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                                                     關鍵詞：保護系統；閉環；設計；改進方案

    田志云（1971－）
男，山西省晉城人，92年畢業于山西省太原電力學校熱控專業，現就職于山西晉煤集團金朐股份公司成莊熱電廠。

    汽機保護是火力發電廠一個十分重要、不可或缺的組成部分，對提高機組的可靠性和安全性具有十分重要的作用。其意義在于，當設備發生某些可能引發嚴重后果的故障時，及時采取相應的措施加以保護，從而轉化故障，停機待修，避免發生重大設備損壞和人身傷亡事故。同時向現場工作人員提供完善的故障診斷功能，便于事故分析。

1     問題的提出

    成莊熱電廠由邯鄲煤炭設計院設計，容量為3×6000KW，采用青島汽輪機廠生產的C6-3.43/0.49-6000汽輪機，機械保護有軸向位移和離心飛錘兩項，另設計有常規繼電器保護，含潤滑油壓過低、冷凝器真空過低、軸向位移過大、發電機故障聯動四項，如圖1所示，當保護條件出現時，跳閘回路動作，使機組磁力斷路油門線圈帶電，保安油壓泄掉,主汽門關閉，機組停運。

    本保護系統設有光字牌回路，用于對保護信息進行報警、記錄，1#機組于97年11月投產，2#機組于97年12月投產，投產三年來，機組運行比較平穩，沒有發生安全事故。99年7月，1#發電機組做電氣聯動汽機實驗，由于走錯間隔，導致2#發電機組跳閘，操作者在事發的瞬間也及時意識到操作失誤，因此，保護系統存的問題并沒有及時暴露出來。

    2000年7月30日晚，1#機組并網10分鐘后，機組發生跳閘，經查證當時情況為機控室出現的光字牌顯示“自動主汽門關閉”、“發電機故障”、“軸向位移過大”、“冷凝器真空過大”四個信號，電氣主控室出現的光字牌為“自動主汽門關閉”、“汽機聯動”兩個信號。經對汽機保護回路，發電機保護回路詳細檢查測試，確認完好。進行事故分析，由于雙方控制室都有對方的聯動信號出現，汽機和電氣均相互認定責任在對方，但是在硬件設備和人員操作上都沒有發現任何問題。8月31日晚，2#機組檢修完后啟動并網，20分鐘后跳閘，同樣的現象又重演了一遍，立即組織人員對2#機組所有的機械式保護以及繼電器保護回路進行了更為詳細的檢查，仍就無法找到問題的癥結所在。事發第二天，事故責任人因無法承受巨大的心理壓力，主動交待：機組并網以后，在投主抽的過程中，操作不慎，使汽機真空低于保護值，機組自動跳閘汽，且兩起事故均系同一班組同一責任人所為。

2     問題分析

    現在的問題是，責任方在汽機，而保護回路為什么在汽機和電氣兩側，同時互發聯動信號呢？難道保護回路存在問題，筆者從原理圖做一分析，如圖1、圖2所示。

圖1  汽機保護聯動示意圖

    當CJ帶電的同時，其常開接點閉合，使發電機保護回路接通，將發電機解列，另一常開接點向主控室送出“汽機聯動”信號，發電機解列以后，保護出口繼電器接點BCJ閉合，J3繼電器帶電, 其常開接點向機控室送出“發電機故障”信號。

    經查設計院圖紙，回路所采用的行程開關為LX3-11H，BCJ和 J3為中間繼電器JZ7-62。根據繼電器有關規定，JZ7系列閉合時間規定在30ms之內，根據青汽廠家說明書規定，自動主汽門閥桿完全落下允許時間在1s之內。經測試，JZ7-62閉合時間為20ms，LX3-11H閉合時間為980ms，J3和BCJ聯動時間在50 ms 之內，使得XC還沒有閉合之前，J3已經帶電，即J4-2、J4-3未打開之前，J3-2、J3-3已經閉合，導致ZM磁力斷路油門電磁線圈要進行二次帶電。從電氣側分析，當BCJ故障閉合時，通過CJ的聯動作用，BCJ同樣要進行二次帶電。實際上，汽機和電氣兩個控制室聯鎖保護回路構成了一個閉環，汽機側和電氣側任一方出現故障，兩側控制室均要出現對方的聯動信號，任一方即是起點又是終點，這就是原設計中存在的問題，使得無法準確斷定責任方，事故無法進一步分析，給事故責任者提供了賴以推托的借口。

3     解決辦法

    針對保護回路存在的上述問題，對其進行了技術改進，其基本思路為：斷開閉環，在發電機聯動汽機回路中增加一個接觸器CJ0 ,將其單獨與J4繼電器常閉接點串聯，取J4接點J4-4、J4-5，CJ0的接點CJ0-1、CJ0-2與CJ接點并聯使用，改造后的原理圖如圖3所示。

圖3  改造后的汽機保護原理圖

    仍以潤滑油壓過低為例分析，當PIS-237閉合后，汽輪機跳閘的同時，發電機也跳閘， 通過BCJ閉合使J3-2、J3-3閉合， CJ0接觸器的接點閉合使ZM帶電吸合，機控室顯示的光字牌為“潤滑油壓過低”和“發電機故障”，電氣主控室顯示的光字牌為“汽機聯動”。當發電機保護條件出現時，BCJ閉合，發電機跳閘的同時汽輪機也跳閘，汽機控制室出現的信號僅為“發電機故障”。這樣，在汽機控制室，有僅有“發電機故障”出現時，即可認定責任方位于電氣；有“發電機故障”+另一信號出現時，即可認定責任方在汽機，故障診斷即為另一信號，當故障位于電氣時，主控室絕對不會出現“汽機聯動”這一信號。

4     應用效果

    該方案于2005年8月1日實施，機組啟動前實驗：汽機聯跳發電機，汽機控制室出現相應的“被試驗信號”和“發電機故障”光字牌亮，發電機聯跳汽輪機，僅出現“發電機故障”光字牌亮。

    該方案實施兩年多以來，至今未出現保護拒動、誤動的情況，2006年8月1日，汽機人員在調整軸向位移油壓時，鎖母松脫，瞬間失去安全油壓，汽機保護動作，出現的光字牌為“軸向位移過大”“發電機故障”兩個信號，診斷為故障位于汽機側。在線故障的發生，再一次驗證了改進回路在故障診斷方面的可靠性。經過此次改進實踐，保護回路的可靠性和報警記錄功能進一步得到了完善，大大提高了機組的安全性能，截至目前，該系統故障率為零，為成莊熱電廠機組的穩發滿供奠定了良好的基礎。