电网合环引起燃机跳闸事故分析及改进

1、电网合环引起燃机跳闸事故分析及改进武建国杨忠君内蒙古包钢钢联股份有限公司动供总厂摘要:钢企产能扩大后，导致企业电网结构日益复杂。不同于供电公司大网结构的灵活 多变，企业电网受带载率高、自备机组多、短路容量小等多方面因素限制。通过 对一起因电网合环操作引起的燃气轮机跳闸事故的分析，探讨了保护设置的合 理性并提出在现有电网结构下的改进意见。关键词：燃机;跳闸保护优化;负荷快速下降;合环操作;作者简介：武建国（1985-）,男，本科学历，工程师，现从事热能动力生产技 术管理工作。收稿日期：2017-07-21analysis and improvement of gas turbine trippi

2、ng accident caused by loop closing of power gridwu jianguo yang zhongjunthe power supply pla nt of baotou iron and st eelgroup;abstract：the capacity expanding of baotou steel in recent years has resultcd in increasingly complex structure of entcrprisc power grid. different from the flexible struetur

3、e of large networks of power supply companies, the power grid of enterprises is limited by many factors such as high carrying capacity, various self-provided generating units and small short circuit capacity. through analysis of a gas turbine tripping accident caused by power grid loop closing opera

4、tion, the :rationality of current protection sctting is discussed and improvement suggestion under the cxisting power grid structure is put forward.keyword：gas turbine; optimization of tripping protection; rapid load drop; loop closing operation;received： 2017-07-21前言包钢现有钢铁产能1650万t,已经形成了 100万k w供电能力

5、。现有220 k v 枢纽变电站3座，形成三角式稳定供电结构。包钢动供总厂共有4台三菱m701s (da)型燃气-蒸汽联合循环机组，其中1、2机组分别于2008年9月2日和11 月24 口进入商业运行，通过屮燃i、ii回送入81变110 k v系统。3、4燃机 分别于2015年2月11日、2016年4月3 h并网运行，3燃机通过稀燃i回并入 82变110 k v系统，由于82变上级包西500 k v变未投入运行，4燃机通过稀 燃ii回并入82变110 k v系统，并通过83-82联络线送入83变系统，供电网 络结构示意见图e1事故经过2017 年 3 月 31 r 08 时 12 分 56 秒

6、，4ccpp 发电机组发出 “gen power rapid drop trip”信号，发电机保护动作，燃机跳闸。经对发电机外部检查，未发现异常。图1燃机供电网络结构示意图下载原图跳机后，查找系统参数如表1。表1 2017年3月31日发电机跳机数据下载原表从数据上看，发电机功率瞬间下降19 mw,超过负荷急降跳机逻辑保护设定的15 mw 并延时 0.2 s,保护动作无误(见图 3 gcc-241 “gen pow-er rapid drop trip”)，属于合理跳闸范畴。2事故原因分析跳机期间，82变电所正在进行合环倒负荷，合环前82变运行方式为：中稀ii回 带110 k v h母运行，五稀

7、h冋带2、4主变带110 k viv母运行。图2发电机功率曲线下载原图图 3 逻辑 gcc-241 “gen power rapid drop trip”下载原图图4合环前中稀ii回电压59. 45 v,电流170 a,电压电流夹角135° 下 载原图图5合环前稀燃ii回电压61 v,电流400 a,电压电流夹角164。 下载原 图图6合环前五稀11回电压:60 v,电流:117 a,电压电流夹角：-171°下载原图图7合环后屮稀ii回电压60 v,电流300 a电压电流夹角:39.5° 下载原 图图8合环后五稀ii回电压59. 7 v,电流240 a电压电流夹角

8、:168.7°下载原图图9合环后110 k v ii-iv母联情况，电压60 v,电流250 a电压电流夹角:39.6° 下载原图根据故障录波仪记录，82变电所110 k v ii-iv分段合环后800 ms4ccpp跳机。 综合数据判断，事故原因为82变电站110 k v ii、iv母并列期间导致原110 k v ii、iv母电压发生变化，4ccpp所在110k v iv母电压由61 v变为60 v （二 次有效值），折算到发电机出口侧，电压下降240 vo由于电压变化，导致发电 机增发无功，有功下降，机端视在功率计算值与发电机转速计算功率值偏差为 19 mwo现有燃机逻

9、辑保护设定无法躲过电网电压波动。3跳闸保护及合环操作优化3.1燃机保护优化如图3所示，gcc-241 “gen power rapid drop trip”逻辑保护的原理是为了防 止燃机负荷降速过快超过15 mw （10%额定负荷）而设定，其设定的快速增减速 率均为150 mw/min,可以很好地避免正常加减负荷（3. 1 mw/min）、机组快速 甩负荷（runback, 137 mw/min）不触发保护，同时配合md3 （并网）信号，乂 避免了发电机解列时触发保护。但未考虑电网波动对系统影响因素。而口我们认为，机组uip联锁保护中有“燃机负荷不平衡跳机”保护，岀口为 “燃机火焰丢失跳闸”，

10、设定当发电机负荷-汽轮机负荷-20%,即30 mw时触发 跳闸，其保护原理是当系统检测的发电机功率信号与根据主蒸汽压力折算的汽 轮机负荷岀现差值，当岀现负值时，系统默认为燃机不工作，即熄火，从而触 发保护。鉴于以上原因，我们将gcc-241中逻辑设定做如下修改:sg006、sg007定值由 ri/rd=150 改为 ri/rd=300;0nd002 保护定值由 t=0. 2 s 修改为 t二 1 s。3. 2合环操作条件优化因82变电站110 k v ii母电源属81变系统，83变电站110 k v iv母电源属 83变系统，两系统并列条件设定为：电压幅值差5 v,角度5。，频率0. 2 hz,事 故后为避免81变系统与83变系统合环操作对系统造成更大冲击，将8