火电机组汽机保护系统分析

张彩霞

（山西漳泽电力股份有限公司河津发电分公司，山西 河津 043300）

火电机组汽机保护系统分析

张彩霞

（山西漳泽电力股份有限公司河津发电分公司，山西 河津 043300）

1 概述

某电厂1号机组是容量为350MW的单元制火力发电机组，其锅炉、汽轮机主设备以及控制系统全套由日本三菱公司引进。该机组采用先进的DCS(分布式控制系统)，具有自动化程度高、控制功能齐全等特点，其联锁保护系统能够确保对设备进行安全、可靠的事故处理，使锅炉、汽轮机、发电机等主机设备以及给水泵、送风机、引风机、炉水泵等辅机不受到损害。在保护动作以后，其指令发送到有关的控制系统和被控设备中，能够自动减负荷，投入旁路系统，直至停机或停机进行事故处理，以保证机组安全，并且保证CRT显示器画面以及辅助控制盘联锁信号和跳闸动作的正确性。

该电厂1号机组保护系统的设计总原则是：当检测到机组处于危险工况时，确保处于危险状态的设备跳闸。该保护系统大大提高了机组事故处理的自动化水平和可靠性。

2 保护系统的构成特点

2.1 独立的汽机联锁保护盘

各项保护都由继电器等设备采用硬接线实现，直观且可靠，其中主要采取以下几种继电器：

(1) SRD-N4SA(DC 110V)继电器；

(2) SRD-N8SA(DC 110V)继电器；

(3) SRLD-N4SA(DC 110V)继电器；

(4) DRS-N2(DC 110V)继电器；

(5) G3FD-102SN(DC 24 V)继电器。

2.2 可靠的双路冗余供电

多数继电器和控制电磁阀均使用来自DC110V PC1A段和DC 110V PC1B段的DC 110V电源，只有少数继电器使用经DC 110V降压后的DC 24 V电源。汽机联锁保护盘内的另一路AC 220V电源与其他柜一样，用于照明、风扇和维修。

2.3 逻辑回路的输入信号

逻辑回路的输入信号只有1种模拟量信号——主蒸汽温度输入，其余全部都是开关量信号。主蒸汽温度输入模拟量信号经变换和限值后输出3路开关量信号进入逻辑回路。开关量信号包括就地开关量仪表输出的参数越限接点信号，就地阀位行程开关接点信号，一些设备的电气状态信号，操作按钮发出的信号，以及来自SCS(顺序控制系统)，CCS（协调控制系统），BMS(电池管理系统)，DEH(汽轮机数字电液控制系统)，TSI(汽机监视保护系统)等的开关量信号。

另外，一些做重要保护触发信号的就地仪表，大部分采用“三取二”冗余接点形成，以提高保护动作的可靠性，防止保护回路误动或拒动。

2.4 逻辑回路的输出信号

逻辑回路的输出信号全部为继电器接点信号，包括送往DCS相关系统、保护系统的现场电磁阀以及MCC(电机控制中心)的指令信号。逻辑回路还将一些重要信号及跳闸信号送往DAS(数据采集系统)，以便为报警和事故分析所用。

2.5 汽机联锁保护逻辑

汽机联锁保护逻辑有15项内容通过汽机跳闸电磁阀跳机，有2项内容通过电超速电磁阀跳机。

3 汽机连锁保护

3.1 安全油压低保护

汽机复位后，当安全油压建立以后，一旦安全油压低，3个压力开关1PS-04707 A，B，C便动作，经“三取二”逻辑回路判断，产生1s的脉冲，使汽轮机跳闸。

3.2 发电机跳闸保护

在机组运行中，如果发电机出现内部故障或发电机跳闸条件满足联动汽机跳闸，则发电机跳闸保护动作。该信号来自电气系统继电保护盘。

3.3 机组自启停系统的汽机跳闸指令

在运用APS(机组自启停系统)进行机组停运时，满足停机条件后，由APS自动发出汽机跳闸指令，通过继电器T0514立即联动汽机跳闸。

3.4 汽机急停按钮

当运行人员根据运行工况认为需要停机时，可在UCD盘上同时按下汽机跳闸按钮，使汽机跳闸。

3.5 汽机无流量保护

汽机无流量保护有以下2种情况：

(1) 在发变组开关52G闭合(并网状态)时，出现左右高压主汽门全关且中压缸无进汽的情况；

(2) 当发变组开关52G闭合(并网状态)时，出现左右高压主汽门曾全开而此时又全关的情况。

在发生汽机无流量保护时，不仅可使汽轮机跳闸，还可送信号至发电机保护，联动发电机跳闸。

3.6 调门无负荷位置保护

在发变组主开关52G闭合(并网状态)时，如果出现左右高压调门无负荷位置的情况，便可发出命令使汽轮机跳闸。

3.7 电超速保护

当汽机DEH 3套测速装置A，B，C所测汽机转速大于额定转速111%，即汽机转速为3 330r/min时，经“三取二”逻辑组合后，电超速保护(EOST)信号成立，通过远方跳闸电磁阀励磁泄掉脱扣油，同时也使EOST电磁阀失磁，泄掉安全油。此EOST信号来自DEH。

3.8 DEH电源故障

在机组运行中，如果DEH的电源发生故障，则会发出命令使汽机跳闸。

3.9 锅炉主燃料跳闸保护

机组运行中，发生锅炉主燃料跳闸(MFT)以后，5 s后立即联动汽机跳闸。

3.10 轴振动保护

汽轮发电机主轴上共设有6对振动测点，通过这6对振动测量装置综合监视主轴的振动情况：

(1) 当测得任一轴的振动值超过0.125 mm时，保护回路发出“轴振动高”报警；

(2) 当测得任一点的轴振动值超过0.25 mm，且非同一点轴振动值超过0.125 mm时，延时3 s发出汽机跳闸命令，并发出报警信号。

3.11 凝汽器真空低低保护

“凝汽器真空低低”信号由3只测量凝汽器真空的开关经“三取二”逻辑回路组合形成。当2只及以上真空开关测得的凝汽器真空低于设定值500mm汞柱(0.066 MPa）时，立即发出“凝汽器真空低低”信号，使汽机跳闸。

3.12 轴承润滑油压低低保护

“轴承润滑油压低低”信号由3只测量汽机轴承润滑油压的压力开关经“三取二”逻辑回路组合而成。当2只及以上压力开关测得的轴承润滑油压低于设定值0.05 MPa时，立即发出“轴承润滑油压低低”信号，使汽机跳闸。

3.13 推力轴承磨损保护

“推力轴承磨损”信号由3只测量汽机推力轴承润滑油压的压力开关经“三取二”逻辑回路组合而成。推力轴承磨损得越厉害，油压越高，当2只及以上压力开关测得的推力轴承油压高于设定值0.55 MPa时，立即发出“推力轴承磨损”信号，使汽机跳闸。

3.14 主汽温度低低保护

“主汽温度低低”信号为当发电机负荷大于40%额定负荷，通过3只热电偶测量主汽温度，经过高低值限值H/L后，再经过“三取二”逻辑回路组合而成。如果有2只及以上热电偶测得的主汽温度低于440℃时，则延时5 s发出“主汽温度低低”信号，使汽机跳闸。

3.15 2台循环水泵全跳保护

机组运行中，如果2台循环水泵全部跳闸，便发出“2台循环水泵全跳”信号，使汽机跳闸。

综上，由于现代汽轮机组朝着大容量、高参数方向发展，其热力系统及本体结构也更加复杂，因此其保护系统也更加重要。在机组正常运行中，要求汽轮机保护系统对机组的各项监视均正确；当出现危险工况时，汽机联锁保护系统应能及时、准确、可靠动作，防止事故的发生和扩大，保证设备与人身安全。

2014-07-03。

张彩霞(1976-)，女，工程师，主要从事电厂热控专业技术工作，email：ljj197518@126.com。