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0 引言

某厂 2 期为 2 台 600 MW 燃煤间接空冷发电机组，2 台机组的发电机型号均为 QFSN-600-2YHG，制造商为哈尔滨电机厂有限责任公司，额定容量 667 MVA，额定功率 600 MW，额定功率因数 0.9，额定电压 20 kV。机组采用 600 MW 机组常用的水—氢—氢冷却系统，即发电机定子线圈用水冷却、而发电机的铁芯和转子线圈用氢气冷却。发电机定子冷却水采用密闭式循环水，定子冷却器采用开式循环水。

 

        在额定负荷下，定子绕组内冷却水断水，允许持续短时运行 30 s。为了确保断水保护动作信号的可靠性，在定子绕组冷却水进水管路中装有 1 只流量孔板，并在定子绕组进、出水管路间装有 5 只差压开关。通过调整冷却水进出水流量，测量 2/3 及1/2 额定水流量下定子绕组进、出水压差，设定为差压开关的报警值。DCS 系统实现逻辑及控制方式: 当定子绕组出现断水时，其中的 3 个差压开关发出报警信号至 DCS 系统，同时在 DCS 里“3 取 2”后延时 30 s，再通过 1 路硬接线方式送至电气保护柜，发出定子绕组断水报警信号，从而实现对定子绕组的断水保护。

 

1 系统概况

        该发电机定子水冷却系统为好立的密闭式循环冷却系统，其作用是采用连续的高纯水通过定子线圈空心导线，从而冷却发电机定子线圈及出线侧套管，带走线圈损耗所发热量。发电机定子冷却水是化学除盐水，其通过电磁阀、过滤器进入水箱。水箱内的冷却水通过耐酸水泵升压后，送入管式冷却器、过滤器，然后进入发电机定子线圈的汇流管，将发电机定子线圈的热量带出，再回到水箱，从而完成一个闭式循环。系统冷却水主要流程为：定子冷却水箱→定子冷却水泵→定子水冷却器→过滤器→发电机定子线圈→定子冷却水箱，如图 1 所示。

2 发电机断水保护存在问题及应对措施

2.1 存在问题

        (1) 如图 1 所示，5 个差压开关 (80MKF01DP001-DP005) 的正、负压侧取样管分别公用 1 个取样点，只要管路或任一差压开关发生泄漏，5 个开关将全部失效，安全风险大。

        (2) 该发电机定子绕组冷却水压力损失高差压开关 (80MKF01 DP001) 所在 DCS 系统模件为80CKA05.AG107，所在通道为 CH12，其作用为当差压大于 0.185 MPa 时 , DCS 系统报警，需降低定冷水泵出力，从而降低电耗。发电机定子绕组冷却水流量低差压开关 (80MKF01 DP002) 所在DCS 系统模件为 80CKA05.AG107，所在通道为CH20，其作用为当差压小于 0.135 MPa 时，DCS系统报警，自动联启备用定冷水泵。发电机定子绕组冷却水流量过低差压开关 (80MKF01 DP003-DP005) 所 在 DCS 系 统 模 件 分 别 为 80CKA05.AG091，80CKA05.AG115，80CKA05.AG099，所在通道分别为 CH1，CH7，CH1，其作用为当差压小于 0.085 MPa，经过 DCS 逻辑“3 取 2”后，送光字牌报警，同时延时 30 s 跳发电机。

 

2.2 应对措施

        (1) 该机定冷水流量保护为单点取样，应改为多点取样。

        (2) 该机定冷水流量保护为差压开关，经常定值跑偏或开关被击穿，应改为差压变送器。

        (3) 逻辑方面：该机定冷水流量过低保护原先在 DCS 里“3 取 2”后延时 30 s，再通过 1 路硬接线方式送至电气保护柜，容易误动或拒动。应改为在 DCS 里“3 取 2”后延时 30 s，再送出 3 路硬接线的方式送至 ETS 柜，在 ETS 里“3 取 2”后再作保护，以此作为汽机跳闸的一个条件，保留原来的“DCS 送 1 路硬接线信号至电气保护柜”。

 

3 测点取样及逻辑改造方案

        将 5 台差压开关改为 3 台差压变送器，且为好立取样，采用模拟量信号实时监视发电机定冷水流量。模拟量信号在 DCS 系统里“3 取 2”平均后通过与设定值比较后送出相应的信号。其中，3 个跳发电机开关量信号通过硬接线送至 ETS 系统，在ETS 里“3 取 2”后再作保护，作为汽机跳闸的一个条件，确保发电机断水后保护可靠动作。同时仍保留原来 AP805 至该发变组非电气量保护装置的接线，如图 2 所示。

3.1 差压开关改造

        将差压开关更换为差压变送器，每个差压变送器的正、负压侧单好取样，相互之间没有关联，不会影响彼此，安全可靠。改造时shou先将原先 5 个差压开关拆除，并将所在 DCS 模件通道删除，然后新增发电机定子绕组冷却水差压变送器（80MKF01DP101-DP103）所在 DCS 系统模件通道。所在模件分别为 80CKA05.AG027，80CKA05.AG/139,80CKA05.AG/147，满足测点在不同的模件上的要求，所在通道分别为 CH9，CH11，CH1，可实时测量发电机定子绕组冷却水差压，在 DCS 逻辑里“3 取 2”后设定定值：当差压大于 0.185 MPa 时，DCS 系统报警，需降低定冷水泵出力；当差压小于 0.135 MPa 时，DCS 系统报警，自动联启备用定冷水泵；当差压小于 0.085 MPa 时，光字牌报警，同时延时 30 s 跳发电机。

 

3.2 新增跳发电机 DO 通道

        在 DCS 中，新增跳发电机 DO 通道。新增发电机定子绕组冷却水差压信号分别送至 DCS 系统，在 DCS 逻辑里“3 取 2”后取定值（小于 0.085MPa），再分别送出 3 路开关量信号 (80MKF01DP001.XT01，80MKF01DP002.XT01，80MKF01DP003.XT01)。即发电机定子绕组冷却水流量过低信号，经 DCS 系统输出模件通道送出，3 路开关量信号所在模件分别为 80CKA05．AG131，80CKA05.BG/027，80CKA05．BG/075，可满足测点在不同模件上的要求，所在通道分别为 CH15，CH6，CH6。

 

3.3 新增 ETS DI 通道

        在 ETS 中， 新 增 DI 通 道。 将 DCS 系 统 输出模件送出的 3 路开关量信号 (80MKF01DP001.XT01，80MKF01DP002.XT01，80MKF01DP003.XT01) 分别送入 ETS 系统输入模件通道。3 路开关量输入信号所在模件分别为 80CKA19.AC004，80CKA19.AC005，80CKA19.AD004，同样满足测点在不同模件上的要求，所在通道分别为 CH4，CH12，CH12。

 

3.4 改造效果

        (1) 测量数值更加准确稳定，能够实时监视定子冷却水流量差压的变化。

        (2) 若定子冷却水流量差压出现异常，能及时提醒运行人员采取措施，防止机组发生跳机故障。

        (3) 设备损坏率、维护率大大降低，经济性大幅提升。

        (4) 既能防止误动，又能防止拒动，提高了设备运行的可靠性，保证了机组稳定运行。

 

4 结束语

        该机组发电机断水保护装置改造是在不影响设备正常运行的情况下，在原设计理论基础上进行的。取样方式由单点取样改为多点好立取样，装置更加可靠；信号方式由单好开关量改为连续模拟量，方便趋势分析、及时预操作；硬接线由 1 路改为 3 路，即“3 取 2”，既可防止设备误动，又可防止设备拒动，提高了设备运行的可靠性，保证了机组安全可靠运行。