浅析某9E燃气轮发电机保护国产化的可行性

2015-03-25苏州工业园区蓝天燃气热电有限公司孙沿涛

电子世界 2015年24期

关键词：燃机微机保护装置

苏州工业园区蓝天燃气热电有限公司孙沿涛

苏州工业园区蓝天燃气热电有限公司孙沿涛

阐述了某燃机电厂燃气轮发电机保护在电力系统运行中的不足，介绍了对该发电机保护实施的改造，改造后提高了机组保护的可靠性，保证了电力系统及机组的安全稳定运行。

燃气轮发电机保护；技术改造；DGT801C微机保护；经济性；可靠性

0 引言

在燃气燃机电力生产经营过程中，由于燃机、汽机、锅炉、电气等设备自身原因或者来自天然气输送管道、电力输送线路等外部的影响都有可能使电力系统运行发生异常或者故障。电力系统的突发事件一般有以下几种情况：一是局部系统发生过负荷、二是局部系统过电压、三是局部系统电力系统振荡，一般情况下可以通过电网调度或发电厂值班人员的正确处理比较快速的恢复正常状态。但在局域电力系统发生严重故障时，如果不能快速及时地进行有效隔离故障点，则有可能给局域电力系统带来更大的危害，很有可能造成局部电网全部停电，也给社会造成较大的负面影响。

(1)故障点产生很大的短路电流，将超过电气设备所能承受的电流值，产生的电弧会严重烧坏电气设备。

(2)局域电网电压将发生大幅度的下降，工业用户及居民用户的正常生活、工作遭到严重破坏，交通也将瘫痪。

(3)严重破坏9E燃机发电机并网运行的稳定性与可靠性。

(4)故障电气设备中流过较大的故障电流，使电气设备的使用寿命减少，甚至遭到严重破坏而报废。

为了全面确保在局域电力系统发生故障时，微机保护装置能够迅速、自动、有选择地将电气故障切除，保护装置的选择必须具有可靠性、灵敏性、快速性、选择性，方能确保机组或电力系统运行稳定。

1 改造的必要性

某9E燃机电厂的发电机保护装置为ELIN公司的微机保护装置，采用的是国外九十年代产品、保护模块相对分散，也比较独立。经过十多年运行管理后，虽经过技术人员的全力运营维护，但近几年来也发生了一些异常：

(1)保护装置元件老化严重，零漂偏离现象严重。

(2)保护功能模块只有1套，可靠性不高，不利于局域电网安全运行安全。

(3)接线繁杂, 容易造成误动或拒动。

(4)所有元件均为进口元件，备件订货时间长、价格高。

(5)保护装置采用国外九十年代的技术，功能单一、不能满足江苏电网的技术反措要求。

上述9E燃机发电机原保护装置存在的问题也日益突出；同时我国发电机保护装置已十分成熟，产品存在改造的必要性和可行性。

2 改造的可行性

根据该9E燃机电厂的实际情况，改造为该厂现投运#2、4汽轮发电机的DGT801C微机保护装置较为合适。

DGT801C微机保护装置由双电源供电模块、双CPU系统组成，CPU1保护系统和CPU2保护系统是完全相同的两套保护系统，但它们相互之间又完全独立、互不干扰。管理CPU实现了与两个保护装置CPU系统的信息互换和人机界面控制的共享，并与该9E燃机电厂DCS控制系统取得通讯。

此外，两个保护系统CPU之间通过物理隔离相互检验，以全面提高保护装置运行的可靠性和稳定性。两套保护中的主、后备保护不仅品种齐全，且彼此之间又相互独立，真正起到了主保护和后备保护相互应起的作用。单套保护装置投入运行，即可满足《防止电力生产事故的二十五项重点要求》中的相关条款，其可靠性满足N 一1要求。

通过多方收集应用成功案例和运行实践，DGT801C保护装置与ELIN保护装置相比较，有许多优点：

(1)可靠性高，ELIN保护原理不如DGT801系列保护原理完善，例如失步保护，就存在极大误动的可能。

(2)DGT801C微机保护装置中文界面方便管理,维护调试更方便，从而缩短维护时间。

(3)能与厂家签订协议，实现备件零库存。

(4)DGT801C微机保护装置更符合江苏电网的要求、售后服务好。

综上四点，DGT801C微机保护装置在国内是一套比较先进的保护设备，装置运行的可靠性高、运行稳定性好、维护量也比较低。因此，此项保护装置改造在技术上是可行的。

9E燃机发电机DGT801C微机保护装置由一个保护屏组成，可代替原来保护柜放在燃气轮机控制箱内。

(l)本次技术改造中，可采用原来的TA、TV回路。其中TV一1由保护回路、计量测量和电压试验端子盒共用。因此查出TV一l出线的源头并接至新加装的电压端子排TV一1进线侧，保留至试验端子和有、无功变送器的回路, 并将它们与至9E微机发电机保护装置的TV回路并接至电压端子排TV一1出线侧。TV一2为电压自动电压调节器用，而DGT801C微机保护装置不需要TV一2，同样其相应出线的源头接至新加装的电压端子排TV一2进线侧，保留至自动电压调节器的回路并将其接至电压端子排TV 一2出线侧。同样，9E燃机发电机中性点侧差动TA1、发电机出口开关侧差动TA7的源头接至新加装的电流端子排TA1，TA7的进线侧，将DGT801C微机保护装置至燃气轮机TCC控制间的电流回路分别接到电流端子排TA1，TA7的出线侧。其相应的后备保护TA2已接至电流端子排TA2的进线侧。因此只要将DGT801微机保护装置至9E燃气轮机TCC控制间的后备保护电流回路接到电流端子排TA2的出线侧即可。定子接地回路输人量取自中性点变压器的输出。

(2)DGT801C微机保护装置至燃气轮机控制系统的报警信号不变。

(3)取消中间出口继电器86G1，改用DGT801C微机保护装置出口。

(4)拆除其他多余的连线。

3 技术改造的经济性

该9E燃机发电机保护装置技术国产化投资费用合理，改造后的运行、维护费用与国外的保护装置降低显著，并且技术改造工期相对较短，可以利用机组大小修机会进行技术改造，不会影响机组全年运行小时数。

随着国产微机保护技术的进一步完善和技术改进，使用国产微机保护的运营与维护成本大大低于进口保护装置运维成本，并且现在的微机保护装置插人式模块已成熟、其备品备件齐全，更换更简单、更方便，大大降低了设备运行维护费用。

4 技术改造目标

通过保护装置技术改造后，9E燃机发电机各项保护均能达到各项试验特性良好，其主、后备保护逻辑回路及动作特性校验良好，保护定值校验到位，其动作可靠、稳定，出口传动性能良好，各跳闸、功能压板投退、信号指示均正确，传动各跳闸回路均正常。并在其投入运行后，性能稳定、状态良好，完全能满足9E燃气轮发电机组及电网安全运行的需要。

(1)电气二次设备外部接线简单明了，降低了因接线错误而可能造成保护装置误动或拒动，装置的可靠性得到全面提高，9E燃气轮发电机组的安全性也进一步提高。

(2)调试维护方便，大大缩短了定检时间间隔，9E燃气轮发电机组可以在短时恢复备用，保证了9E燃机电厂不会因为设备检修或试验而影响安全生产及经济运营。

(3)DGT801C微机保护装置采用2块保护CPU主板，正常运行时2块保护CPU主板均动作时保护才出口，也就是常说的二取二保护动作，保证保护装置不误动，当有1块保护CPU因故退出运行时，另一块保护CPU动作即出口，也就是常说的一取一保护动作，保证了不拒动，提高了保护装置的可靠性，保证了正常运行时9E燃机电厂的安全运行。

(4)继电保护装置的投退可以通过投、退相应的保护出口功能压板来操作，操作性方便、可靠、容易，同时杜绝了软压板操作的不安全因素。

(5)当发生设备故障时，可以及时查看事件记录及故障波形，方便异常事件原因分析，迅速排除故障点，使9E燃气轮发电机组迅速恢复健康运行。