浅谈发电机逆功率保护定值整定

蔡哲

摘 要：本文章介绍逆火力发电机组功率的作用，分析了逆功率保护实际中出现的问题，探讨了经过保护整定来保证逆功率保护正确动作的方法。

关键词：发电机;逆功率;定值整定

一、逆功率保护作用和原理：

发电机正常运行时功率方向应该为由发电机流向母线，但是由于各种原因导致失去原动力，功率方向变为由系统流向发电机，发电机变为电动机运行，这就是逆功率运行，这种运行工况对发电机并无影响，但是对汽轮机而言，由于没有蒸汽流入，汽轮机的转动将会使内部形成严重的鼓风摩擦，造成汽轮机末级叶片会超温损坏、低压缸排汽温度升高，低压缸整体向上膨胀后转子中心上移，在轴承座位置不变的情况下引起机组振动。所以发电机设有逆功率保护，当逆功率达到一定值时，发电机的保护动作，或动作于发信号或动作于解列跳闸。发电机功率用机端三相电压、发电机三相电流计算得到。

现在的发电机保护一般都配备逆功率保护和程序逆功率。逆功率保护只计算发电机功率，当发电机发生逆功率并达到逆功率保护的定值时，经短延时动作与信号，经长延时动作于解列跳闸。程序逆功率经主汽门接点闭锁和发变组断路器位置接点闭锁，当发动机断路器在闭合状态下，主汽门关闭接点动作时，发动机功率达到程序逆功率保护的定值时，保护装置经短延时动作于解列跳闸。

二、定值整定原则

（1）逆功率保护动作功率整定：

P op= K rel （P1+ P2）

式中K rel为可靠系数，取 0.5～0.8;

P1为汽轮机在逆功率运行时的最小损耗，一般取额定功率的 2%～4%;

P 2为发电机在逆功率运行时的最小损耗，一般取P2=（1-η）P gn，η为发电机效率，一般取98.6%～98.7%，P gn为发电机额定功率。

逆功率应根据实测的逆功率进行计算，当无实测值时可整定为（0.5～2）%的额定有功。

（2）延时整定

逆功率保护，不经主汽门触点闭锁，延时 15s 动作于信号，动作于解列时，根据汽轮机允许的逆功率运行时间，一般取 1～3 分钟。

程序逆功率，经主汽门触点闭锁，延时 0.5～1.5s 动作于解列。

三、实际应用中出现的问题：

现在投运的大型汽轮发电机，多采用逆功率保护去启动程序跳闸回路。机组停机动作的顺序是运行人员调整汽轮机使发动机有功功率接近于零时，手动打跳汽轮机主汽门，主汽门闭合接点传至发变组保护装置。保护装置检测到发电机出现逆功率状态，经程序逆功率保护短延时动作于发电机解列跳闸。在实际应用中有多台机组发生主汽门跳闸后程序逆功率不动作，发电机由运行人员打跳或经过长延时后才动作解列跳闸。造成这种情况的原因主要有两方面：

1、汽轮机的主汽门有两个高压主汽门和两个中压主汽门组成。每个主汽门开关有电磁阀控制的液压系统进行开合。由于机械密封程度的不同，造成主汽门的接点虽然已经闭合，但仍然有少量高压气体进入汽缸内做功，加上汽轮机及发电机的惯性，造成机组的实际逆功率可能很小，没有达到程序逆功率的定值。因此造成程序逆功率不动作。

2、主汽门关闭信号是由DCS传至发变组保护。在DCS内由两高压主关位置和两中压主关位置经过逻辑运算后输出，逻辑运算由两高压主关位置开关与，两中压主关位置开关与，然后二者相或后输出。由于电磁阀液压系统动作特性不一样，造成四个位置开关接点不能同时闭合，当时间差过大时就会造成DCS传至发变组的主汽门关闭信号迟迟无法动作。某电厂的660MW机组就曾发生过因左中压主开关位置接点比另外的三个主开关位置延时30秒才闭合。这时机组已经运行在逆功率状态，但发变组保护因没有主汽门关闭信号没有到，造成程序逆功率保护不动作。

四、逆功率定值整定对程序逆功率保护正确动作的影响。

程序逆功率可靠动作与主汽门的密封性和主汽门接点的动作特性有直接的关系，为了防止主汽门关闭不严造成程序逆功率不动作可以将逆功率定值调小一些。河南某电厂600MW机组曾多次发生停机时因主汽门关闭不严，造成程序逆功率保护不动作。将程序逆功率的定值由1.2%调至0.8%后，程序逆功率没有发生拒动现象。

而逆功率的定值过小会造成在机组并网是由于发电机频率稍低于系统频率，并网后功率方向短时由系统流向发电机，造成逆功率保护误动。随着继电保护装置和自动控制系统的升级换代可以很好的避免这类事件发生。因为微机准同期装置合闸时有发电机频率大于系统频率的要求，不会发生逆功率现象。并且汽机DEH逻辑中有发电机并网自动加负荷功能，并网后会快速增加负荷，使发电机并网后立即带上正功率，而逆功率的延时15S发信，1分钟动作可以避免逆功率误动。程序逆功率动作时间虽然短但有主汽门关闭接点闭锁，并网时主汽门关闭条件不满足，程序逆功率不会误动。现在的发变组保护装置逆功率和程序逆功率可以分别整定，将程序逆功率的定值整定小一些，逆功率的定值整定大一些，可以更好的保證保护正确动作。

五、综述

综上所述，为了保证保护的正确动作，可以将逆功率保护和程序逆功率保护定值分别整定。程序逆功率保护可以整定为（0.5～0.8）%的额定有功，经主汽门触点闭锁，延时 0.5～1.5s 动作于解列。逆功率保护可以整定为（0.8～2）%的额定有功，不经主汽门触点闭锁，延时 15s 动作于信号。为了减少对机组设备的损坏和对系统的冲击，动作于解列时600MW以上机组取1分钟，600MW以下机组取2～3分钟。

参考文献：

[1]DL/T 684-2012.大型发电机变压器继电保护整定计算导则[S].

[2] PCS-985B发电机变压器组保护装置说明书