大型燃气-蒸汽联合循环发电设备与运行：电气分册 广东惠州天然气发电有限公司编著 2013.pdf

大型燃气-蒸汽联合循环发电设备与运行：电气分册广东惠州天然气发电有限公司 编著机 械 工 业 出 版 社 本书以日本三菱公司和东方电气集团合作生产的M 7 0 1 F 3 型燃气蒸汽联合循环发电机组为例，介绍了大型燃气-蒸汽联合循环机组主要电气设备和电气系统，并结合实际的运行经验，对主要电气设备和电气系统的结构及组成、运行操作方法、事故处理和运行经验等方面进行了重点介绍。全书共分1 1 章，第一、二、四、五章着重介绍了联合循环发电机组的电气一次主设备的工作原理、性能结构、运行注意事项等方面内容，主要包括发电机、变压器、静态变频器、励磁系统及2 2 0 k V 电气主接线系统，第三章和第七章分别介绍了发变组、启备变保护及2 2 0 k V 线路及母差保护的保护构成、保护原理等，第八章和第九章重点介绍U P S 系统及直流系统的设备组成、原理及操作，第十章主要介绍燃气蒸汽联合循环发电机组的厂用6 k V 及3 8 0 V 系统相关的设备、操作以及配置的保护，第十一章针对电厂节能降耗采取的变频措施，着重介绍凝结水泵和闭冷水泵配置的高、低压变频装置。本书适用于从事大型燃气轮机及其联合循环电厂中关于设计、调试、运行的技术人员、管理人员，可作为运行人员及相关生产人员培训教材，也可供高等院校电气类专业师生参考。图书在版编目(C I P)数据 大型燃气-蒸汽联合循环发电设备与运行电气分册广东惠州天然气发电有限公司编著一北京：机械工业出版社，2 0 1 3.6（2 0 1 4.8 重印）I S B N 9 7 8-7-1 1 1-4 2 2 4 2-6 大 广 .燃气-蒸汽联合循环发电-电气设备-介绍 T M 6 1 1.3 1中国版本图书馆C I P 数据核字(2 0 1 3)第0 8 0 4 1 9 号机械工业出版社（北京市百万庄大街2 2 号 邮政编码1 0 0 0 3 7）策划编辑：江婧婧 责任编辑：江婧婧 版式设计：潘 蕊责任校对：肖 琳 封面设计：陈 沛 责任印制：刘 岚北京京丰印刷厂印刷2 0 1 4 年8 月第1 版第2 次印刷1 8 4 m m 2 6 0 m m 1 6 印张1 插页3 9 8 千字3 0 0 1-4 0 0 0 册标准书号：I S B N 9 7 8-7-1 1 1-4 2 2 4 2-6定价：4 9.5 0 元凡购本书，如有缺页、倒页、脱页，由本社发行部调换电话服务社服务中心：(0 1 0)8 8 3 6 1 0 6 6销售 一部：(0 1 0)6 8 3 2 6 2 9 4销售 二部：(0 1 0)8 8 3 7 9 6 4 9读者购书热线：(0 1 0)8 8 3 7 9 2 0 3网络服务教材网：h t t p:/w w w.c m p e d u.c o m机工官网：h t t p:/w w w.c m p b o o k.c o m机工官博：h t t p：/w e i b o.c o m/c m p 1 9 5 2封面无防伪标均为盗版大型燃气-蒸汽联合循环发电设备与运行编委会主 任 范云滩副 主 任 林书敏 聂 伟 丁建华 蔡青春 李三强委 员 姜 建 邓小明 黄湛勋 周 科 刘 斌薛少华大型燃气-蒸汽联合循环发电设备与运行：电气分册编写人员主 编 蔡青春副 主 编 刘 斌 牛 勇参编人员 关国杰 宁 波 王 一 谭 活 大型燃气-蒸汽联合循环发电设备与运行 序 燃气-蒸汽联合循环发电技术由于具有热效率高、建设周期短、单位容量投资费用低、占地少、污染物排放量少等优点，自 20 世纪 80 年代以来，在世界很多国家得到了广泛应用。伴随我国天然气“西气东输”工程的建设和外国液化天然气（LNG）的引进，进入 21世纪，燃气轮机及其联合循环发电也日益成为我国电力系统的重要组成部分。其中，燃气-蒸汽联合循环发电得到了广泛应用。当前，随着世界范围内人们对环保质量要求的提高，以燃烧洁净燃料天然气为主的燃气轮机及其联合循环发电技术将会迎来更大的发展。广东惠州天然气发电有限公司（即惠州 LNG 电厂）是国家以“市场换技术”政策，通过项目捆绑招标引进日本三菱公司与东方电气集团合作生产的 M701F3 型燃气-蒸汽联合循环机组的设备，首批建成投产运行的 F 级燃气-蒸汽联合循环电厂。自电厂成立以来，荣获诺诚（NOSA）安健环综合管理系统五星级评定、中国电力优质工程奖、国家优质工程银质奖、全国电力行业标准化良好行为 AAAA 级单位、全国电力行业卓越绩效质量奖等众多国家及行业荣誉。自电厂投产以来，广东惠州天然气发电有限公司就对技术资料进行了广泛、深入地研究，并结合多年积累的安装、调试、运行、检修、维护经验，组织技术骨干编写了大量的培训资料，同时培养了一只优秀的内训师队伍，并承接了包括白俄罗斯明斯克五号电站、中海油莆田燃气电厂等国内外多家电厂的岗前培训任务。同时，经过多年的生产运营，积累了大量的大型联合循环发电机组实际运行经验。在此基础上，鉴于我国目前对大型燃气-蒸汽联合循环电站编写的专业书籍甚少，特别是针对大型燃气-蒸汽联合循环电站运行人员的培训教材尤其缺乏，广东惠州天然气发电有限公司本着总结技术、深入钻研、不断提高的宗旨，践行“行业标杆、育才基地”的企业使命，组织编写了 大型燃气-蒸汽联合循环发电设备与运行 丛书。本丛书内容深入浅出，主要内容涵盖大型燃气-蒸汽联合循环电站设备及运行的方方面面，对电厂机务和电气的主设备和分系统方面的知识进行详细地阐述，并侧重于大型联合循环机组的实际运行经验、典型事故处理等方面内容的经验积累和总结。丛书凝结了广东惠州天然气发电有限公司技术骨干和专业技术人员的心血和智慧，希望能为大型燃气-蒸汽联合循环电厂运行人员及相关生产人员提供一套集基本理论知识、系统设备、机组实际操作、典型事故处理及培训为一体的实用性较强的教材；同时也希望能够为我国大型燃气轮机的设计制造、应用能力的提高，贡献一份力量。中国工程院院士前 言随着燃气轮机技术的日益成熟、天然气资源的进一步开发和应用，以及人们对环境保护的重视，大型燃气轮机及其联合循环发电近年来在我国得到了蓬勃发展，已经逐渐成为我国电力工业的一个重要组成部分。为适应 F 级燃气-蒸汽联合循环电站建设及技术快速发展的需要，同时鉴于我国目前针对大型燃气-蒸汽联合循环电站运行人员培训的专业书籍甚少，广东惠州天然气发电有限公司组织技术力量，编写了丛书 大型燃气-蒸汽联合循环发电设备与运行，分 机务分册和 电气分册。本书为其中的 电气分册。本书为电气分册，内容着重于对燃气-蒸汽联合循环发电的各电气设备和系统进行阐述。书中以三菱公司与东方电气集团合作生产的 M701F3 燃气-蒸汽联合循环发电机组电气设备为例，介绍了整个联合循环电厂主要电气设备和电气系统，并结合实际的运行经验，对主要电气设备和电气系统的结构及组成、运行操作方法、事故处理和运行经验等方面进行了重点介绍。全书共分 11 章，第一、二、四、五、六章着重介绍了联合循环发电机组的电气一次主设备的工作原理、性能结构、运行注意事项等方面内容，主要包括发电机、变压器、静态变频器、励磁系统及 220kV 电气主接线系统，第三章和第七章分别介绍了发变组、启备变保护及 220kV 线路及母差保护的保护构成、保护原理等，第八、九章重点介绍 UPS 系统及直流系统的设备组成、原理及操作，第十章主要介绍燃气-蒸汽联合循环发电机组的厂用6kV 及 380V 系统相关的设备、操作以及配置的保护，第十一章针对电厂节能降耗采取的变频措施，着重介绍凝结水泵和闭冷水泵配置的高、低压变频装置。本书由广东惠州天然气发电有限公司负责编写，本册主编为蔡青春同志，副主编为刘斌和牛勇同志，由牛勇同志负责本书的总体协调和汇总，由姜建、牛勇同志负责审稿工作。参与编写的人员有：牛勇、关国杰、宁波、王一和谭活等。在本书编写的过程中，作者参阅了大量国内外相关的学术著作、论文和工作报告，参考了许多相关专业图书和资料，甚至引用或介绍了其中部分论述和观点，在此特致感谢。由于作者水平有限，书中难免有不少错误和不足之处，恳请广大读者批评指正。作 者2013 年 4 月目录序前言第一章 发电机1 第一节 发电机系统介绍1 一、发电机的基本原理1 二、发电机的分类和特点1 三、发电机的结构组成2 四、发电机的监测系统8 第二节 发电机的运行与维护9 一、发电机的正常运行方式9 二、发电机投运前的准备和检查11 三、发电机的同期并列12 四、发电机运行中的检查监视13 第三节 发电机出口断路器14 一、发电机出口断路器概述14 二、GCB 的构成14 第四节 自动发电量控制及一次调频18 一、概述18 二、AGC 系统18 三、一次调频系统19 四、调频过程分析21 五、一次调频的投退规定22 第五节 运行经验分享23 一、轴承测点异常23 二、发电机漏氢事件23 三、发电机端部振动模态试验不合格24 四、发电机出口断路器油泵起动频繁24 五、谐波干扰造成发电机出口 PT 烧毁或一次熔丝熔断25 六、发电机直阻变大处理26 七、GCB 冷却风扇工作异常26 八、一次调频动作不合格事件26第二章 变压器28 第一节 电力变压器概述28 一、变压器的工作原理与结构28 二、干式变压器35 三、惠州 LNG 电厂配置的主要变压器及其技术规范36 第二节 变压器的运行与维护37 一、变压器中性点运行方式及规定37 二、变压器的绝缘规定38 三、220kV 变压器有载调压分接开关操作的有关规定38 四、变压器无载调压抽头有关规定39 五、油浸式变压器早期故障在线监测仪有关规定39 六、主变冷却器的运行方式和规定39 七、变压器正常运行中的监视与维护40 八、变压器投入运行前的准备41 第三节 变压器的倒闸操作42 一、变压器的操作与并列运行的一般规定42 二、变压器停送电倒闸操作的一般规定43 三、主变和厂高变停电的典型操作44 四、主变和厂高变受电的典型操作45 第四节 变压器异常运行及事故处理46 一、变压器应立刻停止运行的几种情况46 二、变压器常见异常和故障处理46 第五节 运行经验分享50 一、两班制联合循环电厂主变冷却器的控制系统 PLC 节能改造经验50 二、强油循环风冷变压器冷却器故障处理51 三、电网直流偏磁导致主变运行声音异常51 四、利用红外热成像仪发现主变引线接头松动52第三章 发变组保护及启备变保护53 第一节 概述53 一、发电机及变压器故障类型及保护简介53 二、发变组保护装置介绍55 三、启备变保护装置介绍55 第二节 保护配置55 一、发变组保护配置55 二、启备变保护配置59 第三节 保护原理及判据60 一、发电机保护60 二、变压器保护71 三、发变组其他保护76 第四节 保护装置运行与维护78 一、发变组保护装置运行与维护78 二、启备变保护装置运行与维护79 第五节 压板投退清单80 一、发变组保护装置压板投退清单80 二、启备变保护装置压板投退清单83 三、压板投入前的规定85 第六节 运行经验分享85 一、转子两点接地保护动作85 二、1 厂高变压力释放保护动作导致1主变、1 厂高变跳闸86 三、发电机-变压器保护的部分非电气量保护装置出口由跳闸和发信改为只发信86 四、1 主变受电过程中保护动作跳开其高压侧开关87 五、增加主变高压侧开关失灵保护联跳厂高变低压侧开关及发电机出口开关的保护87第四章 静态变频器（SFC）系统88 第一节 SFC 系统介绍88 一、SFC 系统作用88 二、SFC 系统结构88 三、SFC 启动发电机接线图89 四、SFC 系统主要参数89 五、SFC 系统工作原理90 六、SFC 运行时需要投入的保护96 第二节 SFC 系统运行方式97 一、SFC 起动过程97 二、SFC 控制方式98 第三节 SFC 系统运行监视98 一、SFC 系统起动98 二、SFC 系统运行监视100 三、SFC 系统停运101 第四节 SFC 系统事故处理101 一、SFC 故障处理原则101 二、SFC 常见故