0 引言

某廠 2 期為 2 臺 600 MW 燃煤間接空冷發電機組，2 臺機組的發電機型號均為 QFSN-600-2YHG，制造商為哈爾濱電機廠有限責任公司，額定容量 667 MVA，額定功率 600 MW，額定功率因數 0.9，額定電壓 20 kV。機組采用 600 MW 機組常用的水—氫—氫冷卻系統，即發電機定子線圈用水冷卻、而發電機的鐵芯和轉子線圈用氫氣冷卻。發電機定子冷卻水采用密閉式循環水，定子冷卻器采用開式循環水。

 

        在額定負荷下，定子繞組內冷卻水斷水，允許持續短時運行 30 s。為了確保斷水保護動作信號的可靠性，在定子繞組冷卻水進水管路中裝有 1 只流量孔板，并在定子繞組進、出水管路間裝有 5 只差壓開關。通過調整冷卻水進出水流量，測量 2/3 及1/2 額定水流量下定子繞組進、出水壓差，設定為差壓開關的報警值。DCS 系統實現邏輯及控制方式: 當定子繞組出現斷水時，其中的 3 個差壓開關發出報警信號至 DCS 系統，同時在 DCS 里“3 取 2”后延時 30 s，再通過 1 路硬接線方式送至電氣保護柜，發出定子繞組斷水報警信號，從而實現對定子繞組的斷水保護。

 

1 系統概況

        該發電機定子水冷卻系統為獨立的密閉式循環冷卻系統，其作用是采用連續的高純水通過定子線圈空心導線，從而冷卻發電機定子線圈及出線側套管，帶走線圈損耗所發熱量。發電機定子冷卻水是化學除鹽水，其通過電磁閥、過濾器進入水箱。水箱內的冷卻水通過耐酸水泵升壓后，送入管式冷卻器、過濾器，然后進入發電機定子線圈的匯流管，將發電機定子線圈的熱量帶出，再回到水箱，從而完成一個閉式循環。系統冷卻水主要流程為：定子冷卻水箱→定子冷卻水泵→定子水冷卻器→過濾器→發電機定子線圈→定子冷卻水箱，如圖 1 所示。

2 發電機斷水保護存在問題及應對措施

2.1 存在問題

        (1) 如圖 1 所示，5 個差壓開關 (80MKF01DP001-DP005) 的正、負壓側取樣管分別公用 1 個取樣點，只要管路或任一差壓開關發生泄漏，5 個開關將全部失效，安全風險大。

        (2) 該發電機定子繞組冷卻水壓力損失高差壓開關 (80MKF01 DP001) 所在 DCS 系統模件為80CKA05.AG107，所在通道為 CH12，其作用為當差壓大于 0.185 MPa 時 , DCS 系統報警，需降低定冷水泵出力，從而降低電耗。發電機定子繞組冷卻水流量低差壓開關 (80MKF01 DP002) 所在DCS 系統模件為 80CKA05.AG107，所在通道為CH20，其作用為當差壓小于 0.135 MPa 時，DCS系統報警，自動聯啟備用定冷水泵。發電機定子繞組冷卻水流量過低差壓開關 (80MKF01 DP003-DP005) 所 在 DCS 系 統 模 件 分 別 為 80CKA05.AG091，80CKA05.AG115，80CKA05.AG099，所在通道分別為 CH1，CH7，CH1，其作用為當差壓小于 0.085 MPa，經過 DCS 邏輯“3 取 2”后，送光字牌報警，同時延時 30 s 跳發電機。

 

2.2 應對措施

        (1) 該機定冷水流量保護為單點取樣，應改為多點取樣。

        (2) 該機定冷水流量保護為差壓開關，經常定值跑偏或開關被擊穿，應改為差壓變送器。

        (3) 邏輯方面：該機定冷水流量過低保護原先在 DCS 里“3 取 2”后延時 30 s，再通過 1 路硬接線方式送至電氣保護柜，容易誤動或拒動。應改為在 DCS 里“3 取 2”后延時 30 s，再送出 3 路硬接線的方式送至 ETS 柜，在 ETS 里“3 取 2”后再作保護，以此作為汽機跳閘的一個條件，保留原來的“DCS 送 1 路硬接線信號至電氣保護柜”。

 

3 測點取樣及邏輯改造方案

        將 5 臺差壓開關改為 3 臺差壓變送器，且為獨立取樣，采用模擬量信號實時監視發電機定冷水流量。模擬量信號在 DCS 系統里“3 取 2”平均后通過與設定值比較后送出相應的信號。其中，3 個跳發電機開關量信號通過硬接線送至 ETS 系統，在ETS 里“3 取 2”后再作保護，作為汽機跳閘的一個條件，確保發電機斷水后保護可靠動作。同時仍保留原來 AP805 至該發變組非電氣量保護裝置的接線，如圖 2 所示。

3.1 差壓開關改造

        將差壓開關更換為差壓變送器，每個差壓變送器的正、負壓側單獨取樣，相互之間沒有關聯，不會影響彼此，安全可靠。改造時首先將原先 5 個差壓開關拆除，并將所在 DCS 模件通道刪除，然后新增發電機定子繞組冷卻水差壓變送器（80MKF01DP101-DP103）所在 DCS 系統模件通道。所在模件分別為 80CKA05.AG027，80CKA05.AG/139,80CKA05.AG/147，滿足測點在不同的模件上的要求，所在通道分別為 CH9，CH11，CH1，可實時測量發電機定子繞組冷卻水差壓，在 DCS 邏輯里“3 取 2”后設定定值：當差壓大于 0.185 MPa 時，DCS 系統報警，需降低定冷水泵出力；當差壓小于 0.135 MPa 時，DCS 系統報警，自動聯啟備用定冷水泵；當差壓小于 0.085 MPa 時，光字牌報警，同時延時 30 s 跳發電機。

 

3.2 新增跳發電機 DO 通道

        在 DCS 中，新增跳發電機 DO 通道。新增發電機定子繞組冷卻水差壓信號分別送至 DCS 系統，在 DCS 邏輯里“3 取 2”后取定值（小于 0.085MPa），再分別送出 3 路開關量信號 (80MKF01DP001.XT01，80MKF01DP002.XT01，80MKF01DP003.XT01)。即發電機定子繞組冷卻水流量過低信號，經 DCS 系統輸出模件通道送出，3 路開關量信號所在模件分別為 80CKA05．AG131，80CKA05.BG/027，80CKA05．BG/075，可滿足測點在不同模件上的要求，所在通道分別為 CH15，CH6，CH6。

 

3.3 新增 ETS DI 通道

        在 ETS 中， 新 增 DI 通 道。 將 DCS 系 統 輸出模件送出的 3 路開關量信號 (80MKF01DP001.XT01，80MKF01DP002.XT01，80MKF01DP003.XT01) 分別送入 ETS 系統輸入模件通道。3 路開關量輸入信號所在模件分別為 80CKA19.AC004，80CKA19.AC005，80CKA19.AD004，同樣滿足測點在不同模件上的要求，所在通道分別為 CH4，CH12，CH12。

 

3.4 改造效果

        (1) 測量數值更加準確穩定，能夠實時監視定子冷卻水流量差壓的變化。

        (2) 若定子冷卻水流量差壓出現異常，能及時提醒運行人員采取措施，防止機組發生跳機故障。

        (3) 設備損壞率、維護率大大降低，經濟性大幅提升。

        (4) 既能防止誤動，又能防止拒動，提高了設備運行的可靠性，保證了機組穩定運行。

 

4 結束語

        該機組發電機斷水保護裝置改造是在不影響設備正常運行的情況下，在原設計理論基礎上進行的。取樣方式由單點取樣改為多點獨立取樣，裝置更加可靠；信號方式由單獨開關量改為連續模擬量，方便趨勢分析、及時預操作；硬接線由 1 路改為 3 路，即“3 取 2”，既可防止設備誤動，又可防止設備拒動，提高了設備運行的可靠性，保證了機組安全可靠運行。