????? 由圖可知, 一次中間再熱的汽輪機組在下述情況下, 運行參數(shù)進入圖中陰影區(qū), OPC動作。
1)利用當(dāng)機組甩負(fù)荷時, 汽機中壓缸參數(shù)滯后發(fā)電機參數(shù)的特性, 即檢測到中壓缸進汽壓力所代表的汽機瞬時功率大于發(fā)電機電流所代表的發(fā)電機功率60%, 表示機組已處甩負(fù)荷狀態(tài),OPC動作;
2) 當(dāng)汽輪發(fā)電機組轉(zhuǎn)速達(dá)到額定轉(zhuǎn)速的107%時, 它亦表示機組已處甩負(fù)荷狀態(tài),OPC動作;
3) 在以上兩種邊界狀態(tài)中間的任何落在陰影區(qū)的狀態(tài),OPC動作。
OPC動作, 汽輪機的高、中壓調(diào)節(jié)汽門將脫離正常的負(fù)荷控制而瞬間關(guān)閉, 防止甩負(fù)荷導(dǎo)致汽輪機跳閘。動作后,機組的功率、轉(zhuǎn)速瞬間返回非陰影區(qū), OPC 隨即恢復(fù), 高、中壓調(diào)節(jié)汽門立即接受負(fù)荷指令進行控制。
???? 4.3 OPC保護成功的核心
????? 汽輪發(fā)電機組具有OPC功能
1)首先是保護機組使其在甩負(fù)荷瞬間,汽輪機轉(zhuǎn)速控制在危機保安器動作前,不至跳閘;
2)對于處電網(wǎng)中的一臺機組,重要的作用是,從100%負(fù)荷甩至廠用電負(fù)荷運行;
3)對于寶鋼電網(wǎng)一臺機組,存在寶鋼網(wǎng)孤立運行的可能,則要求從100%負(fù)荷甩至某一負(fù)荷運行。
對于后兩者,要求在發(fā)電機組在如此的擾動過程中,維持在一定周率內(nèi)運行,要做到非常之困難。但它確是發(fā)電和用戶兩端的要求:
發(fā)電設(shè)備:根據(jù)汽輪機低壓轉(zhuǎn)子的末級葉片進入共振帶,振動應(yīng)力劇增引起葉片斷裂,固對機組運行周率有嚴(yán)格限制,如寶電機組47.5Hz-大于47.0Hz僅允許運行1min。 電網(wǎng)用戶:大型的泵與風(fēng)機等機械設(shè)備,如寶鋼1期,功率為7.5MW的高爐鼓風(fēng)機為保護葉片進入共振帶而斷裂的整定值是48.5 Hz 0.1 sec 跳閘。
可見,OPC保護成功的核心在于,在負(fù)荷劇變時,既要瞬時關(guān)閉汽輪機高、中壓調(diào)節(jié)汽門,精確限制轉(zhuǎn)速飛升,又要瞬時有控制地開啟高、中壓調(diào)節(jié)汽門來適應(yīng)電網(wǎng)負(fù)荷要求,任何毫秒級延遲引起的低周率,將導(dǎo)致OPC 動作的實質(zhì)性失敗。
這對該保護涉及的各個系統(tǒng),如對壓力、電信號等傳感器,對電磁閥、E/H轉(zhuǎn)換器等執(zhí)行器,對汽輪機整個液壓系統(tǒng)的響應(yīng)時間、回滯曲線等調(diào)節(jié)性能,提出了極高的要求,對控制邏輯的響應(yīng)時間與邏輯的周密性更是無須再提。
???? 4.4 寶鋼電廠OPC保護動作的案例
???? 4.4.1 電網(wǎng)330事故
1988年3月30日,寶山地區(qū)蘊藻浜變電站發(fā)生220kV母線短路,該點正處保護死點,導(dǎo)致蘊站全停,即造成2215線路過負(fù)荷拉閘, 使寶鋼電網(wǎng)與系統(tǒng)解列。寶鋼電廠1、2號 機組負(fù)荷從660MW突降至250MW,由于汽輪機組OPC保護動作,成功帶寶鋼孤立電網(wǎng)運行。當(dāng)時電網(wǎng)系統(tǒng)如圖4:
圖4:1988年寶鋼與上海電網(wǎng)連接結(jié)構(gòu)圖
以當(dāng)時2號機組動作過程,結(jié)合故障后的實動試驗,分析看其過程。當(dāng)日13點57分電網(wǎng)故障,瞬間機組負(fù)荷從330MW急減至200MW,轉(zhuǎn)速以115r/min/sec的加速度飛升,達(dá)到汽輪機液壓調(diào)速保護OPC系統(tǒng)的輔助調(diào)速器動作值,(其整定值為加速度大于60- 120r/min/sec,轉(zhuǎn)速大于3060r/min), 0.7sec后,汽輪機高、中壓調(diào)門關(guān)閉,該過程周率最高至51.5Hz , 輔助調(diào)速器動作1.3sec后恢復(fù),由于執(zhí)行機構(gòu)的滯后作用,調(diào)門實際關(guān)閉1.7sec。有200MW負(fù)荷的作用,使負(fù)加速度達(dá)120 r/min/sec,至使最低轉(zhuǎn)速達(dá)2886r/min, 造成瞬間最低周率48.1Hz,導(dǎo)致寶鋼電網(wǎng)重要設(shè)備低周率保護動作跳閘。
此案例說明,OPC正確動作,不但機組未跳閘,并且還過渡到孤立電網(wǎng)運行,這在一定意義上已相當(dāng)成功。但由于液壓調(diào)速保護系統(tǒng)的動態(tài)特性尚不能滿足330MW-0-200MW 的過渡過程設(shè)備對周率的要求,造成用戶設(shè)備跳閘。所以該系統(tǒng)仍需完善。
???? 4. 4. 2 電網(wǎng)813事故
1999年8月13日帶寶鋼三期負(fù)荷運行的新寶鋼變電站,220kV PT 故障,聯(lián)鎖正、付母保護動作,導(dǎo)致新寶變電網(wǎng)與系統(tǒng)電網(wǎng)解列。寶鋼電廠兩臺發(fā)電機組,0號燃?xì)廨啓C組與正值調(diào)試高峰的3號機組,與系統(tǒng)解列,帶寶鋼3期孤立電網(wǎng)運行。當(dāng)時系統(tǒng)如圖5:
圖5:1999年新寶變3期電網(wǎng)結(jié)構(gòu)