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摘要：本文就某热电厂两起与发电机逆功率相关的停机事故，简要阐述了逆功率的概念及逆功率保护的功用，侧重分析了故障发生的原因，并结合电气岗位实际，从运行的角度对相关问题进行了探讨。
关键词：发电机；逆功率；改进措施
引言
某热电厂第三热电运行车间配置了两台自并励发电机，其额定功率25MW，属于小型发电机范畴，根据保护配置原则和其自身特点，对其进行了相关的保护配置。在其运行期间，相继发生两起发电机解列停机的事故，其中第一起为发电机逆功率动作，跳开发电机出口开关和灭磁开关，发电机停机。第二起发电机逆功率启动，热工保护联动跳发电机主油开关，发电机解列停机。两起停机事故均由发电机逆功率运行所致。停机导致了外供蒸汽负荷及电网运行的波动，给工业蒸汽和电网稳定造成了重大不良影响。下面通过对逆功率及其相关保护原理的介绍，结合实际事故案例进行原因分析和问题探讨。
1 两起事故的经过及原因分析
（1）主控室喇叭响，监盘人员报602开关跳闸，2#发电机停机。检查2#机保护机箱，来“逆功率动作”报文。对2#发电机本体及辅助回路进行检查，并未发现异常情况，初步排除了电气系统故障导致逆功率动作的可能，判断应为发电机失去原动力造成。经与汽轮机岗位人员核实，事故发生前，汽机值班员发现汽轮机DCS控制台有功表出现无指示故障，随即进行负荷调整。在调整过程中发电机逆功率保护动作时间达到定值60s，使发电机逆功率保护动作造成开关跳闸。在常规故障切机程序中，若为汽轮机系统故障，热工保护首先动作，关主汽门，同时向电气保护装置发切机信号，跳发电机出口开关及灭磁开关。若为电气系统故障致使逆功率动作，首先发逆功率信号，若经60s延时故障仍未消除则保护动作，跳发电机出口开关、灭磁开关，同时向热工保护发关主汽门信号。经查实，这次事故的原因是汽轮机主汽门发生故障自动关闭，热工保护未动作，所以也没有发切机信号，最终经逆功率保护关主汽门、切机。
（2）主控室铃响，运行人员检查发现2#发电机有功表指示降为零，无功功率表指示大幅升高，立即对无功负荷进行调整。调整过程中，事故报警喇叭响，主控盘“主汽门关闭”、“汽机保护动作”光字，发电机出口602开关绿灯闪光，确认开关跳闸，恢复开关操作把手后，检查2#机保护机箱，来“逆功率启动”报文信号，恢复逆功率信号。对2#发电机本体及辅助回路进行检查无异常情况。判定电气系统无故障，汽轮机部分经岗位人员检查，发现保安装置“危急遮断油门”杠杆松动而引起主汽门关闭，随后汽机岗位操作人员手动按跳发电机出口开关及灭磁开关。由于主汽门关闭与热工手动切机时间间隔小于60s，逆功率保护只启动，并未动作于跳闸出口。
2 发电机逆功率及逆功率保护概述
一般而言，发电机的功率方向应该为由发电机流向母线，但是，异常情况下发电机有可能为电动机运行，即从系统中吸取有功功率。所以，通常所说的发电机逆功率运行即为发电机因失去原动力、发电机失磁或因其它某种原因而从电力系统中吸收有功功率，转为电动机运行的一种特殊状态。这种工况对发电机本身并无危险，但对于提供原动力的汽轮机来说则可能导致尾部叶片过热，进而造成汽轮机事故，因此不允许在这种状况下长时间运行。需尽快将发电机灭磁、解列，避免造成汽轮机叶片损坏。因此发电机需配置逆功率保护。
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逆功率保护的原理，以南瑞继保RCS-985系列发电机变压器成套保护装置为例，逆功率保护输入量均为机端三相电压和三相电流，通过计算来判断功率的流向，其算法原理是：用三个对应相的电压与电流正序相量积的和来计算功率，且以发电机输出有功功率为正。在发电机外部任何故障情况下，对应每相的正序电压总是超前正序电流，超前角为等效阻抗角，即发电机输出有功功率。因此对于发电机正常运行及外部任何故障，该计算结果均为正；只有在发电机从系统吸收有功作为电动机运行时（不考虑发电机内部故障），该计算结果才为负值，从而启动逆功率保护。
3 相关问题探讨
从上面的分析可以看出，逆功率保护启动、动作均是由汽轮机主汽门关闭、发电机失去原动力所引起，逆功率保护启动或动作均正确，发挥了保护汽轮机不受损坏的作用，但本人所在的岗位对于发电机逆功率保护的配置是有待完善的：
首先，当发电机逆功率保护启动时，值班员应该能够在第一时间掌握报警信息，然后进行及时有效处理。但由于岗位上没有自动化后台，无法及时反映装置报警信息。
（1）“主汽门关闭”报警光字在主汽门发生故障自动关闭时，报警光字不亮。
（2）功率保护启动的信号也没有引到主控盘报警光字，只能在保护机箱内显示，从而延误了异常状况的判断和处理时机。
其次，两起逆功率运行状态，均是发电机在带有较高无功负荷下突然直接解列，根据国电发[2014]《防止电力生产重大事故的重点要求》中的规定：“在正常停机时，打闸后应先检查有功功率是否到零，千瓦时表停转或逆转以后，再将发电机与系统解列，或采用程序逆功率保护动作解列，严禁带负荷解列。”因此，直接接列停机不符合《防止电力生产重大事故的重点要求》中的规定。故一般应采取下列步骤：机组解列时，首先降低有功接近零，调节无功负荷，然后手动断开发电机主油开关。逆功率未达到动作时间而直接拉发电机出口开关使其解列，对电力系统来讲是有不利影响，原因是发电机由正常运行转入逆功率状态时，发电机由发出有功变为吸收有功，而励磁电流不变，所以发电机电压将自动升高，就是说发电机发出的无功功率自动增加。若此时拉开发电机出口开关，由于此时发电机发出的无功功率较高，将造成厂用电电压瞬间过低，对厂用设备产生较大冲击，可能造成厂用设备因低电压跳闸。
针对上述问题：
（1）应立即处理“主汽门关闭”报警光字在主汽门发生故障自动关闭时，报警光字不亮问题。
（2）同时建议将逆功率保护报警信号引至主控盘光字牌及汽机岗位DCS控制台；以方便监盘人员及时发现异常，并在逆功率动作切机之前迅速下调无功负荷，以使手动切机时减少对电力系统的冲击。
作为电气值班员，在逆功率信号发出后，应根据发电机无功功率的变化情况，手动调整发电机励磁电流，降低无功功率。同时也要特别注意厂用系统电压的变化情况，在发电机跳开后，及时调整主变压器分接头，保证厂用6kV系统电压稳定。
4 结束语
发电机配置合适的保护非常重要，可以迅速切除故障，保护发电机事故不扩大，不造成相关设备损坏。从我自备电站来看，逆功率保护是发电机动作次数最多的保护之一，而且动作均是由发电机失去原动力引起。可见发电机的逆功率运行状态属于比较常见的异常状况，发电机逆功率保护作为保护汽轮机组的一项安全策略，具有非常重要的实际意义，对于电气岗位而言，也应给予充分重视，机组发生逆功率故障时，在确保电力系统稳定的同时，还应积极与汽机岗位配合调节发电机负荷，将故障或事故的影响降到最低。
参考文献：
[1]继电保护和安全自动装置技术规程[S] .北京：中国电力出版社
[2]周继兵.我厂发变组逆功率保护分析[J].上海电力
[3]王友明.逆功率保护的运行问题及其对策[J]. 电力安全技术
论文作者:赵淑芳
论文发表刊物:《河南电力》2018年9期
论文发表时间:2018/10/22
标签：发电机论文; 功率论文; 动作论文; 汽轮机论文; 故障论文; 事故论文; 汽门论文; 《河南电力》2018年9期论文;