自备电厂孤网运行的分析及研究

时间:2022-10-14 01:10:37

自备电厂孤网运行的分析及研究

【摘 要】自备电厂孤网运行时,负荷波动大,调节速度慢,稳定性差,经过摸索实践,对发变组逻辑和DEH软件部分进行修改,并安装孤网卡,最大限度的减少孤网控制的运算周期,提高机组调频能力,满足孤网运行要求,确保机组稳定运行。

【关键词】孤网;调频;措施

大电网具备供电可靠、频率稳定、电压稳定的的优势。但是大电网并不能覆盖所有的用电需求,在下列情况下,将会出现小网或孤网运行。(1)在特定情况下,大网解列,出现小网工况。(2)一些工厂的自备电站,由于特种原因未与国网并联,采用孤网运行。(3)对于甩负荷带厂用电的机组,甩负荷后变为孤网运行,相当于单机带小负荷。

电力规程曾有规定电网中单机容量大于电网总容量的8%可以统称为小网,孤立运行的小网称为孤网。孤网又分为小网、单机带负荷、甩负荷带厂用电三种模式。

1 孤网运行的特点

孤网研究的对象是与大电网解列后的小电网的动态稳定过程和静态稳定设置。按照《电力系统安全稳定导则》应从3个方面考虑:一是,孤网要有足够的解列点设计,减载和甩负荷解列点要保证自备电厂发电机装机容量和企业负载基本平衡;系统应有足够的静稳定储备,以适应正常负荷波动和调节有功和无功功率的要求。二是,系统参数的设计设置要考虑各种运行状态下电压调整的手段。三是,要考虑孤网运行的频率调整措施。

1.1 电网调频特性及原理

电网的调频特性是指电网总负荷变化所引起的电网频率变化的传递关系,包括动态调频特性和静态调频特性,电网调频过程分为下面三个阶段。

第一阶段为自然调频,电网负荷发生变化后,该变化量首先按转动惯量分配到各机组转子,利用转子蓄能承担负荷变化,网频偏差随时间逐渐增大。

第二阶段为一次调频,通过调速系统的作用,利用锅炉的蓄能,将第一阶段的负荷分配转移到按不等率分配到各机组上,最终形成一个稳态频率偏差。

第三阶段为二次调频,通过人为干预,改变调频机组调速系统的给定值。同时,非调频机组承担的负荷的变化按静态特性自动回到扰动前的数值。

国家规定电网频率为50Hz,频率运行偏差为±0.2Hz,改变原动机的机械功率可改变发电机输出的有功功率。汽轮机的机械功率又正比于其进汽量。而流量又正比于蒸汽压力与进汽阀门有效开度之积。因此改变蒸汽压力或进汽阀门开度能调节发电量。汽轮机调节系统DEH通过调节调节阀开度,使功率负荷达到平衡,供电频率与电网汽轮机转速相对应。

1.2 电厂孤网下调频特点及利用一次调频应对措施

对于孤立小电网,由于各单台设备功率较大,通常功率负荷的扰动量相对值也较大,因此需要性能优良的一次调频功能,使发电机组输出的功率即时跟随电网负荷需要而变化,才能维持电网的频率稳定,单台机组输出功率的变化,将对电网频率产生明显影响。

针对孤网下易发生电网冲击,改进措施如下:

(1)缩短信号延迟时间,改善一次调频动态响应,建议将DEH控制系统一次调频反馈回路算法独立出来,组成一个快速调节任务。

(2)在一次调频中增加转速微分修正,改善动态响应,实现硬件转速微分调节作用。

(3)通过适当增大伺服控制系统的开环放大倍数来减小油动机时间。

(4)缩小一次调频的死区,建议将一次调频死区设为±2r/min。

(5)修改超速限制,根据机组特性,调整OPC动作的动作值,抑制甩负荷飞升转速。

(6)调节系统不等率对一次调频的大小及系统的稳定起重要作用,通过带负荷试验测量出每套DEH的静态特性曲线。

2 采取的技术措施

对发变组逻辑进行修改,完善机组大连锁逻辑,增强了机组运行的稳定性和可靠性。

(1)变电站倒闸操作通过五防机在NCS上进行操作,避免了误操作。

(2)增设发电机跳闸联跳出线保护,逻辑为:每台机组保护出口跳一部分出线,同时增设出口压板,这样,可以避免某台机组故障跳机后,全部负荷由非故障机组承担,有可能将非故障机组压垮,造成全厂停电,设备损坏,发生事故。

(3)低频减载逻辑:当频率信号低于低频定值,低频减载保护投入,这两个条件满足时,低频减载保护动作出口。根据频率的不同可设置动作轮次,每一轮次对应一个动作频率值和动作时间,可根据负荷的重要性,确定每轮次切除的负荷。

(4)增设汽轮机低转速保护。逻辑为:原逆功率和程跳逆功率保护不变,增设汽机主汽门关闭,同时汽机调速系统实际转速r≤2760r/min,延时0.5秒;跳本机主开关及励磁开关、跳高压厂用电开关,启动快切,切换厂用电。

(5)全厂失电时,自动启动柴油发电机组保安电源。保证机组安全。

(6)将重要负荷的控制电源采用UPS电源。

(7)孤网运行时机组采用炉跟机控制方式,使机组快速适应外界负荷的要求。

(8)联系汽轮机厂家,结合现场实际情况,对DEH软件部分进行修改,在满足孤网运行调速系统特性的基础之上,增加孤网硬件回路,安装孤网卡,最大限度的减少孤网控制的运算周期,提高响应速度,提高机组调频能力,确保孤网运行稳定可靠。

3 结语

自备电厂孤网运行机组,通过对发变组逻辑修改,对汽轮机调速系统软件和硬件的改进,最大限度的减少孤网控制的运算周期,使汽轮机调速系统由控制负荷为主改为控制汽轮机转速为主,提高了机组的稳定性。

【参考文献】

[1]范锡普.发电厂电气部分[M].2版.北京:水利电力出版社,1995.

[2]防止电力生产重大事故的二十五项重点要求(国电发【2000】589号)[Z].

[3]电力系统安全稳定导则(国经贸电力[2001]409号)[Z].

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