浅议某发电厂“2017.5.23”#2机组跳闸事故原因及整改措施

浅议某发电厂“2017.5.23”#2机组跳闸事故原因及整改措施

侯永昶

（宁夏银星发电有限责任公司宁夏回族自治区银川市灵武市750408）

摘要：浅要分析了某发电厂新投运的上海汽轮机厂制造的670MW超超临界汽轮机，由于电压跌落引起发电机功率突降，满足调速系统中负荷快切（KU）功能动作定值，KU功能触发汽轮机高调门和中调门突然全关，全关后导致锅炉主蒸汽压力上升，导致锅炉灭火。对其原因进行分析，给出整改措施。以期能对有类似保护的机组的安全稳定运行有借鉴意义。

关键词：超超临界机组；上海汽轮机厂超超临界汽轮机；KU（功率负荷不平衡保护）保护

某电厂建设两台2×670MW超超临界燃煤发电机组，锅炉为东方电气集团东方锅炉股份有限公司设计制造的超超临界参数变压直流炉、一次再热、平衡通风、紧身封闭布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构Π型锅炉。配置的是2×670MW超超临界汽轮机是由上海汽轮机有限公司（STC）与西门子西屋公司联合设计制造。汽轮机型式：超超临界、一次中间再热、三缸两排汽、单轴、间接空冷凝汽式机组、七级回热抽汽；两台机组相继于2017年1月份相继通过168进入商业运行！2017年5月27日某发电厂新建#2机组跳闸，作为目前火电发电厂运行的主力型机组，本次机组跳闸跳闸经过及原因分析探讨如下，对国内同类型的机组具有很好的借鉴作用。

一、事件经过

11:13:24，#1机组运行参数为：发电机出口负荷638.65MW，主蒸汽压力为26.8MPa；#2机组运行参数为：发电机出口负荷645.3MW，主蒸汽压力27.02MPa。11:13:25，两条出现星州I、II线3U0电压瞬间突变（某发电厂录波器检测到持续时间为50ms）；我厂两套安稳装置同时启动，0ms后复归。11:13:25，星州I、II线C相电压突降为零，C相电流突升。11:13:25，星州I、II线断路器（7511、7522）动作启动，5ms后复归。11:13:25，#2机组DEH系统采集到的发电机出口功率信号发生突变（645.3MW降至301MW）,触发了#2机组汽轮机调速系统“短甩”功能（即“KU”保护），引起#2汽轮机高调门和中调门突然关小，汽轮机进汽量骤减，导致负荷最低降至18.77MW。11:13:27，#2机组由于汽轮机高调门和中调门突然全关，锅炉主蒸汽压力由27.01MPa快速上升至29.8MPa时PCV阀全开，并于11:13:38升至30.45MPa，锅炉MFT动作值（30.05MPa），锅炉灭火。7、11:13:27，协调解除（自动切除）。11:13:39，#2机组锅炉MFT引起汽轮机跳闸。11:13:40，#2机组汽轮机跳闸引起发电机程序逆功率保护动作，#2机组发电机跳闸。

二、原因分析及说明

1、#2机组跳闸的直接原因：

随后与功率变送器厂家进行技术咨询，并由其进行功率变送器单相电压失去试验并出具实验报告，结果证明当单相电压失去后，功率变送器计算并输出的功率值为原功率值的一半。

当负荷波动率大于300MW/s时触发“短甩”功能（“KU”保护），“短甩”功能的目的是为了防止发电机故障时，汽轮机进气量过大造成汽轮机“超速”，因此快速关小高调门和中调门属正确保护动作。

由于电压跌落引起发电机功率突降，满足调速系统中负荷快切（KU）功能动作定值，KU功能触发汽轮机高调门和中调门突然全关，全关后导致锅炉主蒸汽压力上升至30.05MPa，满足锅炉MFT动作值，导致锅炉灭火；锅炉MFT引起汽轮机跳闸；汽轮机跳闸引起发电机程序逆功率保护动作，发电机跳闸。

2、#2机组跳闸的间接原因：

星州I、II线3U0电压瞬间突变，星州I、II线C相电压突降为零，C相电流突升，#2机组DEH系统采集到的发电机出口功率信号发生突变，DEH侧检测到功率突变，达到限值时触发了#2机组KU保护动作（DEH系统采用西门子公司T3000控制系统，机组实际负荷测量值求微分以检测负荷的变化速率，当负荷变化率大于300MW/s时KU动作），KU回路触发后快速关闭高调阀、中调阀，减少汽轮机的进汽量，快速平衡电网负荷，降低汽轮机转速飞升量，导致主蒸汽压力升高至30.05MPa，机组跳闸。

3、#1机组说明：

同一时刻，银星电厂#1机组功率信号也发生了变化（638.65MW降至536.75MW），由于某厂#1、2机组DCS系统为独立控制系统，由于星州I、II线3U0电压瞬间突变持续50ms，根据DCS历史趋势，#1、2机组DCS系统均扫描到了线路电压突降，但扫描周期不同步，#2机组扫描到了最低点，而#1机组未扫描到最低点，因此#1机组“KU”保护未达到动作限值，没有发生汽轮机高调门和中调门大幅度关小情况，#1机组未受影响。

1、#1机组“KU”保护未动作趋势

2、#2机组“KU”保护动作趋势

三、整改防范措施

经与功率变送器厂家和上海汽轮机厂自控中心技术人员充分沟通，并经厂内各专业技术人员讨论决定采取措施如下：

当电网瞬间故障时，为了有效避免“KU”保护（即发电机功率负荷不平衡保护）先于安控切机动作，对#1、2机组DEH控制逻辑做以下修改：

1、通过提高功率波动率的动作值，将功率波动率修改为＞625MW/s，以有效避免在发生类似今天出现的电网电压单相瞬时故障时“KU”保护动作，造成机组跳闸。

2、增加当汽轮机转速＜3018rpm时，“KU”保护功能切除，以避免电网电压瞬时故障时“KU”保护动作，造成机组跳闸。

3、增加当汽轮机转速＞3060rpm时，直接触发“KU”保护，以保护汽轮机安全。

四、试验验证

5月28日，某发电厂与中国电科院专家一起，对跳机原因进行了复核，并且对防范措施的有效性进行了试验验证，情况如下：

1、确认KU保护在电网瞬时故障期间误动是#2机跳闸的直接原因；

2、验证了防范措施的有效性：在机组转速低于3018rpm时，功率突变不会导致KU动作；在机组转速超过3019rpm时，功率突变可以触发KU动作；在机组转速超过3060rpm时，KU动作。

3、核查了#1机的防范措施，与#2机一致，原则上可以达到#2机组同样的效果。