汽 轮机功 率 由 中压缸 第 １ 级入 口蒸 汽压 力 来表 征 ，输入信 号为 ４ －２ ０ ｍＡ，３ 个 测点独 立取样 。 发 电机 功 率 信 号 ：从 发 电机 机 端 电流 互 感 器
图１ Ｐ Ｌ Ｕ保护逻辑示意
２ Ｐ Ｌ Ｕ误动作事件 实际动作过程
回园回◇ 口
ｌ ０ ： １ ４ ： ４ ４ ， 由于 Ｔ Ｐ ８ ０ ０保 护 模 件 的 ３个 功 率
信号 仍为 ０ ，Ｐ Ｌ Ｕ 保护 第 ２次动作 ，第 ２次全 部 关 ２ ０ １ ５ — ０ ４ 一ｌ ５ Ｔ１ ０ ： １ ４ ，该 火 电厂 １ 号 机 组 正 常 运 行 ，发 电机 有 功 功率 ９ １ ｌ ＭＷ ，Ｃ Ｃ Ｓ控 制 方 式 ，
作 ，快 速 关 闭高 、中压调 节 阀 ，２ Ｓ 后Ｐ Ｌ Ｕ 保 护 返
回 ，汽轮机 高 、 中压调 节 阀恢复伺 服调 节 ，并立 即
按保 护动作 前 的阀位 指令开 启 汽轮机 高 、中压 调 节
阀 ，或根据 运行人 员指 令控 制机组 负荷 。
１ Ｐ Ｌ Ｕ保护原理及动作过程介绍
为保 证 电网有 功功率 平衡 ，汽轮机 高 、 中压调 节 阀 必 须及 时打开 ，确保 电网频 率稳 定 。
（ Ｃ Ｔ） 和电压互感器 （ Ｐ Ｔ） 取得三相 电流、 电压信号 ， 经 ３块功率 变送器 计 算后得 到 。再将 该功率 信 号送
一
９一
第１ ９ 卷（ ２ ０ １ ７ 年第 ３ 期）
现Ｐ Ｌ Ｕ保护设计中 存在不合理之处， 提出 改进建议并加以实施，有效避 免了汽轮机超速故障，保护
了汽轮机及 电网的安 全运行 。
［ 关键 词 ］ 汽轮机 ；功率 一 负荷 不平衡 ；超速
０ 概述
针对 大 型 汽 轮发 电机 组 甩 负荷 时的超 速 风 险 ， 特 别是 运行 机组甩 部分 负荷 工 况 ，即机组 与 电网联
ＡＧＣ投 入 ，汽 轮 机 １ 号 、２号 高 压 调 节 阀开 度 均
闭 汽轮机 高 、中压 调节 阀。 ｌ ０ ： １ ４ ： ４ ６ ，Ｐ Ｌ Ｕ 保 护 第 ２次 动 作 返 回 后 ， 汽 轮机 高 、 中压 调节 阀 自动 恢复伺 服控 制 ，并Ｊ 陕速开
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络的 “ 发 电机并 网 ”信 号正 常 ，但 由于外部 线路 故
障 、 电网故 障或者 其 他原 因 ，导 致机 组实 际送 出的
任何 １ 个 信号故 障 时 ，保护 均不 会误动 作 。 １ ． ２ Ｐ Ｌ Ｕ保护 逻辑框 图 Ｐ Ｌ Ｕ 保 护逻 辑 程序 固化 在 汽 轮机 Ｔ Ｐ ８ ０ ０保护 模 件 中 ，Ｐ Ｌ Ｕ 保护 逻辑 如 图 １ 所示 。
１ ． ３ Ｐ Ｌ Ｕ动 作过 程 当 汽 轮机 Ｔ Ｐ ８ ０ ０保 护模 件 检 测 到 功 率 一负荷 不 平 衡 并 达 到 整 定 值 时 ，Ｐ Ｌ Ｕ保护在 １ ５ ｍｓ内动
功率 瞬 间大幅度 下 降时 ，汽轮机 存在 严重 的超速 风
险 ，在汽轮机 Ｄ Ｅ Ｈ控制系统 中，一般设置功率 一 负荷不平衡 （ Ｐ Ｌ ｕ） 保护。
（ １ ）Ｐ Ｌ Ｕ 保 护动作 ，立 即全 关汽轮机 高 、 中压
调 节 阀 ，如 发 电机 出 口开 关实 际上 没有分 闸，需快
速 打开 汽轮机 高 、 中压调 节 阀 ，避免 发 电机变 “ 电 动 机”运 行 ，或者 引起 发变组 逆功率 保 护动作 使机
组跳 闸。
（ ２ ） 若 电网出现瞬时性故障， 故障快速消除后 ，
１ ． １ Ｐ Ｌ Ｕ保 护原 理
关 于快 速 关 闭高 、 中压 调 节 阀 ２ Ｓ 后 又重 新 开 启 至原 阀位 的动作要 求 ，是基 于下列 ２种 原 因设 计
而成 的 。
功率 一负荷 不平衡 （ Ｐ Ｌ Ｕ） 保 护的动作条 件 ： 中压 缸进 汽压 力 ／额 定 中压 缸进 汽压 力 （ ７ ８ ５ Ｐ Ｓ Ｉ ） 一