水力發(fā)電機(jī)組孤網(wǎng)運(yùn)行淺析

范小波 樂(lè)紹揚(yáng) 周大鵬 朱在兵

摘 要：本文詳細(xì)介紹了水力發(fā)電機(jī)組孤網(wǎng)運(yùn)行的特點(diǎn)，結(jié)合某電站孤網(wǎng)運(yùn)行方式淺析了孤網(wǎng)運(yùn)行存在的風(fēng)險(xiǎn)，并根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況提出了相應(yīng)的對(duì)策和建議。

關(guān)鍵詞：水力發(fā)電機(jī)組;孤網(wǎng)運(yùn)行;淺析

中圖分類號(hào)：TM312 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2019）23-0160-02

0 引言

隨著現(xiàn)代社會(huì)活動(dòng)對(duì)電力供應(yīng)的可靠性和電能品質(zhì)的要求越來(lái)越高，對(duì)發(fā)電設(shè)備的安全可靠穩(wěn)定運(yùn)行也提出了極高要求，在主網(wǎng)解列和線路異常跳閘情況下，發(fā)電機(jī)組能通過(guò)孤網(wǎng)運(yùn)行來(lái)保障小電網(wǎng)的正常運(yùn)行和電廠自身安全顯得極為重要。鑒于此，通過(guò)分析水力發(fā)電機(jī)組孤網(wǎng)運(yùn)行的特點(diǎn)、風(fēng)險(xiǎn)，并采取針對(duì)性的措施來(lái)提高水力發(fā)電機(jī)組孤網(wǎng)運(yùn)行的可靠性。

1 孤網(wǎng)運(yùn)行基本概念

1.1 孤網(wǎng)

最大單機(jī)容量小于電網(wǎng)總?cè)萘康?%的電網(wǎng)，可以稱為大電網(wǎng);機(jī)組容量和電網(wǎng)容量比大于8%的電網(wǎng)，統(tǒng)稱為小網(wǎng)。孤網(wǎng)既孤立運(yùn)行的小網(wǎng)，一般泛指脫離大電網(wǎng)的小容量電網(wǎng)。

1.2 孤網(wǎng)運(yùn)行的分類

（1）有幾臺(tái)機(jī)組并列運(yùn)行形成小網(wǎng)，不與外部電網(wǎng)連接。（2）只有一臺(tái)機(jī)組供電的單機(jī)帶負(fù)荷方式。（3）并網(wǎng)運(yùn)行的發(fā)電機(jī)組與外部電網(wǎng)解列，甩負(fù)荷后只帶廠用電運(yùn)行，是單機(jī)帶負(fù)荷的一種特例。

2 孤網(wǎng)運(yùn)行技術(shù)特點(diǎn)

孤網(wǎng)運(yùn)行最突出的特點(diǎn)是發(fā)電機(jī)組由負(fù)荷控制轉(zhuǎn)變?yōu)轭l率控制，要求調(diào)速系統(tǒng)具有符合要求的靜態(tài)特性、良好的穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性，以保證在用戶負(fù)荷變化的情況下自動(dòng)保持電網(wǎng)頻率的穩(wěn)定。運(yùn)行人員關(guān)注的重點(diǎn)不再是負(fù)荷調(diào)整，而是頻率調(diào)整，確保頻率維持在額定頻率附近，這種調(diào)整是通過(guò)調(diào)整調(diào)速系統(tǒng)的給定機(jī)構(gòu)來(lái)完成，成為二次調(diào)頻。由于孤網(wǎng)容量一般較小，這就要求機(jī)組的調(diào)速系統(tǒng)具有更高的靈敏度，更小的遲緩率和更快的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，來(lái)滿足用戶負(fù)荷變化后維持頻率穩(wěn)定。

3 某電站孤網(wǎng)運(yùn)行方式

如圖1所示，因1#變電站進(jìn)行升壓改造工作需與主網(wǎng)解列運(yùn)行，由某水電站1號(hào)機(jī)組由聯(lián)網(wǎng)轉(zhuǎn)入孤網(wǎng)運(yùn)行（單機(jī)組小網(wǎng)）。

4 孤網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)分析

（1）在聯(lián)網(wǎng)轉(zhuǎn)孤網(wǎng)時(shí)，因某水電站機(jī)組調(diào)速器、勵(lì)磁等調(diào)控系統(tǒng)出現(xiàn)控制異常，造成系統(tǒng)頻率、電壓失穩(wěn)，機(jī)組被迫停機(jī)，造成全網(wǎng)失電。（2）若某水電站發(fā)變組或送出線路出現(xiàn)故障跳閘，造成全網(wǎng)失電。（3）重要負(fù)荷設(shè)備（1#變電站主變、2#變電站主變、1#工地施工變電站）故障跳閘，導(dǎo)致負(fù)荷損失較大，可能造成系統(tǒng)頻率失穩(wěn)，嚴(yán)重時(shí)造成全網(wǎng)失電。（4）在負(fù)荷低谷時(shí)段，重要負(fù)荷設(shè)備故障跳閘，可能引發(fā)系統(tǒng)過(guò)電壓，造成全網(wǎng)失電或影響電氣設(shè)備安全。（5）因網(wǎng)內(nèi)施工負(fù)荷占據(jù)50%以上，負(fù)荷波動(dòng)頻繁，會(huì)造成機(jī)組負(fù)荷頻繁調(diào)整而影響發(fā)電機(jī)組運(yùn)行工況，從而縮短發(fā)電機(jī)組壽命或引發(fā)調(diào)速器事故低油壓動(dòng)作停機(jī)。

5 孤網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)措施

（1）在轉(zhuǎn)孤網(wǎng)運(yùn)行前，由專業(yè)技術(shù)人員全面核對(duì)調(diào)速器、勵(lì)磁等調(diào)控系統(tǒng)的控制參數(shù)和功能投退情況，確保各項(xiàng)控制參數(shù)和功能投退的正確性。（2）加強(qiáng)對(duì)某水電站發(fā)變組、送出線路設(shè)備的巡視和缺陷處理工作，降低孤網(wǎng)運(yùn)行期間出現(xiàn)故障跳閘的可能性。（3）根據(jù)孤網(wǎng)系統(tǒng)的變化情況，對(duì)繼電保護(hù)裝置定值進(jìn)行重新計(jì)算、整定，保證在重要負(fù)荷設(shè)備故障后繼電保護(hù)裝置動(dòng)作的可靠性和正確性。（4）為避免系統(tǒng)過(guò)電壓對(duì)全網(wǎng)設(shè)備造成危害，重新調(diào)整安控裝置判據(jù)定值，降低過(guò)壓定值和時(shí)限，確保過(guò)壓情況下安控裝置動(dòng)作的靈敏性。（5）要求運(yùn)行值班人員加強(qiáng)與大負(fù)荷用戶（施工單位）的溝通，盡可能減少負(fù)荷的大幅調(diào)整，同時(shí)根據(jù)系統(tǒng)對(duì)頻率的要求適當(dāng)調(diào)整孤網(wǎng)運(yùn)行頻率調(diào)節(jié)死區(qū)，有效控制調(diào)速器的頻繁調(diào)節(jié)。

6 總結(jié)與建議

6.1 調(diào)速器控制模式

在調(diào)速器功能方面建議增設(shè)孤網(wǎng)運(yùn)行模式，并通過(guò)調(diào)速器建模試驗(yàn)整定孤網(wǎng)運(yùn)行模式控制參數(shù)，確保當(dāng)所在電網(wǎng)解列轉(zhuǎn)為孤網(wǎng)運(yùn)行時(shí)能自動(dòng)切換成孤網(wǎng)模式運(yùn)行，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。

6.2 一次調(diào)頻功能

在孤網(wǎng)運(yùn)行方式下，系統(tǒng)負(fù)荷變化頻繁、頻率不穩(wěn)，因一次調(diào)頻動(dòng)作靈敏，動(dòng)作幅度大，投入一次調(diào)頻功能易造成系統(tǒng)振蕩，同時(shí)調(diào)速器頻繁調(diào)節(jié)易引發(fā)調(diào)速器油壓裝置事故低油壓，造成機(jī)組事故停機(jī)，因此在孤網(wǎng)運(yùn)行方式下建議退出一次調(diào)頻功能。

6.3 調(diào)速器永態(tài)轉(zhuǎn)差系數(shù)（Bp）值設(shè)置

調(diào)速器的永態(tài)轉(zhuǎn)差系數(shù)是指接力器行程為零時(shí)的轉(zhuǎn)速與接力器全行程時(shí)的轉(zhuǎn)速之差與額定轉(zhuǎn)速之比。從圖2中可知：Bp1>Bp2，當(dāng)系統(tǒng)頻率由f2變化至f1時(shí)，ΔY2>ΔY1，即當(dāng)系統(tǒng)負(fù)荷變化時(shí)，Bp值小的機(jī)組承當(dāng)?shù)淖兓?fù)荷較Bp值大的機(jī)組多。因此在有多臺(tái)機(jī)組參與孤網(wǎng)運(yùn)行的系統(tǒng)中，Bp值的取值應(yīng)本著降低響應(yīng)速度、保證電網(wǎng)穩(wěn)定及機(jī)組在系統(tǒng)中擔(dān)任的調(diào)節(jié)作用進(jìn)行設(shè)置，不易設(shè)置過(guò)小，一般擔(dān)任調(diào)峰、調(diào)頻的機(jī)組比非調(diào)峰、調(diào)頻的機(jī)組Bp值小。本次孤網(wǎng)僅某電站1號(hào)機(jī)組參與運(yùn)行，承擔(dān)調(diào)頻任務(wù)，因此該機(jī)組孤網(wǎng)運(yùn)行Bp值設(shè)置為0。

6.4 孤網(wǎng)運(yùn)行頻率調(diào)節(jié)死區(qū)

孤網(wǎng)運(yùn)行頻率調(diào)節(jié)死區(qū)的設(shè)置將會(huì)直接影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性和電能質(zhì)量，設(shè)置小，調(diào)速器動(dòng)作頻繁，系統(tǒng)頻率穩(wěn)定;設(shè)置大，調(diào)速器動(dòng)作遲緩，系統(tǒng)頻率變幅大。因此孤網(wǎng)運(yùn)行頻率調(diào)節(jié)死區(qū)的設(shè)置應(yīng)根據(jù)電網(wǎng)對(duì)頻率的要求和機(jī)組調(diào)速器的性能綜合考慮設(shè)置。某水電1號(hào)機(jī)組在孤網(wǎng)運(yùn)行期間綜合考慮電網(wǎng)要求和調(diào)速器調(diào)節(jié)性能，孤網(wǎng)運(yùn)行頻率調(diào)節(jié)死區(qū)設(shè)置為±0.2Hz。

6.5 應(yīng)急管理

加強(qiáng)對(duì)應(yīng)急電源（柴油發(fā)電機(jī)等）的專項(xiàng)檢查維護(hù)，確保應(yīng)急電源的可靠備用;同時(shí)要提前制定發(fā)電機(jī)組黑啟動(dòng)方案，并進(jìn)行實(shí)操演練來(lái)提升應(yīng)急人員的應(yīng)急處置水平，保證在出現(xiàn)系統(tǒng)垮網(wǎng)后能夠迅速恢復(fù)供電，以保障水電站自身安全和減少系統(tǒng)停電時(shí)間。

6.6 運(yùn)行和調(diào)度管理

運(yùn)行人員和專業(yè)技術(shù)人員應(yīng)堅(jiān)持開(kāi)展專項(xiàng)巡檢，認(rèn)真記錄、分析機(jī)組各項(xiàng)運(yùn)行數(shù)據(jù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備存在的缺陷和設(shè)備工況出現(xiàn)的變化，及時(shí)掌握機(jī)組運(yùn)行工況，必要時(shí)，及時(shí)開(kāi)展機(jī)組重要螺栓、銷、鍵的檢查工作，確保機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行。調(diào)度方面，運(yùn)行人員應(yīng)積極主動(dòng)與調(diào)度機(jī)構(gòu)溝通，全面了解系統(tǒng)運(yùn)行和負(fù)荷、電壓、頻率的變化情況;并根據(jù)歷史負(fù)荷曲線變化規(guī)律，做好負(fù)荷預(yù)判、合理調(diào)控。

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