发电机断水保护的优化改进

发电机断水保护的优化改进

尹航极 马素红

内蒙古电力工程技术研究院， 内蒙古 呼和浩特 010010

摘要：本文就某电厂机组发电机“断水保护”就地“三取二”逻辑判断后由一组信号直接送出至发变组保护装置的单点保护的方式，参照《防止电力生产事故的二十五项重点要求》中 “保护信号应遵循从采样点到输入模件全程相对独立的原则”的要求，以及单点保护存在的保护误动和拒动风险情况，对断水保护提出了回路优化改进方案，实现了继电保护装置输入信号与采样点的全程相对独立和“三取二”逻辑判断功能，有效降低了保护误动和拒动风险，为机组安全稳定运行提供了有利保障。

关键词：断水保护；单点保护；可靠性

引言

对于机组单点保护情况存在的问题，有电力同行工作者进行了相关理论性研究^【1】和改进优化应用^【2-3】。这些研究和应用均从热工保护考虑，将信号送至热工DCS系统进行“三取二”逻辑判断后至DCS系统相应开出项，通过开出项再送至相应保护装置。

本文针对笔者所在公司所属各电厂14台330MW机组的发电机断水保护的单点保护方式的情况也进行了调查和分析，结合发电机断水保护原设计具体情况，借鉴同行业已有相关研究成果以及参照国家能源局2014年颁布的《防止电力生产事故二十五项措施》对热工重要主辅机保护的相关要求，从发变组保护回路考虑，在某厂对发电机断水保护进行了优化改进。不仅解决了前述相关研究中单点保护存在的误动和拒动的共性问题，也有效降低了以往研究中热工DCS机柜到发变组保护装置的电缆绝缘、端子排接线牢固性等受到长期运行及投运后各相关改造施工工程影响进而加大（对电缆绝缘破坏的风险），使保护误动和拒动的风险几率变大。实验和运行实践表明，优化改进后保护可靠性有效提高，为机组安全稳定运行提供了有利保障。

1 原发电机断水保护情况

1.1 原设计情况

本厂发电机断水保护设置为当定冷水短时间中断后，由备用定冷泵来恢复供水，如在设定的延时范围内（如30s）不能恢复正常则断水保护动作，立即解列跳闸停机，同相关研究针对的机组设置情况一样^[4]。

解列发电机保护通过如下方案来实现：发电机定子冷却水就地设置三个差压开关，取每个差压开关的两对接点引出，形成六组差压开关信号。就地差压开关信号接线设计图如图1。

图1 技改前发电机断水保护就地差压开关信号接线设计图

从设计图看出，由就地引出差压开关接点至就地端子排，通过端子排端子1、2、3短接；端子6、9、12短接；端子4、5短接；端子10、11短接；端子8、11短接，来实现六组信号就地实现“三取二”逻辑判断。“三取二”逻辑判断方式示意图如图2所示。

图2 技改前发电机断水保护就地差压开关信号“三取二”逻辑示意图

就地“三取二”逻辑判断后由一组信号送至发变组保护C屏“断水保护”开入项，经延时30s后发电机保护动作。

1.2 存在的问题

1）六组信号就地实现“三取二”逻辑判断功能后，送一组信号到发变组保护C屏，参照《防止电力生产事故的二十五项重点要求》中的“所有重要的主、辅机保护都应采用“三取二”的逻辑判断方式，保护信号应遵循从采样点到输入模件全称相对独立的原则”要求，发电机“断水保护”保护信号宜从就地到发变组保护C屏全程独立设计。

2）机组投运后由于环保要求、提高机组性能需求等，进行了多项技术改造工程，使得电缆层不可避免的受到一定程度的影响。若就地至保护C屏之间的电缆芯线出现断线或绝缘下降等情况，则可能导致保护拒动或误动情况。此外，保回路接线端子排由于长期运行或其它原因导致线芯接触不良等情况，则保护也可能拒动。以上情况均会给机组安全稳定运行带来不利影响。

2 回路的优化改进

2.1 优化改进后回路

回路优化改进参照二十五项反措要求，实现发电机“断水保护”保护信号从就地到发变组保护C屏全程独立设计和保护采用“三取二”的逻辑判断方式，即取发电机定子冷却水就地的三个差压开关中各一对点，引出三组差压开关信号“发电机断水保护1” “发电机断水保护2” “发电机断水保护3”直接送至发变组保护C屏，在保护C屏来实现“三取二”逻辑判断功能后送至 “发电机断水保护”开入项，延时30s后保护出口机组跳闸。

工程实施过程中，新增2根长度各为120米的规格为4*1.5mm²的控制电缆，由发电机断水保护就地开关到发变组保护C屏。新增3个扩展继电器，将就地送来的三组差压开关信号，扩展为继电器的6对接点输出，并通过6对接点实现“三取二”逻辑判断功能。

优化后发电机断水保护回路示意图及保护C屏“三取二”逻辑判断功能接线设计图如图3和图4。

图2 技改后发电机断水保护回路示意图

图3 技改后保护C屏发电机断水保护逻辑功能示意图

优化改进后，任一组芯线破损或断线情况，都因三取二逻辑不满足，不会误动或拒动。仅当两组线芯同时出现相同问题，才可能导致误动或拒动，此情况发生的概率较改造前极大降低，保护动作可靠性极大提高。

2.2 断水保护试验

（1）利用机组检修机会通过做定子冷却水手动调节门控制开度，逐渐减小定子冷却水流量，当差压低于13Kpa（该改造电厂设定值）即差压开关整定值时，差压开关动作延时大于发变组保护装置发电机断水保护整定值（30S）后保护装置动作于跳闸。确认优化后的发电机断水保护信号回路正确。

（2）拆除差压开关1的差压信号接点，重复上述试验，通过关手动门逐渐降低流量，至差压开关2、3开关动作；拆除差压开关2的差压信号接点，重复上述试验，通过关手动门逐渐降低流量，至差压开关1、3开关动作；拆除差压开关3的差压信号接点，重复上述试验，通过关手动门逐渐降低流量，至差压开关1、2开关动作.

现场模拟发电机内部堵塞断水情况，检测技改后的流量信号能够正确反映实际定子冷却水系统的运行工况，且断水保护满足三取二逻辑时C屏断水保护正确动作出口。

3 结语

本文通过对机组断水保护回路的优化改进，实现了保护更为可靠的“三取二”逻辑判断功能，同时有效降低了保护误动和拒动风险，进而有效提高发电机断水保护可靠性，为机组安全稳定运行提供有利保障。运行实践表明该优化改进方案有效、可行，同保护类型机组改进优化工作可参考进行。

参考文献：

[1]何栎.论机组重要设备的单点保护优化[J].自动化博览，2013(8):82.

[2]孙亚伟.热工单点保护的优化改造[J].电力安全技术，2018,9（20）:46-49.

[3]肖永亮.350MW超临界发电机断水保护系统的可靠性分析与改进[J].科技创新和导报，2016(8):78-79.

[4]赵银.发电机断水保护优化[J].科技与企业，2014(16):358.