区外故障导致燃烧方式切换处理及分析

区外故障导致燃烧方式切换处理及分析

蒋锋

（江苏华电通州热电有限公司，江苏省南通市 226300)

摘要：某燃机电厂于2016年12月投运，容量为2套9E级联合循环机组，共440MW，电压等级为220kV。2024年8月25日，该燃机电厂发生燃烧方式切换，该文从热控及电气两专业角度分析此次异常的起因、经过及处理过程。

［关 键 词］燃烧方式切换燃机电厂电气故障 

（一）事件经过：

2024年8月25日下午16时44分，运行人员发现3/4号机组烟气排放数值超标，检查发现燃机负荷下降且燃烧方式由预混切换至扩散。

（二）原因分析：

热控专业：

1、检查经过：对3号燃机燃烧方式切换原因进行排查，经过检查发现天然气顺控由20步自动走至第21步，导致燃烧方式切换。继续排查切换原因，并结合系统报警情况，排除其他原因，确定燃机高负荷下出现甩负荷情况导致燃烧方式由预混切至扩散。

2、原因分析：（1）查阅燃机闭环逻辑，燃机甩负荷的主要判据为功率判断，由于燃机闭环计算周期短，运算速度快。闭环控制器内自动计算25ms内的功率变化量，当实际燃机负荷大于经过折算过的燃机负荷30MW时，燃机自动甩负荷30MW。同时将值班控制球阀开度置位（异常发生时值班控制球阀开度由45%开至80%）并发出燃烧切换指令，燃烧切换完成后值班控制球阀逐渐关小。（2）因燃机甩负荷判据与闭环内部设置时间常数有关，故咨询西门子技术人员，答复9E燃机计算功率变化量的时间常数PELTD统一为固定值，不进行修改。公司设定时间常数为25ms。

电气专业：

1.220kV线路保护及故障录波器

就地检查220kV通姜26A7、26A8第一、二套保护装置，保护均未（启动）动作，无保护动作记录。

调取220kV故障录波器突变量记录发现，8月25日16时44分220kV系统侧电压Ua，Ub瞬时降低，二次电压最大降至50.5V左右，400ms内系统电压恢复。燃机、汽机发电机定子电流、通姜26A7、26A8线路电流均对应升高，同样在400ms左右恢复。220kV系统侧零序电压3Uo在故障期间二次电压由0V上升至13.4V左右，220kV系统侧零序电流3Io在故障期间二次电流由0A上升至0.05A左右。

图1

220kV系统A、B两相电压降低、电流升高，零序电压、零序电流升高，C相电压平稳基本无变化，这是AB两相接地短路造成的故障波形。

据此分析，系统内存在AB相间接地短路，且由于400ms左右故障量才消失，判断主保护可能拒动，而故障由后备保护切除。

同时针对220kV故障录波器判断故障点在100km处的情况，经咨询厂家检查发现，中元华电故障录波器的故障点距离判断功能需在系统内设置各线路各项参数，如：线路长度、正序电抗、零序电抗等数值等。目前我厂设备内参数为出厂设置参数，线路长度设置100KM。因测距功能只能估测线路故障的电气距离，而此故障在姜灶变之外，即系统内，故线路外故障报为线路最远端100KM处。目前测距参数已根据实际情况调整。

图2

2. 励磁系统及发变组保护系统

就地检查发现，燃机、汽机励磁系统、燃机、汽机发变组保护均无保护（启动）动作，无动作报告。

3. DCS盘面曲线综合分析

通过调取DCS盘面燃机、汽机发电机各项参数曲线，2024年8月25日下午16时44分区外电网发生接地短路故障，且故障持续400ms切除。区外电网发生较长时间接地故障时，我厂作为电源测需提供较大短路电流，故发电机在故障瞬时功率升高。此后机端电压Ua,Uc下降。因励磁系统运行于恒压模式（自动模式），燃机励磁及汽机励磁均开始增磁，以维持机端电压，励磁电压及励磁电流均有较大增长。受故障点400ms未切除及励磁系统快速增磁影响，导致燃机负荷存在波动情况，进一步导致燃烧方式切换。系统故障切除后，燃机负荷逐步恢复平稳。

图3

综上所述，此次燃机负荷较大波动是由电网发生两相接地短路故障后主保护拒动，造成故障未瞬时切除且持续400ms，我厂并网机组瞬间提供一定短路功率同时励磁系统迅速增磁导致。

(三)防范措施：

1. 在恶劣天气时，应提前做好事故预想，目前该故障对我厂电气方面的影响基本为电压、负荷发生波动。
2. 电网扰动较大时，应对机组运行情况加强监视，防止因机组负荷波动造成异常运行情况。
3. 加强对机组运行方式的监视，当主要指标出现异常时，及时分析。

参考文献

[1]国家电力调度通信中心.电力系统继电保护实用技术问答[M].第2版.北京：中国电力出版社，2016.

[2]国家电网公司运维检修部.十八项电网重大反事故措施辅导教材.[M].北京：中国电力出版社，2015.

[3]陈延枫.电力系统继电保护技术[M].第2版.北京：中国电力出版社，2019.

作者简介：蒋锋（1982- ），男，江苏南通人，高级工程师，长期从事发电厂继电保护系统及自动装置的管理、维护、改造工作。