某电厂1号机组发电机有功功率变送器输出波动导致机组负荷变化原因探究

滕亮

摘要：本文对某火电机组发生的一起机组有功功率突变的原因进行分析，并提出防范措施及优化建议，以避免有功功率扰动对机组运行安全造成不良影响，对类似事件的预防具有一定借鉴意义。

关键词：发电机 有功功率变送器 机组停运 原因和措施

引言

发电机功率变送器是电力系统中非常重要的作用于发电厂的控制设备，其性能和功效会影响发电机的正常运行，是电力系统中非常重要的部件.如果发电机功率变送器发生故障，会造成机组负荷发生突变，导致电气一次设备产生故障.而这些因素会直接导致发电机组设备中其他的部件在运行中发生异常，同时使其他主要设备发生参数变化，这将会直接导致发电机组给水量触发保护机制，触发保护机组解列.本文根据实际情况，讨论发电机功率变送器发生故障导致机组停运的原因，同时提出相应的方案，以减少当机组停运时产生的不良后果及损失。

一、工程概况

某电厂装机2×1010MW超超临界湿冷机组，采用海水二次循环方案，规划容量4×1000MW，并留有扩建余地。#1机组于2016年07月底投产，#2机组于2016年11月投产，至今已运营4年。

二、设备情况

变送器采用的是国电南自生产的NZ2-WD-3有功功率变送器，事件发生前运行正常，2021年5月进行投产后首次A级检修，对8路发电机有功功率变送器完成校验，对校验不合格的第1路（DCS1用）、第3路（DCS3用）、第8路（TDM用）的变送器进行更换。

三、事件发生前工况及经过及处理

09时19分，1号发电机功率1由676MW突降至360MW，汽机高调门由38%突开至100%。汇报值长，检查机组各主要参数稳定。此时，DEH系统处于负荷控制方式，功率回路输出激活状态即流量总指令三选小选择功率回路控制汽轮机调门开度），压力回路在限压控制方式。机组负荷目标值维持跳变前的674MW，实际功率的降低使DEH系统的流量总指令由72%提升至105%（功率回路输出由72%升至105%，压力回路输出由84%升至105%），高调门开度从37%升至98%，维持机组运行。

09时22分，维护部专业人员接运行人员通知，DCS调节的第一路、DEH调节的第二/三路的发电机有功功率出现跳变，从700MW跳变至360MW。

09时26分，维护部专业人员到达1号机组汽机电子间，检查发现第一路发电机有功功率变送器（DCS1用）、第四路发电机有功功率变送器（备用）、第五路发电机有功功率变送器（DEH1用）、第六路发电机有功功率变送器（DEH2用）的UAB线电压采样为0（正常应为101V）、UCB电压电压采样为101V，用万用表测量三相对地电压均为58V，以上4路发电机有功功率变送器采用发电机2PT的第一组星形绕组。

09时30分，通过BI方式手动降低机组负荷，09：38 机组负荷710MW，调门由100%关至34%稳定。

09时44分，发电机功率1点由360MW恢复至610MW，同时发电机功率1、2、3点功率同时降至430MW，汽机高调门由34%降至13%。主汽压力快速上升，手动降低燃料量、给水量，压力继续升高，手动紧急停运B磨煤机，主、再热器压力最高32.18MPa/7.17MPa后降低。此过程DEH功率回路出由78%变为58%，压力回路输出由70%变为59%，导致功率回路输出激活（即流量总指令三送小选功率回路控制汽轮机调门开度），机组负荷目标值跟踪机组实发功本条件不满足（压力回路激活），机组负荷目标值由355MW升至409MW后保持，由于实际功率大于目标值，流量总指令从70%降至34%，汽轮机调门由33%关至13%，实发功率由670MW降至430MW，实际压力由19.7MPa升至32MPa。

09时44分第一路发电机有功功率变送器（DCS1用）、第四路发电机有功功率变送器（备用）、第五路发电机有功功率变送器（DEH1用）、第六路发电机有功功率变送器（DEH2用）的UAB线电压采样自行恢复正常，数值101V，DCS调节的第一路、DEH调节的第二/三路的发电机有功功率输出与其他有功功率变送器一致。

四、原因分析：

1、直接原因分析：

发电机有功功率变送器UAB电压采样数值为0，导致第一路发电机有功功率变送器（DCS1用）、第四路发电机有功功率变送器（备用）、第五路发电机有功功率变送器（DEH1用）、第六路发电机有功功率变送器（DEH2用）输出减半，出现功率波动。

2、间接原因分析：

根据故障现象，专业初步判断为2PT的第一组星形绕组本体以及二次回路（包含电缆、端子）、变送器存在异常，导致UAB电压采样数值为0。

3、整改防范措施：

利用1号机组临停机会，对2PT的第一组星形绕组进行特性试验;利用1號机组临停机会，对2PT的第一组星形绕组二次回路（包含电缆、端子）进行检查，重点排查端子有无松动、电缆绝缘;利用1号机组临停机会，对8路有功功率变送器进行校验，不合格的进行更换;利用机组检修机会，对发变组变送器进行优化改造。

五、处理方案

1号机组发电机有功功率变送器在2021年12月21日、2021年12月22日先后两次出现输出跳变的情况，造成参与DCS调节的第一路发电机有功功率、DEH第二/三路发电机有功功率跳变为实发功率的一半，影响DCS侧以及DEH的正常调节，危害机组的安全运行。目前2号机也存在类似隐患。为彻底消除该隐患，特编制处理方案：

1、2号机组发电机有功功率变送器改造优化方案

将目前1、2号机组发变组变送器屏使用的常规模拟式变送器更换为智能变送器。智能发电机变送器能同时接入两组发电机机端电压（不同的两组 PT）、机端电流（保护级和测量级），当发生 PT 断线和 CT 断线时，自动切换到未断线的那一组 PT和CT，解决传统功率变送器发生断线后功率失真的问题。

按照该方案，发电机PT接入只需按照现场目前使用的两组发电机PT直接接入;发电机CT接入除按照目前使用的7LH接入外，再将送故障录波器3LH（保护级）CT接入;调研系统内采用智能变送器的火电机组均是按照此方案设计。

参考文献

[1]杨涛，黄晓明，宣佳卓 .火电机组有功功率变送器应用分析.中国电力.2016，49（6）

[2]刘义.机组有功功率变送器回路分析及改造.《中国设备工程》.2020年第24期