大型火电机组汽轮机保护控制系统的改进

　　截至2008年底，河南电网的装机容量已突破4850MW，其中300MW以上大型机组为主力机组。但是，河南电网的建设滞后于电厂的建设，机组的非停事故仍然对局部电网产生较大的影响，并且带来经济损失和设备损耗。为此，在对河南省内机组的热工主保护功能进行可靠性评估的基础上，对汽轮机主保护控制中存在的问题提出了改进措施。

　　一、存在问题及改进措施

　　1.1轴承金属温度高

　　把推力轴承过分磨损、轴承油温度或金属温度过高作为报警信号，而某些机组将该信号作为停机保护控制信号，为单测点保护控制。机组运行中热电阻温度测量元件易受安装环境的影响而发生断线、短路、接线松动或接触不良等故障，大多数DCS的测点质量判断模块能够有效识别热电阻断线或短路故障，但对于热电阻接线松动或接触不良等表现为温度快速大幅跳变的故障，不具有测点质量判断及切除功能，使故障测点作为正常测点参与机组保护控制，从而造成保护误动事故。对此，在完善测点质量判断逻辑后，轴承金属温度高仍采用单点保护，推力轴承金属温度则采用N取2(N为推力轴承同一面的所有温度测点)方式。测点质量判断及保护控制逻辑见图1。

　　图1中，增加了温度变化速率超限自动切除功能，设置变化速率限值为15℃/S，若真实的瓦温升高速率超过此数值，即使保护动作，轴承可能也已烧毁。为了避免由于温度测点的接线松动或接触不良造成测量值大幅快速跳变而引发的保护误动事故，增加了幅值超限自动切除功能，增加了信号异常记忆功能，对测点坏质量、温度变化率和变化幅值及温度超限等进行报警。

　　1.2主蒸汽温度、再热蒸汽温度下降过快

　　为了防止汽轮机大轴弯曲、轴瓦烧损事故，在机组正常运行时主、再热蒸汽温度在10min内突然下降50℃则立即停机阁。由于大多DCS组态功能的限制，控制逻辑难以实现该保护控制功能，且控制方法也随机组的不同差别很大，因此大多数电厂仅将其作为报警功能。

　　由图2可见，2个主蒸汽温度测点全部为坏质量或偏差大，则保持坏质量之前的2选值，并发出坏质量报警，防止保护误动作。

　　1.3轴承振动大

　　大多汽轮机制造厂将汽轮机轴承振动大设置为单测点保护功能，但该测点因安装、线路或元件质量等问题极易受干扰而产生跳变，造成保护误动。为了避免保护误动，大多数机组在未并网前投入轴承振动大保护控制功能，并网后解除轴承振动大保护控制功能，使汽轮机运行存在安全隐患。对此，将轴承振动大单点保护逻辑修改为冗余保护，任一轴承振动测点达到高11值与任一其余轴振测点高1值相“与”延时25跳闸汽轮机。由于各制造厂的汽轮机监视仪表(TSD系统卡件功能相同，该控制逻辑宜在TSI系统中实现，否则可采用硬接线逻辑实现。同时，为了防止外部干扰，轴承振动测点延长电缆接头需进行绝缘处理，电缆屏蔽可靠且保证单点接地，电缆绝缘符合要求，远离动力电缆等。