揭其良　郭軼娜　王穎　鮑旭　張嵩

摘 要：發(fā)電機組一次調(diào)頻功能可以提高電網(wǎng)的安全運行水平，使電網(wǎng)頻率保持穩(wěn)定。東北電網(wǎng)有限公司出臺《東北電網(wǎng)發(fā)電機組一次調(diào)頻調(diào)度管理暫行規(guī)定》，明確指出發(fā)電機組需進一步改善一次調(diào)頻功能。要想測試機組的一次調(diào)頻能力，上網(wǎng)機組必須嚴格遵照《汽輪機調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)試驗導則》和《東北電網(wǎng)發(fā)電機組一次調(diào)頻調(diào)度管理暫行規(guī)定》，根據(jù)制造廠家所提供的產(chǎn)品說明書，按照相關(guān)技術(shù)要求，制定與某電廠600MW亞臨界機組相符的一次調(diào)頻試驗方案，動態(tài)完成所有的試驗內(nèi)容。

關(guān)鍵詞：一次調(diào)頻;DCS;DEH;CCS

中圖分類號：TM712 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2019）23-0124-03

Analysis of Primary Frequency Modulation Test of 600MW

Subcritical Unit in Northeast Power Grid

JIE Qiliang1 GUO Yina2 WANG Ying2 BAO Xu2 ZHANG Song2

（1. Huadian Electric Power Research Institute Co.， Ltd.，Hangzhou Zhejiang 310030;2. State Grid Shenyang Electric Power Supply Company，Shenyang Liaoning 110003）

Abstract： The primary frequency modulation function of the generator set can improve the safe operation level of the power grid and keep the grid frequency stable. Northeast Power Grid Co.， Ltd. issued the "Interim Regulations on the Management of Primary Frequency Regulation of Northeast Power Grid Generator Sets"， clearly indicating that the generator set needs to further improve the primary frequency modulation function. In order to test the primary frequency modulation capability of the unit， the on-line unit must strictly abide by the "Testing Guidelines for Steam Turbine Regulation Control System" and the "Interim Provisions on the Management of Primary Frequency Regulation Dispatching of Northeast Power Grid Generator Sets". According to the product specifications provided by the manufacturer， in accordance with the relevant technical requirements， a pilot frequency test program consistent with a 600MW subcritical unit of a power plant is formulated， and all test contents are dynamically completed.

Keywords： primary frequency modulation;DCS;DEH;CCS

鍋爐的生產(chǎn)廠家為哈爾濱鍋爐廠，產(chǎn)品以∏型汽包爐為主，設置了亞臨界參數(shù)，主要采用的是四角切向燃燒和控制循環(huán)等方式，可實現(xiàn)固態(tài)排渣和單爐膛平衡通風，同時采用全鋼架構(gòu)，緊身封閉布置。汽機均由哈爾濱汽輪機廠有限責任公司負責生產(chǎn)，用于NZK600-17.7/538/538型一次中間再熱、三缸四排汽、單軸、雙背壓和空冷凝汽式汽輪發(fā)電機組。

1 試驗目的

某電廠600MW亞臨界機組進行了一次調(diào)頻試驗，其目的是了解機組調(diào)速系統(tǒng)的相關(guān)指標及靜態(tài)特性，重新認知調(diào)速系統(tǒng)的各項技術(shù)參數(shù)。如果電網(wǎng)網(wǎng)頻發(fā)生偏差，檢測機組將發(fā)揮其快速補償能力。結(jié)合《東北電網(wǎng)發(fā)電機組一次調(diào)頻調(diào)度管理暫行規(guī)定》的相關(guān)要求，機組CCS、DEH需驗證其一次調(diào)頻邏輯，確保參數(shù)設置與標準相符，而且機組需具備一次調(diào)頻電網(wǎng)的能力。

2 主要技術(shù)指標定義及標準

2.1 主要技術(shù)指標

2.1.1 一次調(diào)頻。系統(tǒng)內(nèi)機組、大用戶一旦發(fā)生跳閘，將改變電網(wǎng)頻率，且變化幅度相當大，周期會持續(xù)10～120s。因此，網(wǎng)上機組應適當調(diào)整負荷，防止網(wǎng)上出現(xiàn)負荷缺口，使電網(wǎng)頻率保持穩(wěn)定，這就是一次調(diào)頻[1，2]。

2.1.2 調(diào)頻死區(qū)。機組一次調(diào)頻頻率死區(qū)指的是，系統(tǒng)位于額定轉(zhuǎn)速附近，不能靈敏地感知轉(zhuǎn)速，這一區(qū)域叫作調(diào)頻死區(qū)。在保證電網(wǎng)頻率不變的基礎上，要想提高機組的穩(wěn)定性，人們可以在電調(diào)系統(tǒng)中設置相應的頻率死區(qū)。

2.1.3 一次調(diào)頻動態(tài)特性。汽輪發(fā)電組并網(wǎng)運行最明顯的就是一次調(diào)頻特性，由于電網(wǎng)負荷發(fā)生改變，電網(wǎng)頻率隨之改變，控制系統(tǒng)促使機組提高自身功率，因此需對電網(wǎng)頻率變化加以限制。

2.1.4 速度變動率。速度變動率一般用[δ]表示，在機組調(diào)節(jié)系統(tǒng)保持相同給定值的基礎上，將空負荷的汽輪機改為滿負荷，轉(zhuǎn)速變化量、額定轉(zhuǎn)速的比值可用百分數(shù)表示，可參照式（1）進行計算，即

[δ=（n1-n2）/n0×100]? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（1）

式中，[n1]為汽輪機處于空負荷狀態(tài)下所能達到的轉(zhuǎn)速;[n2]為汽輪機在滿負荷狀態(tài)下的轉(zhuǎn)速;[n0]為汽輪機的額定轉(zhuǎn)速。

汽輪機運行期間，電網(wǎng)一旦出現(xiàn)故障或發(fā)電機的出口開關(guān)發(fā)生跳閘，汽輪機負荷將變?yōu)榱?，其轉(zhuǎn)速將達到最高值，再逐漸下降，最后保持穩(wěn)定，這就叫“動態(tài)飛升”[3]。速度變動率關(guān)系到轉(zhuǎn)速的最高值，通常，動態(tài)飛升為汽輪機額定轉(zhuǎn)速的4%～5%。汽輪機的額定轉(zhuǎn)速如果超過3 000r/min，動態(tài)飛升也會上升，保持在120～150r/min。一般來說，轉(zhuǎn)速上升值與速度變動率成正比，同時也關(guān)系到危險程度。

2.1.5 功率補償量。功率補償量可用[ΔP]表示，其計算公式為：

[ΔP=P0/n0×（Δn-Δ）/δ]? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （2）

式中，[P0]為機組額定容量;[n0]為機組額定轉(zhuǎn)速;[Δn]為轉(zhuǎn)速偏差，主要指的是死區(qū)的機組轉(zhuǎn)速、3 000轉(zhuǎn)所形成的差，可表示為[Δn=n-3 000];Δ為轉(zhuǎn)差死區(qū);[Δn-Δ]為刨除死區(qū)后實際的電量轉(zhuǎn)速偏差，例如，死區(qū)Δ=±2r/min，表示的是電網(wǎng)頻率比較高時，機組轉(zhuǎn)速可達到3 000r/min，此時[Δn-Δ]等于[n]-3 002;當電網(wǎng)頻率不是很高，而機組轉(zhuǎn)速不超過3000r/min時，[Δn-Δ]等于[n]-2 998。

2.1.6 一次調(diào)頻負荷響應滯后時間。一次調(diào)頻負荷響應滯后時間指的是，運行機組越過電網(wǎng)頻率，直至到達一次調(diào)頻死區(qū)時，改變機組負荷所用的時間。

2.1.7 一次調(diào)頻負荷響應時間。一次調(diào)頻負荷響應時間，是指越過電網(wǎng)頻率的機組將抵達一次調(diào)頻死區(qū)時一次調(diào)頻達到最大負荷所需的時間。

2.1.8 一次調(diào)頻負荷響應穩(wěn)態(tài)時間。一次調(diào)頻負荷響應穩(wěn)態(tài)時間指的是，機組越過電網(wǎng)頻率，將進入一次調(diào)頻死區(qū)時，達到最大的一次調(diào)頻負荷所用的時間。

2.1.9 一次調(diào)頻穩(wěn)定時間。一次調(diào)頻穩(wěn)定時間指的是越過電網(wǎng)頻率的機組可直達一次調(diào)頻死區(qū)，進行一次調(diào)頻所花費的時間。

2.1.10 一次調(diào)頻參數(shù)確認。一次調(diào)頻投入范圍有一定限制，通常，機組負荷需保持在50%～100%。

人們可以參照《東北電網(wǎng)發(fā)電機組一次調(diào)頻運行管理規(guī)定》的各項要求，完成相關(guān)參數(shù)的設定：一次調(diào)頻死區(qū)通常為±2r/min;一次調(diào)頻的最大負荷一般為額定負荷的±6%;一次調(diào)頻速度變動率需達到5%。

2.2 標準

一是一次調(diào)頻負荷響應滯后時間，其合格標準不可超過3s。二是一次調(diào)頻負荷響應時間，其合格標準為，在不超過15s的時間內(nèi)，計算出機組一次調(diào)頻所能達到的最大負荷。三是一次調(diào)頻負荷響應穩(wěn)態(tài)時間，其合格標準為，計算在45s的時間內(nèi)，機組一次調(diào)頻所能達到的最大負荷。四是一次調(diào)頻穩(wěn)定時間，其合格標準為，在不超過60s的時間內(nèi)，計算機組一次調(diào)頻將產(chǎn)生的最大負荷。

3 試驗方法及過程

3.1 試驗方法

工程師站采用手動置數(shù)方式，改變一次調(diào)頻的測量轉(zhuǎn)速，同時檢查一次調(diào)頻的各項動作。一次轉(zhuǎn)速設定值每改變一次，數(shù)據(jù)都被如實記錄下來，直至轉(zhuǎn)速設定值達到3 000r/min的額定轉(zhuǎn)速，得到穩(wěn)定的機組負荷、壓力之后，繼續(xù)試驗?？杉尤胱畲蟮霓D(zhuǎn)速偏差值只能是11r/min。

DCS可用于記錄機組在試驗前后所達到的負荷及轉(zhuǎn)差值，包括爐側(cè)、調(diào)門開度、主汽壓力、汽包水位、主汽溫度和爐膛負壓等。

3.2 試驗過程

保證機組采用的是CCS控制方式，自動投入其他系統(tǒng)，同時運行各項保護，使機組負荷達到350MW。

3.2.1 一次調(diào)頻轉(zhuǎn)速為2 995r/min。DEH工程師站將一次調(diào)頻轉(zhuǎn)速設置為2 995r/min，通過對一次調(diào)頻動作進行檢查，核實機組瞬間增大的負荷值，分別記錄不同時期的機組負荷、響應時間、調(diào)門開度、主汽溫度、爐側(cè)主汽壓力、爐膛負壓和汽包水位等參數(shù)，使該轉(zhuǎn)速偏差保持穩(wěn)定，確保機組能夠安全運行，同時釋放強制信號，將汽機轉(zhuǎn)速偏差一一消除，保證機組達到相應的運行條件。

3.2.2 一次調(diào)頻轉(zhuǎn)速為2 992r/min。DEH工程師站明確指出，必須達到2 992r/min的一次調(diào)頻轉(zhuǎn)速，及時檢查一次調(diào)頻動作，對機組的負荷進行核實，記錄機組負荷、爐側(cè)主汽壓力以及調(diào)門開度，同時記錄主汽溫度、爐膛負壓以及汽包水位，保持同樣的轉(zhuǎn)速偏差，提高機組運行的穩(wěn)定性，將強制信號釋放出來，消除汽機轉(zhuǎn)速偏差，使機組保持穩(wěn)定運行。

3.2.3 一次調(diào)頻轉(zhuǎn)速為2 989r/min。DEH工程師站需重新設置一次調(diào)頻轉(zhuǎn)速，使其達到2 989r/min，做好一次調(diào)頻動作的檢查工作，核實機組增大的負荷值，記錄調(diào)門開度與機組負荷，同時記錄響應時間、主汽溫度、爐側(cè)主汽壓力以及汽包水位，標注好爐膛負壓，采用相同的轉(zhuǎn)速偏差，保證機組能夠穩(wěn)定運行。同時，要釋放強制信號，消除汽機轉(zhuǎn)速偏差，確保機組滿足運行條件。

3.2.4 一次調(diào)頻轉(zhuǎn)速為3 005r/min。DEH工程師站通過對一次調(diào)頻轉(zhuǎn)速進行調(diào)整，使其保持在3 005r/min，檢查其動作情況，對機組瞬間增大的負荷值加以核實，記錄機組的不同負荷、汽包水位，同時記錄響應時間、調(diào)門開度、主汽溫度以及爐側(cè)主汽壓力，標注好爐膛負壓，機組在運行過程中需一直采用這種轉(zhuǎn)速偏差。同時，要釋放強制信號，確保汽機轉(zhuǎn)速不會出現(xiàn)偏差，保證機組能夠穩(wěn)定運行。

3.2.5 一次調(diào)頻轉(zhuǎn)速為3 008r/min。將DEH工程師站的一次調(diào)頻轉(zhuǎn)速調(diào)整為3 008r/min，做好動作情況的檢查工作及機組負荷值的核實工作，記錄機組負荷、爐膛負壓、調(diào)門開度、主汽溫度、爐側(cè)主汽壓力、響應時間以及汽包水位等。在不改變轉(zhuǎn)速偏差的情況下，使機組保持穩(wěn)定運行，同時釋放強制信號，防止汽機轉(zhuǎn)速出現(xiàn)偏差，進而提高機組運行的穩(wěn)定性。

3.2.6 一次調(diào)頻轉(zhuǎn)速為3 011r/min。DEH工程師站可將一次調(diào)頻轉(zhuǎn)速設置成3 011r/min，同樣檢查一次調(diào)頻動作并核實機組負荷，接著記錄機組的相關(guān)參數(shù)，包括調(diào)門開度、負荷以及響應時間，同時記錄爐側(cè)主汽壓力、汽包水位、主汽溫度和爐膛負壓，保持相同的轉(zhuǎn)速偏差，使機組能夠穩(wěn)定運行。另外，要釋放強制信號，避免汽機轉(zhuǎn)速發(fā)生偏差，保證機組的穩(wěn)定運行。

4 結(jié)論

某電廠600MW亞臨界機組開展了一次調(diào)頻在線試驗，機組的運行方式主要為CCS，試驗期間未出現(xiàn)異常情況。將上述試驗指標與《東北電網(wǎng)網(wǎng)調(diào)直調(diào)電廠一次調(diào)頻運行管理規(guī)定》進行對比，筆者得出以下結(jié)論：通過采用CCS協(xié)調(diào)運行方式，機組可發(fā)揮其一次調(diào)頻功能。

參考文獻：

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