[發明專利]一種用于燃氣輪機發電機組的控制裝置及功率保護方法

有效

• 申請號: 201710597703.0
• 申請日: 2017-07-20
• 公開（公告）號: CN109286174B
• 公開（公告）日: 2020-10-20
• 發明（設計）人: 曹韋瑜
• 申請（專利權）人: 北京華清燃氣輪機與煤氣化聯合循環工程技術有限公司
• 主分類號: H02H7/06
• 分類號: H02H7/06
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩;李官

本發明提供一種用于燃氣輪機發電機組的控制裝置及功率保護方法，其中。控制裝置包括：控制器，以及分別與所述控制器連接的功率變送器、燃料控制閥線性位置變送器、功率因數變送器、功率保護單元；其中，所述功率變送器用于對發電機組實時功率進行測量并傳輸到所述控制器，所述燃料控制閥線性位置變送器用于對所述燃料控制閥的閥位進行實時監控并將監控數據傳輸到所述控制器；所述功率因數變送器用于實時地測量所述發電機組的功率因數并傳輸到所述控制器；所述控制器根據接收的數據啟動所述功率保護單元。本發明綜合考慮發電機低功率時多種關聯特性，從而實現發電機的逆功率跳閘控制。

技術領域

本發明屬于燃氣輪機控制技術領域，更具體涉及一種用于燃氣輪機發電機組的控制裝置及功率保護方法。

背景技術

逆功率運行工況就是發電機組的電動機運行方式，燃氣輪機發電機組逆功率保護的現有控制方法在國內目前屬于空白，國內的發電機組保護方案都是基于汽輪發電機組的保護方案，對于汽輪機，當由于某種原因使主汽門突然關閉或機組保護動作使主汽門關閉，如果發電機出口斷路器沒有跳閘，則發電機逐漸過渡到電動機運行狀態，即由向電網系統發出有功功率轉變為從電網吸收有功功率，拖著汽輪機旋轉，由于氣缸中充滿蒸汽，它與汽輪機尾部葉片摩擦產生熱，從而使汽輪機尾部的長葉片產生過熱而造成損壞，對汽輪機造成危害，因此通常情況下不允許汽輪機長期運行在此工況下，逆功率保護可以起到很好的保護作用，現有汽輪機逆功率保護是基于兩種情況：

1、當主汽門關閉時，在控制室內發出聲光信號。如果主汽門是誤關閉，則迅速進行恢復，機組即可正常運行。如果在規定時間內不能恢復供汽，則由值班人員將發電機組切除。

圖1為現有的主汽門關閉時的逆功率保護邏輯示意圖。采取電氣連鎖切除發電機斷路器的方法，當主汽門關閉后，引入主汽門關斷閥的輔助觸點經延時去切除發電機出口斷路器。當主汽門關閉后，如果發電機有功功率小于等于系統設置的逆功率繼電器整定值時，在時間內發出信號進行報警，值班人員密切關注功率變化，如果在t₁時間內發電機出口斷路器未跳閘，經過延時后在t₂時刻跳發電機出口斷路器并發送報警信號，t₁和t₂整定時間一般為0.5～1.5s。

2、裝設靈敏度高的逆功率繼電器保護裝置，帶時限動作于信號，經汽輪機允許的逆功率時間延時動作于解列發電機。

圖2為帶時限動作的逆功率保護邏輯，當發電機有功功率測量值小于逆功率保護動作整定值時，在初始t₁時間內發送報警信號，在t₂時間內發聲光報警信號并動作于發電機解列，該保護作為逆功率保護的后備保護，其報警及跳發電機出口斷路器整定時間較長，一般設置為10s～60s。

對于目前國內引進的主流F/E級重型燃氣輪機發電機組，其發電機逆功率保護設置如下：

圖3為發電機逆功率保護邏輯示意圖。控制系統檢測機組是否接收到停機信號，當接收到正常停機或者緊急跳機信號時，逆功率限制值設置為發電機額定功率的1.5％左右，當沒有接收到停機信號或者緊急停機信號時，逆功率限值設置為－1％發電機額定功率。將發電機逆功率限值與功率變送器高選值進行比較，當發電機功率變送器高選值小于逆功率限值時，延時2.5s跳發電機出口斷路器。

現有發電機逆功率保護在主汽門關閉時，如系誤動引起的關閉，在控制系統中沒有給出判斷條件及方法；如果系統確實需要正常停機或者緊急停機，控制信號已經發出而此時主汽門仍然沒有關閉造成拒動但發電機出口斷路器已跳閘，或者控制信號已經發出但主汽門未關嚴，此時雖然進汽不多，但發電機出口斷路器已跳閘都可能造成機組飛車的嚴重事故，對于燃氣輪機發電機組，如果燃料控制閥未關嚴，未燃盡物質有爆炸和著火的危險，缺少對汽門或者燃料控制閥閥位的檢測，無法可靠保證機組的安全運行。