摘 要： 发电机零功率切机装置用于汽轮发电机特别是大容量机组满载情况下因非发变组单元内继电保护动作发生功率突降为零时快速安全停机。大型汽轮机组由于其蒸汽参数高、流量大，转子转动惯量大，当机组满载情况下发生正向功率突降时，机组转速迅速上升、主变高压侧电压迅速升高，锅炉水位急剧波动；此时发变组保护不能动作，发电机不能灭磁、锅炉不能灭火，机组只能在调速器的调节下从超压、超频逐渐转变为低频过程，甚至可能出现频率摆动过程，对汽轮机叶片也有伤害。因此，当发生发电机正功率突降时，如不及时采取锅炉熄火，关闭主汽门、灭磁等一系列措施，必将严重威胁机组安全，甚至损坏热力设备。每台发电机配置一套发电机零功率切机装置。

关键词：正向功率 汽轮发电机组 超速

Abstract： Generator zero power cutter device used for steam turbine generator， especially the large capacity units carrying case for the hair become group cell relay protection movement happened sudden drop to zero power outage quickly and securely. Large steam turbine unit due to its high steam parameters， large flow， large moment of inertia of the rotor， when the unit load cases when the forward power fell sharply， unit speed rising rapidly， main transformer high voltage side voltage rise rapidly， boiler water level volatility； At this time a variable group cannot action of protection， the generator can not destroy magnetic， boiler fire， only under the regulation of speed governor from overpressure and overclocking gradually transformed into low frequency process， may even frequency oscillation process， also has harm for turbine blade. Therefore， a sudden drop when the generator is power， if not take timely boiler flameout， close the main valve， put out a series of measures， such as magnetic unit will be a serious threat to security， even damage the heating equipment. Each generator configuration a generator set zero power cutter device.

Keyword： Forward power： turbo-generator set： speeding

中圖分类号：TM621 文献标识码：A 文章编号：1003-9082（2016）08-0263-02

引言

当发电机组发生正功率突降时，机组转速会迅速上升、主变高压侧电压也会迅速升高，锅炉水位急剧波动。此时由于一般的机组保护不能动作，发电机不能灭磁、锅炉不能灭火，将会造成汽轮机超速。故当发生汽轮机组正功率突降为零时，如不及时采取锅炉熄火，关闭主汽门、灭磁等一系列措施，必将严重威胁机组安全，甚至损坏热力设备，因此需要在发电机组加装发电机零功率保护装置，提高发电机组运行的安全性。

下面以内蒙古大唐国际托克托发电公司（简称托电）11、12号机为例，11、12号机组采用发电机-变压器组方式分别接入220kV升压站， 220kV升压站采用双母线接线方式，220kV双回出线经云中变接入蒙西网。由于大唐国际再生资源新建220kV变电站，破口接入原国云220kVⅠ、Ⅱ回线路，切改后系统为大唐国际再生资源220kV变电站经新云Ⅰ、Ⅱ回线路接入云中220kV变电站，经国新Ⅰ、Ⅱ回线路接入国能电厂220kV变电站。

为防止对侧线路跳闸时本侧断路器未跳，导致汽轮机超速，需要在11、12机组加装发电机功率突降保护。

一、保护原理

发电机组正常运行时会稳定运行在系统所要求的出力点上，发电机端电压、电流、有功功率不会发生明显变化。当系统扰动时，发电机组发出的有功功率值将发生变化，当发生小扰动时，其产生的功率缺额会根据机组的频率调整特性自动进行调整，系统中的任一台机组的机端功率均不会发生明显的变化；当发生大的干扰时，如发生振荡，当振荡中心处于发电机组内部时发电机组的机端功率将发生功率值的大幅摆动，此时经历的时间过程较长，而发电机组发生甩负荷时电气一次系统突然断开，其发出有功功率会在极短的时间内降至低功率值，此时发电机功率突降保护快速判断发电机组处于电磁功率不能送出的工况，其动作出口后必须快速关闭主汽门防止机组转速飞升。

零功率切机功能在下列起动与判定条件均满足时保护动作：

1.发电机电压或频率突增方式起动；

2.装置起动前发电机有功功率大于定值1；

3.发电机有功功率小于定值2；

4.主变220kV侧电流在20ms内下降变化量大于定值；

5.发电机侧相电流有两相小于定值；

6.主变220kV侧和发电机侧正序电压大于定值；

7.主变220kV侧和发电机侧负序电压小于定值；

图2中，ΔUt1表示主变侧正序电压突增量，ΔUf1表示发电机侧正序电压突增量，f表示发电机侧频率，Δf表示发电机侧频率突增量，PG表示发电机侧有功功率，ΔIt1和ΔIf1分别为主变侧和发电机侧电流突降量，Ita、Itb和Itc为主变侧电流，Ifa、Ifb和Ifc为发电机侧电流，Ut1和Uf1分别为主变侧、发电机侧正序电压，Ut2和Uf2分别为主变侧、发电机侧负序电压。

二、功率突降保护装置相关参数

1.额定电气参数

频 率： 50Hz

直流电源： 220V，110V 允许偏差： +15% ，-20%

交流电压： 57.7V，100V，300V

交流电流： 1A，5A

过载能力： 2倍额定电流，连续工作

20倍额定电流，允许10S

100倍额定电流，允许1S

250倍额定电流，允许0.5周波

功耗：交流电流： < 1VA/相（In=5A），<0.5VA/相（In=1A）

交流电压： < 0.5 VA/相

直 流： 正常<15W，跳闸<25W

2.主要技术指标

保护投入功率定值： 10%-100%Pn

正序电压突增定值： 0.1-20V

发电机频率突增定值： 0-10Hz

正序电流突降定值： 0.1-10A

低功率定值： 0.1-50%Pn

正序电压定值： 40-60V

负序电压闭锁定值： 0.1-20V

延时定值： 0-10.0s

电压定值误差： ±2.5%或±0.2V

电流定值误差： ±2.5%或0.02In

延时定值误差： ±1%定值+40ms

三、实施方案分析

1.改造前期准备工作

1.1编写11、12号机功率突降保护屏改造方案以及作业指导书。

1.2由工作负责人编写功率突降保护屏改造电缆清册并绘制改造图纸。

1.3由专业技术人员计算功率突降保护定值，下发正式定值单，并审核批准。

2.屏柜安装

2.1 测量新保护屏尺寸，在11、12机组电子间内发变组保护相邻间隔内备用槽钢位置上立新屏。

2.2使用配套螺丝将保护屏固定，并将保护屏与地角焊接，保证屏柜接地正常。

3.电缆敷设、回路接线

3.1 功率突降保护第一组交流电压量取自发变组保护A屏内发电机机端TV01，在发变组保护A屏内相应端子排盘外引出PT二次电缆至功率突降保护屏发电机机端电压输入端子。

3.2功率突降保护第二组交流电压量取自发变组保护A屏内主变高压侧TV04、05经电压切换装置后的交流电压量，在发变组保护A屏内相应端子排盘外引出PT二次电缆至功率突降保护屏主变高压侧电压输入端子。

3.3功率突降保护第一组交流电流量取自发变组保护A屏内发电机机端电流TA07，在发变组保护A屏内将相应端子排短连片打开，分别在盘外引出CT二次电缆至功率突降保护屏发电机机端电流输入端子，将保护装置输出电流端子用短连片封住，并将发变组保护A屏内N线转接到此端子排上，将此端子排接地。

3.4功率突降保护第二组交流电流量取自发变组保护A屏内主变高压侧电流TA17，在发变组保护A屏内将相应端子排短连片打开，分别在盘外引出CT二次电缆至功率突降保护屏主变高压侧电流输入端子，将保护装置输出电流端子用短连片封住，并将发变组保护A屏内N线转接到此端子排上，将此端子排接地。

3.5功率突降保护动作后开出全停矩阵，分别为：高压出口I、高压出口II、关注汽门1、关注汽门2，、跳灭磁开关1、跳灭磁开关2、高厂变A分支出口、启动A分支快切、高厂变B分支出口、启动B分支快切。以上接点分别经本屏对应的出口压板后分别接至发变组保护C屏相应的出口端子排上。

3.6依据电缆清册敷设电缆，合理利用旧电缆，电缆走向符合要求。

3.7用专用绑线将电缆固定，然后进行接线工作，接线要规范，号头及电缆牌标识清楚。

3.8接线完毕后，依据审核图纸进行查线工作，回路要反复核查。图纸与实际不符时要做好记录，及时修改图纸。

3.9确认回路正确后，进行端子排螺丝紧固，并再次测量回路绝缘良好。

4.装置调试

4.1测量确认装置电源及空开无短路故障方可上电。

4.2观察装置运行正常，无异常报警。

4.3进行模拟量采样，采样值与实际值误差符合要求。

4.4依据正式定值单进行保护装置调试，检验装置逻辑出口正确。不丢项，不漏项，试验结果符合要求，并做好记录。

4.5装置调试完毕后，定值核查并打印存档。

5.装置传动

5.1使用继电保护校验仪在端子排通入与故障情况相符电压、电流量。

5.2确认保护装置出口正确，压板功能良好。

5.3故障录波器启动正確，DCS系统报警正确。

四、装置应用后效果

当输出线路出现故障停电后，零功率保护装置能够迅速切换厂用电并对发电机灭磁，同时作用于汽机紧急跳闸，避免发电设备和热力设备的损坏，使设备运行的可靠性又提升了一个台阶。

参考文献

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[2]扬文超，李莉.断面零功率情况下大型发电机组安全控制方法[J].电力安全技术，2009，3（11）：62-64.

[3]吴跃明.发电机组对电网稳定的适应能力分析[J].华东电力，2004，32（10）：15-18

作者简介：白水灵，女，（1988.4-）蒙古族，大学本科，内蒙古通辽，助理工程师，研究方向：继电保护。