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摘要：本文从某电厂一次特殊运行方式——单机单线运行方式出发，分析单机单线运行存在的风险，并提出控制措施，其中，针对线路跳闸对发电机所带来的危害，提出发电机脱网跳闸的概念即发电机零功率保护的初步构想，并临时利用DCS的逻辑将该功能实现，同时指出利用DCS的逻辑实现发电机脱网跳闸存在不足，最后结合反措要求在发变组保护引入发电机零功率保护，以填补发电机保护对發电机功率保护的空白。也为其他电厂完善发电机保护提供参考。
关键词：单机单线运行 控制措施 脱网跳闸 零功率保护
0 引言
某厂220kV升压站的主接线为双母双分段，有三台机组，四条出线，一台联络变连接110kV系统，正常情况下该厂的220kV系统是合环运行，即母联和分段全合闸运行，三台机组的输出功率由四条线路同时送出，当某天线路或某个开关的跳闸对发电机均没有多大的影响。但根据电网需要，电网公司在2013年5月20日-6月30日期间电网改造，该厂#6机组将采取单线单机的运行方式（#6发电机经2M、6M、某220kV线路并入电网，其它线路和负荷全部转1M、5M运行）。因此，该厂220kV运行方式改为： 220kV母线分段2015、2026开关运行，母联 2012、2056开关热备用； 220kV #1M、5M带茂榭甲乙线、茂曙甲线、#5变、#7变（现未运行）、联络变运行、#02启备变运行； 220kV #2M、#6M带茂曙乙线、#6变运行。调整后该厂正常运行方式如图1。
从以上的运行方式来看，在#6机组功率送出通道上，无论哪个开关跳闸，都会造成#6发电机组运行中突然甩负荷，这将引起汽轮机组超速，发电机变压器过电压，目前#6机组甩负荷后一般通过2种措施来保护机组的安全：一是通过汽机转速、电压控制系统，快速将汽机转速降下来；二是机端的工况下，调速系统未能控制住转速，通过汽轮机组危急保安器动作停机关闭主汽门。但两种方法均不完善，前者由负荷控制转为转速控制采用的是2206开关的辅助接点作为启动量，当2206开关以外的开关跳闸，而2206开关未跳闸仍认为#6发电机并网运行，不能快速转为转速控制；极端工况下的 最终保安措施，是控制机组超速的最后一道防线，通过其动作停机时机组可能已经有损伤，因此单机单线运行时必须做好防控措施。
2 #6机单机单线运行组织和管理措施：
1）、要求阳江供电局加强曙坝甲乙线及其两侧母线、开关间隔等一二次设备的巡视维护，严防设备跳闸；
2）、要求茂名供电局加强曙坝甲乙线、茂曙甲乙线及其两侧母线、开关间隔等一二次设备的巡视维护，严防设备跳闸；
3）、要求茂名厂加强茂曙甲乙线及其两侧母线、开关间隔等一二次设备的巡视维护，严防设备跳闸；
4）、复电方式： 待蝶岭站500kV #4主变正式投运后，茂名厂、曙光站220kV母线方式按正常并列方式复电，曙坝甲乙线恢复曙光站侧充电运行。
3 某厂单机单线运行技术措施
1）、因为是单机单线运行，线路跳闸后不能同期，应取消保护三跳重合闸。跳闸后必须由2206开关同期并网。
2）、因为机组没有进行过FCB试验，因此不考虑跳闸后机组带厂用电运行的运行方式，一但机组脱网即全停。
3）茂曙乙线或分段开关2026跳闸后，#6机组不跳闸时，立即手动打闸#6机组。#6机组跳闸后，应立即确保厂用电备用电源正常切换，如无法自动切换或茂曙乙线线路跳闸后应手动切换厂用电，厂用电切换失败时应立即启动#6机柴油发电机组。如#6机柴油发电机组启动失败，迅速通过#5机组公用段切换，以保证保安段负荷运行，检查脱硫保安段运行正常。汽机启动润滑油泵、顶轴油泵、密封油泵正常后启动主机电动盘车。锅炉启动空气预热器，并通知脱硫启动#6炉脱硫烟气换热器，保证机组安全停运。
4）、在DCS系统增加判别发电机组脱网运行的逻辑为：由DCS判断发电机功率在5秒内减少量>100MW则启动触发脉冲1分钟，在这个周期内，如果发电机转速>3066rpm，则认为发电机已经脱网，DCS发出跳闸脉冲直接启动发电机保护C柜的直跳回路，启动保护全停逻辑。同时，DCS将信号发送到#6机马赛克屏电气光字牌上以提醒运行人员进行相关操作 ，光字牌的内容是 “#6机脱网跳闸（功率在5秒内变化大于100MW或机组超速过3066转/分）”。线路跳闸后，发电机的逆功率保护不会动作，也没有频率保护，如果上面逻辑无法启动将#6发电机变高2206开关跳开，则需要人工紧急停机将其跳开。逻辑框图如图2。
4 DCS实现#6机脱网跳闸功能的缺点
从上面的逻辑图来看，DCS判断发电机功率取的是变送器的毫安信号，当变送器损坏、变送器辅助电源消失或电压变送器出现PT断线时，DCS所采集的功率将突变，同时点亮光字牌，如果运人员操作不当将会使事件进一步扩大。发电机脱网跳闸功能是在#6机单机单线运行的工况下投入的，#6机正常运行时退出。
5 完善#6机脱网跳闸功能——引入发电机零功率保护
发电机零功率保护是利用发电机有功功率作为动作特征，通过判断发电机机端有有功功率值在短时间内一从高值降至一低值，以机组快速减负荷工况有有功功率的1/3为参考值；有功功率低值以发电机组厂用电作为参考值，再加上发电机低电压与主汽门关闭闭锁判据，就能正确区分发电机组是否发生甩负荷工况。由此判据构成的发电机零功率保护可在发电机甩负荷初始时间内做出快速反应，能够在发电机突然甩负荷时关主汽门、灭磁、将机组转速、机端电压升高幅值降至最低，保护的逻辑如图3。
当机组功率突降（断面零功率）时，主变高压侧电压对称升高（即使考虑励磁调节器的作用，电压也不会降低）。而在TV断线，振荡（振荡中心在发变组内部）或短路故障时，电压会明显降低。而在主汽门关闭时，零功率切机保护应被可靠闭锁，其中t2延时需要和过功率判据延时及程跳延时相配合。
从以上看来，发电机零功率保护比利用DCS实现脱网跳闸功能，从安全性和可靠性都更优越，因此本厂借助机组检修时在发变组保护中引入发电机零功率保护。
总之，防止汽轮机超速是重点反措项目，是保证机组安全的一个重要方面，虽然，本厂#6机在单机单线运行期间，未出现脱网跳闸事件，但所采取的措施是必要的，临时采用DCS实现机组脱网跳闸功能虽然存在缺点，但对于当时在防止汽轮机超速、发电机机端电压升高的危险有一定的作用。《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求（9.1.6）》中明确指出：正常停机时，在打闸后，应先检查有功功率有否到零，电度表停转或逆转以后，再将 发电机与系统解列，或者采用逆功率保护动作解列。严禁带负荷解列，也就是说突然甩负荷是严禁的，发生后很可能产生超速。发电机零功率保护能快速判断出是否发生了功率不能送出工况，能很好地防止汽轮机超速、发电机机端电压升高。因此大型发电机均应装设零功率保护，作为防止汽轮机组超速、机端电压升高的一个必要手段，对提高机组的安全提供保障。
参考文献：
[1] 国家电力公司.防止电力生产重大 事故的二十五项重点要求 [M].北京：中国电力出版社，2001：27.
[2] 郭斌.汽轮发电机组应用“程序跳闸”的探讨[J].电力自动化设备，2006，26（2）；95-97.
[3] 王伟俭 大型机组继电保护理论基础[M].北京：中国电力出版社 ，1989；526-527.
[4] 吴新东.浅谈汽轮机超速的危害、原因及预治[J].科技与生活.
关键词：单机单线运行 控制措施 脱网跳闸 零功率保护
0 引言
某厂220kV升压站的主接线为双母双分段，有三台机组，四条出线，一台联络变连接110kV系统，正常情况下该厂的220kV系统是合环运行，即母联和分段全合闸运行，三台机组的输出功率由四条线路同时送出，当某天线路或某个开关的跳闸对发电机均没有多大的影响。但根据电网需要，电网公司在2013年5月20日-6月30日期间电网改造，该厂#6机组将采取单线单机的运行方式（#6发电机经2M、6M、某220kV线路并入电网，其它线路和负荷全部转1M、5M运行）。因此，该厂220kV运行方式改为： 220kV母线分段2015、2026开关运行，母联 2012、2056开关热备用； 220kV #1M、5M带茂榭甲乙线、茂曙甲线、#5变、#7变（现未运行）、联络变运行、#02启备变运行； 220kV #2M、#6M带茂曙乙线、#6变运行。调整后该厂正常运行方式如图1。
从以上的运行方式来看，在#6机组功率送出通道上，无论哪个开关跳闸，都会造成#6发电机组运行中突然甩负荷，这将引起汽轮机组超速，发电机变压器过电压，目前#6机组甩负荷后一般通过2种措施来保护机组的安全：一是通过汽机转速、电压控制系统，快速将汽机转速降下来；二是机端的工况下，调速系统未能控制住转速，通过汽轮机组危急保安器动作停机关闭主汽门。但两种方法均不完善，前者由负荷控制转为转速控制采用的是2206开关的辅助接点作为启动量，当2206开关以外的开关跳闸，而2206开关未跳闸仍认为#6发电机并网运行，不能快速转为转速控制；极端工况下的 最终保安措施，是控制机组超速的最后一道防线，通过其动作停机时机组可能已经有损伤，因此单机单线运行时必须做好防控措施。
2 #6机单机单线运行组织和管理措施：
1）、要求阳江供电局加强曙坝甲乙线及其两侧母线、开关间隔等一二次设备的巡视维护，严防设备跳闸；
2）、要求茂名供电局加强曙坝甲乙线、茂曙甲乙线及其两侧母线、开关间隔等一二次设备的巡视维护，严防设备跳闸；
3）、要求茂名厂加强茂曙甲乙线及其两侧母线、开关间隔等一二次设备的巡视维护，严防设备跳闸；
4）、复电方式： 待蝶岭站500kV #4主变正式投运后，茂名厂、曙光站220kV母线方式按正常并列方式复电，曙坝甲乙线恢复曙光站侧充电运行。
3 某厂单机单线运行技术措施
1）、因为是单机单线运行，线路跳闸后不能同期，应取消保护三跳重合闸。跳闸后必须由2206开关同期并网。
2）、因为机组没有进行过FCB试验，因此不考虑跳闸后机组带厂用电运行的运行方式，一但机组脱网即全停。
3）茂曙乙线或分段开关2026跳闸后，#6机组不跳闸时，立即手动打闸#6机组。#6机组跳闸后，应立即确保厂用电备用电源正常切换，如无法自动切换或茂曙乙线线路跳闸后应手动切换厂用电，厂用电切换失败时应立即启动#6机柴油发电机组。如#6机柴油发电机组启动失败，迅速通过#5机组公用段切换，以保证保安段负荷运行，检查脱硫保安段运行正常。汽机启动润滑油泵、顶轴油泵、密封油泵正常后启动主机电动盘车。锅炉启动空气预热器，并通知脱硫启动#6炉脱硫烟气换热器，保证机组安全停运。
4）、在DCS系统增加判别发电机组脱网运行的逻辑为：由DCS判断发电机功率在5秒内减少量>100MW则启动触发脉冲1分钟，在这个周期内，如果发电机转速>3066rpm，则认为发电机已经脱网，DCS发出跳闸脉冲直接启动发电机保护C柜的直跳回路，启动保护全停逻辑。同时，DCS将信号发送到#6机马赛克屏电气光字牌上以提醒运行人员进行相关操作 ，光字牌的内容是 “#6机脱网跳闸（功率在5秒内变化大于100MW或机组超速过3066转/分）”。线路跳闸后，发电机的逆功率保护不会动作，也没有频率保护，如果上面逻辑无法启动将#6发电机变高2206开关跳开，则需要人工紧急停机将其跳开。逻辑框图如图2。
4 DCS实现#6机脱网跳闸功能的缺点
从上面的逻辑图来看，DCS判断发电机功率取的是变送器的毫安信号，当变送器损坏、变送器辅助电源消失或电压变送器出现PT断线时，DCS所采集的功率将突变，同时点亮光字牌，如果运人员操作不当将会使事件进一步扩大。发电机脱网跳闸功能是在#6机单机单线运行的工况下投入的，#6机正常运行时退出。
5 完善#6机脱网跳闸功能——引入发电机零功率保护
发电机零功率保护是利用发电机有功功率作为动作特征，通过判断发电机机端有有功功率值在短时间内一从高值降至一低值，以机组快速减负荷工况有有功功率的1/3为参考值；有功功率低值以发电机组厂用电作为参考值，再加上发电机低电压与主汽门关闭闭锁判据，就能正确区分发电机组是否发生甩负荷工况。由此判据构成的发电机零功率保护可在发电机甩负荷初始时间内做出快速反应，能够在发电机突然甩负荷时关主汽门、灭磁、将机组转速、机端电压升高幅值降至最低，保护的逻辑如图3。
当机组功率突降（断面零功率）时，主变高压侧电压对称升高（即使考虑励磁调节器的作用，电压也不会降低）。而在TV断线，振荡（振荡中心在发变组内部）或短路故障时，电压会明显降低。而在主汽门关闭时，零功率切机保护应被可靠闭锁，其中t2延时需要和过功率判据延时及程跳延时相配合。
从以上看来，发电机零功率保护比利用DCS实现脱网跳闸功能，从安全性和可靠性都更优越，因此本厂借助机组检修时在发变组保护中引入发电机零功率保护。
总之，防止汽轮机超速是重点反措项目，是保证机组安全的一个重要方面，虽然，本厂#6机在单机单线运行期间，未出现脱网跳闸事件，但所采取的措施是必要的，临时采用DCS实现机组脱网跳闸功能虽然存在缺点，但对于当时在防止汽轮机超速、发电机机端电压升高的危险有一定的作用。《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求（9.1.6）》中明确指出：正常停机时，在打闸后，应先检查有功功率有否到零，电度表停转或逆转以后，再将 发电机与系统解列，或者采用逆功率保护动作解列。严禁带负荷解列，也就是说突然甩负荷是严禁的，发生后很可能产生超速。发电机零功率保护能快速判断出是否发生了功率不能送出工况，能很好地防止汽轮机超速、发电机机端电压升高。因此大型发电机均应装设零功率保护，作为防止汽轮机组超速、机端电压升高的一个必要手段，对提高机组的安全提供保障。
参考文献：
[1] 国家电力公司.防止电力生产重大 事故的二十五项重点要求 [M].北京：中国电力出版社，2001：27.
[2] 郭斌.汽轮发电机组应用“程序跳闸”的探讨[J].电力自动化设备，2006，26（2）；95-97.
[3] 王伟俭 大型机组继电保护理论基础[M].北京：中国电力出版社 ，1989；526-527.
[4] 吴新东.浅谈汽轮机超速的危害、原因及预治[J].科技与生活.