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电网故障与火电厂机组控制应对措施（2） |
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| 电网故障与火电厂机组控制应对措施（2） |
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作者：佚名 文章来源：不详 点击数： 更新时间：2008-9-23 16:31:24  |
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3）若宝钢电网故障解列，则发电机组应能带厂用电运行，一旦电网恢复，机组能以min数量级迅速加负荷，满足用户的需求。
依此原则，机组控制系统应对的技术方案是：
3 一次调频
3.1 一、二次调频原理
一次调频是电网发供电及用电之间的重要平衡方式。电网周率由并网发电机组的一次调频功能共同承担，具有足够的一次调频能力的电网，可以保证在瞬息万变的负荷下有稳定的周率。 但为了发电机组的运行的稳定，电网一次调频的能力是有限的。所以还需要由电网调度发指令，命令相关机组增减负荷以使供需平衡，即二次调频。
3.2 电网故障时一次调频的作用
电网的一次调频过程是个随机过程，电力系统所调节的负荷分量主要是短周期（0.2-1Hz）的随机变动负荷。根据该特性， 一旦上海电网故障，宝钢电网 单独运行，在目前两网负荷潮流下，电厂机组能够应对的功能首先是一次调频。
设定机组运行负荷1000MW，宝钢电网负荷为800MW，则200MW余额有可能不触发OPC动作，利用一次调频来克服。若1、2、3号机组按4%的不等率运行，独立网周波将为50.38 Hz。此时调度能及时通过电厂值长，通过二次调频即人为减负荷，即可迅速恢复电网周率。
目前宝钢电厂的一次调频还未作如此事故预想，所以有4%负荷变动的上下限。如果为适应故障工况， 可开放上限至额定负荷，下限至50%负荷。只要机组负荷大于70%，均应依靠一次调频功能应对。一次调频功能分别设置在汽机DEH侧与协调控制MCS侧，其中汽机侧是快速系统，试验表明，其响应在2～3sec内，作用时间约为20sec, MCS侧指令则要延迟20sec。
4 OPC保护
OPC（Turbine Over speed Protection Control）保护是针对汽轮机组在受到外界扰动，主要是指电网或是汽轮发电机自身故障，急甩负荷时，瞬间关闭汽轮机的高中压调节汽门，避免机组超速跳闸，可能维持运行的功能。
4.1 汽机负荷急减将导致汽机跳闸
大容量的汽轮机组具有相对较小的转动惯量和转子飞升时间常数。宝钢电厂350MW汽轮机组转子在额定蒸汽作用下从0 r/min上升到3000r/min仅需6.7-6.8 sec时间。同时，汽轮机转子的加速度与汽机蒸汽动力矩Mt和发电机磁阻力矩Me有如下关系：
带350MW负荷运行的机组突甩负荷时，巨大能量瞬间将使汽轮机组超速。作为机组的最基本保护，汽轮机危机保安器动作（在没有OPC保护时），它的设定动作值在额定转速的110%，即转速飞升到3300r/min时，汽轮机跳闸。
4.2 OPC保护原理
OPC的动作原理如下图:
图3: 汽轮发电机组的OPC保护动作原理
由图可知, 一次中间再热的汽轮机组在下述情况下, 运行参数进入图中阴影区, OPC动作。
1）利用当机组甩负荷时, 汽机中压缸参数滞后发电机参数的特性, 即检测到中压缸进汽压力所代表的汽机瞬时功率大于发电机电流所代表的发电机功率60%, 表示机组已处甩负荷状态，OPC动作；
2） 当汽轮发电机组转速达到额定转速的107%时, 它亦表示机组已处甩负荷状态，OPC动作；
3） 在以上两种边界状态中间的任何落在阴影区的状态，OPC动作。
OPC动作, 汽轮机的高、中压调节汽门将脱离正常的负荷控制而瞬间关闭, 防止甩负荷导致汽轮机跳闸。动作后，机组的功率、转速瞬间返回非阴影区, OPC 随即恢复, 高、中压调节汽门立即接受负荷指令进行控制。
4.3 OPC保护成功的核心
汽轮发电机组具有OPC功能
1）首先是保护机组使其在甩负荷瞬间，汽轮机转速控制在危机保安器动作前，不至跳闸；
2）对于处电网中的一台机组，重要的作用是，从100%负荷甩至厂用电负荷运行；
3）对于宝钢电网一台机组，存在宝钢网孤立运行的可能，则要求从100%负荷甩至某一负荷运行。
对于后两者，要求在发电机组在如此的扰动过程中，维持在一定周率内运行，要做到非常之困难。但它确是发电和用户两端的要求：
发电设备：根据汽轮机低压转子的末级叶片进入共振带，振动应力剧增引起叶片断裂，固对机组运行周率有严格限制，如宝电机组47．5Hz-大于47.0Hz仅允许运行1min。 电网用户：大型的泵与风机等机械设备，如宝钢1期，功率为7.5MW的高炉鼓风机为保护叶片进入共振带而断裂的整定值是48.5 Hz 0.1 sec 跳闸。
可见，OPC保护成功的核心在于，在负荷剧变时，既要瞬时关闭汽轮机高、中压调节汽门，精确限制转速飞升，又要瞬时有控制地开启高、中压调节汽门来适应电网负荷要求，任何毫秒级延迟引起的低周率，将导致OPC 动作的实质性失败。
这对该保护涉及的各个系统，如对压力、电信号等传感器，对电磁阀、E/H转换器等执行器，对汽轮机整个液压系统的响应时间、回滞曲线等调节性能，提出了极高的要求，对控制逻辑的响应时间与逻辑的周密性更是无须再提。
4.4 宝钢电厂OPC保护动作的案例
4.4.1 电网330事故
1988年3月30日，宝山地区蕴藻浜变电站发生220kV母线短路，该点正处保护死点，导致蕴站全停，即造成2215线路过负荷拉闸， 使宝钢电网与系统解列。宝钢电厂1、2号 机组负荷从660MW突降至250MW，由于汽轮机组OPC保护动作，成功带宝钢孤立电网运行。当时电网系统如图4：
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