发电机并网信号接线方式改进

发电机并网信号接线方式改进

罗晓斌

（冀建投寿阳热电有限责任公司 山西省 晋中市 045400 ）

摘要：冀建投寿阳热电有限公司通过增加并网断路器辅助触点数量、改进接线方式，大大提高了设备可靠性，实现安全运行，创造了良好的经济和社会效益。

关键词：并网、脱网、断路器、辅助触点

汽轮机数字电液控制系统（DEH）是电站汽轮发电机组重要的组成部分，是汽轮机起动、停止、正常运行和事故工况下的调节控制器。汽轮发电机机组在启动和正常运行过程中，DEH接收CCS指令或操作人员通过人机接口所发出的增减指令，采集汽轮机组的转速和功率以及调节阀的位置反馈等信号，进行分析处理，综合运算，输出控制信号到电液伺服阀，改变调节阀的开度，以控制机组的运行。

DEH 以下功能与并网信号密切相关；

（1）转速控制：机组在升速过程中（即机组没有并网），DEH控制系统通过转速调节回路来控制机组的转速，功率控制回路不起作用。在此回路下，DEH控制系统接收现场汽轮机的转速信号，经DEH三取二逻辑处理后，作为转速的反馈信号。此信号与DEH的转速设定值进行比较后，送到转速回路调节器进行偏差计算，PID调节，然后输出油动机的开度给定信号到伺服阀。此给定信号在伺服卡内与现场LVDT油动机位置反馈信号进行比较后，输出控制信号到电液伺服阀控制油动机的开度，即控制调节阀的开度，从而控制机组转速。升速时操作人员设置目标转速和升速率。

（2）功率控制：机组并网后，DEH控制系统便切到功率控制回路。这种情况下，负荷回路调节器起作用。DEH接收现场功率信号与给定功率进行比较后送到负荷回路调节器进行差值放大，综合运算，PID调节输出阀门开度信号到伺服卡，与阀位反馈信号进行比较后，输出控制信号到电液伺服阀，从而控制阀门的开度，满足要求的功率。

（3）控制回路之间的切换：DEH的两个控制回路(转速、负荷)是受机组的并网信号决定的。 当机组未并网前，DEH采用转速控制回路和转速PID对调门进行控制；当机组并网后，DEH 采用负荷控制回路和功率PID对调门进行控制。

（4）并网带初负荷：当同期条件均满足时机组并网，DEH立即增加阀门开度给定值，使发电机带上初负荷避免出现逆功率现象。

（5）一次调频功能：汽轮发电机组在并网后，为保证供电品质对电网频率的要求，通常应投入一次调频功能。机组投入一次调频的重要条件之一是机组已经并网，机组并网信号异常直接导致一次调频退出。

（6）甩负荷控制：当机组负荷开关突然分闸后，汽轮机转速超过103%则迅速动作超速限制电磁阀，关闭高、中压调节阀，当汽轮机转速下降至102%转速时，各调节阀将开始逐步打开到对应100%额定转速而汽轮机为空载时的开度位置，汽轮机将在此转速下运转直至再次并网。

随着科学技术的不断发展，火电厂汽轮机组越来越向大容量、高参数方向发展。作为汽轮机普遍采用的DEH控制系统的重要性越来越突出，DEH通过测量发电机负荷开关动作信号作为发电机是否并网、汽轮机是否带初负荷、控制回路在转速与负荷回路之间切换的必要条件，以及作为机组甩负荷逻辑的主要依据，需要信号的绝对可靠性。

冀建投寿阳热电有限责任公司两台机组采用的是东方电机有限公司空冷发电机型号为QF-350-2-20，发变组出口断路器采用的是现代重工（中国）电气有限公司550kV GIS断路器。发变组主接线方式为发电机主变压器断路器组一回500kV线路的“联合扩大单元接线”如下图所示：

两台机组分别经发变组出口断路器后共用一条500kV出线，线路重合闸为单相重合闸，5001断路器重合闸时间0.6S、5002断路器重合闸时间0.9S.

机组并网信号原设计接线方式由断路器3组常开辅助触点分别串联后送给DEH 3个信号，经3取2后输出如下图所示：

并网信号原设计接线方式存在的问题：1、由于DEH设置发电机脱网跳机保护，单相重合闸时会触发脱网跳机保护，使得保护误动作。2、机组并网时任意信号的任意相辅助触点不闭合，这一信号即无法可靠输出，任意两个信号无法可靠输出，DEH就无法判断发电机并网实现自动带初负荷功能，易使发电机逆功率跳闸。

调试期针对以上情况做了改进：1、辅助触点数量由3组增加到6组。2、每个信号又分别由3条支路并联而成。改进后的接线图如下：

改进后的接线单相重合重合闸时，任意并网信号都能保证一支路可靠输出DEH不会误动；断路器合闸时任意信号的其中一个辅助触点故障都不会使这一信号失效，只有当其中两个信号的6个支路全部无法输出时DEH才会无法实现并网带初负荷功能，拒动风险大大降低。

为了避免保护误动拒动问题的出现，必须重视设计审查工作。保护在设计上存在的问题。如果不能及时发现，在投入运行以后，迟早会出现故障。因此新建、改造项目的设计审查工作必须从严把关，对每一个环节、每一个功能都要认真检查、仔细核对。

把好设备的验收、投运关。现场施工、调试人员因责任心、技术水平的差别，要想确保设备投产后运行可靠，验收负责人和相关人员应切实负起责任，设备安装、调试过程中就应提前进入工作状态，监督检查现场施工人员的施工质量和所用材料是否符合相关标准，保护试验等关键环节安排专人全程监督。调试应严格按照规程规定进行，不得为赶工期减少调试项目，降低调试质量。竣工后，技术资料图纸、校验报告等应齐全，以便后期运维，合理安排检修。验收方应根据有关规程、规定及反措要求制定详细的验收标准，验收时间要保证合理，确保验收质量。增容改造后保护装置、控制电缆等未更换的情况下，二次接线改动后，也应进行试验，不能盲目的投入运行

。

通过采取以上措施冀建投寿阳热电有限公司成功发现并网信号存在的问题并改进了接线方式，成功解决了装置易误动、拒动的问题，大大提高了可靠性。#1机组于2023年07月19日通过168试运，#2机组于2023年10月27日通过168试运，公司实现了当年投产当年盈利，实现了良好的经济和社会效益。

参考文献：

[1]DL/T 684­­­—2018 ，大型发电机变压器继电保护整定计算导则[S]。

[2] GB/T14285—2023，继电保护和安全自动装置技术规程[S]。

[3]陈晓宣，汽轮发电机并网信号的采集和使用探讨，华北电力技术No3.2010