火电机组发电机断水保护装置异动及改造

王卫星

(大唐阳城发电有限责任公司，山西 晋城 048102)

火电机组发电机断水保护装置异动及改造

王卫星

(大唐阳城发电有限责任公司，山西 晋城 048102)

介绍了某火力发电厂机组发电机断水保护装置的系统结构和工作原理，为了确保热控保护系统的可靠运行，有效防止保护误动或拒动，对机组发电机断水保护装置进行优化改造。通过将差压开关更换为差压变送器，新增跳发电机DO通道等方法，使装置更加安全可靠。

发电机；断水保护装置；差压开关；差压变送器

0 引言

某厂2期为2台600 MW燃煤间接空冷发电机组，2台机组的发电机型号均为QFSN-600-2YHG，制造商为哈尔滨电机厂有限责任公司，额定容量667 MVA，额定功率600 MW，额定功率因数0.9，额定电压20 kV。机组采用600 MW机组常用的水—氢—氢冷却系统，即发电机定子线圈用水冷却、而发电机的铁芯和转子线圈用氢气冷却。发电机定子冷却水采用密闭式循环水，定子冷却器采用开式循环水。

在额定负荷下，定子绕组内冷却水断水，允许持续短时运行30 s。为了确保断水保护动作信号的可靠性，在定子绕组冷却水进水管路中装有1只流量孔板，并在定子绕组进、出水管路间装有5只差压开关。通过调整冷却水进出水流量，测量2/3及1/2额定水流量下定子绕组进、出水压差，设定为差压开关的报警值。DCS系统实现逻辑及控制方式:当定子绕组出现断水时，其中的3个差压开关发出报警信号至DCS系统，同时在DCS里“3取2”后延时30 s，再通过1路硬接线方式送至电气保护柜，发出定子绕组断水报警信号，从而实现对定子绕组的断水保护。

1 系统概况

该发电机定子水冷却系统为独立的密闭式循环冷却系统，其作用是采用连续的高纯水通过定子线圈空心导线，从而冷却发电机定子线圈及出线侧套管，带走线圈损耗所发热量。发电机定子冷却水是化学除盐水，其通过电磁阀、过滤器进入水箱。水箱内的冷却水通过耐酸水泵升压后，送入管式冷却器、过滤器，然后进入发电机定子线圈的汇流管，将发电机定子线圈的热量带出，再回到水箱，从而完成一个闭式循环。系统冷却水主要流程为：定子冷却水箱→定子冷却水泵→定子水冷却器→过滤器→发电机定子线圈→定子冷却水箱，如图1所示。

2 发电机断水保护存在问题及应对措施

2.1 存在问题

(1) 如图1所示，5个差压开关(80MKF01 DP001-DP005)的正、负压侧取样管分别公用1个取样点，只要管路或任一差压开关发生泄漏，5个开关将全部失效，安全风险大。

(2) 该发电机定子绕组冷却水压力损失高差压开关(80MKF01 DP001)所在DCS系统模件为80CKA05.AG107，所在通道为CH12，其作用为当差压大于0.185 MPa时, DCS系统报警，需降低定冷水泵出力，从而降低电耗。发电机定子绕组冷却水流量低差压开关(80MKF01 DP002)所在DCS系统模件为80CKA05.AG107，所在通道为CH20，其作用为当差压小于0.135 MPa时，DCS系统报警，自动联启备用定冷水泵。发电机定子绕组冷却水流量过低差压开关(80MKF01 DP003-DP005)所在DCS系统模件分别为80CKA05. AG091，80CKA05.AG115，80CKA05.AG099，所在通道分别为CH1，CH7，CH1，其作用为当差压小于0.085 MPa，经过DCS逻辑“3取2”后，送光字牌报警，同时延时30 s跳发电机。

图1 发电机定子水冷却系统

2.2 应对措施

(1) 该机定冷水流量保护为单点取样，应改为多点取样。

(2) 该机定冷水流量保护为差压开关，经常定值跑偏或开关被击穿，应改为差压变送器。

(3) 逻辑方面：该机定冷水流量过低保护原先在DCS里“3取2”后延时30 s，再通过1路硬接线方式送至电气保护柜，容易误动或拒动。应改为在DCS里“3取2”后延时30 s，再送出3路硬接线的方式送至ETS柜，在ETS里“3取2”后再作保护，以此作为汽机跳闸的一个条件，保留原来的“DCS送1路硬接线信号至电气保护柜”。

3 测点取样及逻辑改造方案

将5台差压开关改为3台差压变送器，且为独立取样，采用模拟量信号实时监视发电机定冷水流量。模拟量信号在DCS系统里“3取2”平均后通过与设定值比较后送出相应的信号。其中，3个跳发电机开关量信号通过硬接线送至ETS系统，在ETS里“3取2”后再作保护，作为汽机跳闸的一个条件，确保发电机断水后保护可靠动作。同时仍保留原来AP805至该发变组非电气量保护装置的接线，如图2所示。

3.1 差压开关改造

将差压开关更换为差压变送器，每个差压变送器的正、负压侧单独取样，相互之间没有关联，不会影响彼此，安全可靠。改造时首先将原先5个差压开关拆除，并将所在DCS模件通道删除，然后新增发电机定子绕组冷却水差压变送器（80MKF01 DP101-DP103）所在DCS系统模件通道。所在模件分别为80CKA05.AG027，80CKA05.AG/139, 80CKA05.AG/147，满足测点在不同的模件上的要求，所在通道分别为CH9，CH11，CH1，可实时测量发电机定子绕组冷却水差压，在DCS逻辑里“3取2”后设定定值：当差压大于0.185 MPa时，DCS系统报警，需降低定冷水泵出力；当差压小于0.135 MPa时，DCS系统报警，自动联启备用定冷水泵；当差压小于0.085 MPa时，光字牌报警，同时延时30 s跳发电机。

3.2 新增跳发电机DO通道

在DCS中，新增跳发电机DO通道。新增发电机定子绕组冷却水差压信号分别送至DCS系统，在DCS逻辑里“3取2”后取定值（小于0.085MPa），再分别送出3路开关量信号(80MKF01DP001. XT01，80MKF01DP002.XT01，80MKF01DP003. XT01)。即发电机定子绕组冷却水流量过低信号，经DCS系统输出模件通道送出，3路开关量信号所在模件分别为80CKA05．AG131，80CKA05. BG/027，80CKA05．BG/075，可满足测点在不同模件上的要求，所在通道分别为CH15，CH6，CH6。

图2 改造后的发电机定子水冷却系统

3.3 新增ETS DI通道

在ETS中，新增DI通道。将DCS系统输出模件送出的3路开关量信号(80MKF01DP001. XT01，80MKF01DP002.XT01，80MKF01DP003. XT01)分别送入ETS系统输入模件通道。3路开关量输入信号所在模件分别为80CKA19.AC004，80CKA19.AC005，80CKA19.AD004，同样满足测点在不同模件上的要求，所在通道分别为CH4，CH12，CH12。

3.4 改造效果

(1) 测量数值更加准确稳定，能够实时监视定子冷却水流量差压的变化。

(2) 若定子冷却水流量差压出现异常，能及时提醒运行人员采取措施，防止机组发生跳机故障。

(3) 设备损坏率、维护率大大降低，经济性大幅提升。

(4) 既能防止误动，又能防止拒动，提高了设备运行的可靠性，保证了机组稳定运行。

4 结束语

该机组发电机断水保护装置改造是在不影响设备正常运行的情况下，在原设计理论基础上进行的。取样方式由单点取样改为多点独立取样，装置更加可靠；信号方式由单独开关量改为连续模拟量，方便趋势分析、及时预操作；硬接线由1路改为3路，即“3取2”，既可防止设备误动，又可防止设备拒动，提高了设备运行的可靠性，保证了机组安全可靠运行。

1 电力行业热工自动化技术委员会．火电厂热控系统可靠

性配置与事故预控[M]．北京:中国电力出版社，2010.

2016-07-27。

王卫星(1979-)，男，工程师，主要从事火电厂热控设备检修与维护工作，email：wangweixing@yangchengpower.com。