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        廣蓄B廠機(jī)組一次調(diào)頻試驗(yàn)方法介紹與分析

        2010-08-31 06:26:40代雄
        水電站機(jī)電技術(shù) 2010年4期
        關(guān)鍵詞:死區(qū)調(diào)速器導(dǎo)葉

        代雄

        (廣州蓄能水電廠,廣東 廣州 510950)

        廣蓄B廠機(jī)組一次調(diào)頻試驗(yàn)方法介紹與分析

        代雄

        (廣州蓄能水電廠,廣東 廣州 510950)

        介紹了一次調(diào)頻在電力系統(tǒng)中的作用及廣東電網(wǎng)對一次調(diào)頻技術(shù)指標(biāo)要求,并介紹廣州蓄能水電廠7號機(jī)組一次調(diào)頻性能靜態(tài)試驗(yàn)和動(dòng)態(tài)試驗(yàn)方法。

        一次調(diào)頻;靜態(tài)試驗(yàn);動(dòng)態(tài)試驗(yàn)

        發(fā)電機(jī)組是電力系統(tǒng)的重要組成部分,一次調(diào)頻功能是發(fā)電機(jī)組的基礎(chǔ)功能之一,其一次調(diào)頻功能對整個(gè)系統(tǒng)的安全運(yùn)行至關(guān)重要。它能迅速緩解電網(wǎng)頻率的劇烈波動(dòng),大大地提高電網(wǎng)的頻率控制水平和電能質(zhì)量,降低電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn),提高整個(gè)電網(wǎng)運(yùn)行的安全穩(wěn)定性、增強(qiáng)電網(wǎng)抗事故能力。

        1 一次調(diào)頻技術(shù)指標(biāo)

        《廣東電力系統(tǒng)一次調(diào)頻運(yùn)行管理規(guī)定》(以下簡稱《規(guī)定》)中要求廣東電力系統(tǒng)并網(wǎng)運(yùn)行機(jī)組原則上都應(yīng)參與一次調(diào)頻。并且水電機(jī)組滿足以下技術(shù)指標(biāo):

        a)水電機(jī)組一次調(diào)頻死區(qū)不大于±0.05 Hz;

        b)水電機(jī)組速度不等率不高于4%;

        c)調(diào)速系統(tǒng)遲緩率。對于DEH電液調(diào)節(jié)型機(jī)組,機(jī)組容量大于200 MW,遲緩率要求小于0.07%;

        d)在電網(wǎng)頻率變化超過機(jī)組一次調(diào)頻死區(qū)時(shí),機(jī)組響應(yīng)時(shí)間應(yīng)小于等于3 s;

        e)在電網(wǎng)頻率變化超過機(jī)組一次調(diào)頻死區(qū)時(shí),開始時(shí)的15 s內(nèi)機(jī)組出力實(shí)際調(diào)節(jié)量應(yīng)達(dá)到機(jī)組出力理論最大值的60%以上;

        f)在電網(wǎng)頻率變化超過機(jī)組一次調(diào)頻死區(qū)后60s內(nèi),機(jī)組實(shí)際出力與響應(yīng)目標(biāo)偏差的平均值應(yīng)達(dá)到理論計(jì)算的調(diào)整幅度的±8%內(nèi);

        g)水電機(jī)組參與一次調(diào)頻的負(fù)荷變化幅度不加以限制(軸流轉(zhuǎn)槳式機(jī)組負(fù)荷變化幅度可根據(jù)機(jī)組特性適當(dāng)限制)。

        2 廣州蓄能水電廠及B廠調(diào)速器簡介

        廣州蓄能水電廠(簡稱廣蓄)隸屬于中國南方電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻發(fā)電公司,位于廣州市從化呂田鎮(zhèn)境內(nèi),總裝機(jī)容量240萬kW,分為A廠和B廠,各安裝4臺(tái)30萬kW的水泵水輪發(fā)電機(jī)組。廣蓄B廠機(jī)組由德國伏依特公司承制、供貨,調(diào)速系統(tǒng)采用數(shù)字式電氣調(diào)速器,型號為:VGC2120—3PR,采用單導(dǎo)葉控制,共裝有20個(gè)電液轉(zhuǎn)換器和20個(gè)接力器。邏輯控制單元為雙PLC冗余配置,由PLC1和PLC2完成,單導(dǎo)葉控制單元由PLC3完成,其轉(zhuǎn)速控制環(huán)節(jié)采用PID調(diào)節(jié),功率控制環(huán)節(jié)采用PI調(diào)節(jié)。廣蓄2008年至2009年完成了B廠4臺(tái)機(jī)組調(diào)速器一次調(diào)頻靜態(tài)試驗(yàn)和動(dòng)態(tài)試驗(yàn),下面以廣蓄B廠7號機(jī)組為例說明調(diào)速器一次調(diào)頻試驗(yàn)方法。

        3 一次調(diào)頻性能靜態(tài)試驗(yàn)

        一次調(diào)頻性能靜態(tài)試驗(yàn)主要進(jìn)行了調(diào)速器測頻回路校準(zhǔn)、調(diào)速器靜態(tài)特性試驗(yàn)、永態(tài)轉(zhuǎn)差率bp校驗(yàn)和機(jī)頻斷線模擬試驗(yàn)。

        3.1 調(diào)速器靜態(tài)特性試驗(yàn)

        (1)試驗(yàn)條件

        在機(jī)組停機(jī),蝸殼靜水條件下,切除人工死區(qū),bt、Td和Tn設(shè)為最小值。

        (2)試驗(yàn)接線

        在停機(jī)狀態(tài)下完成各接線,包括:“TG2000H發(fā)電機(jī)組特性和參數(shù)綜合測試系統(tǒng)”(以下簡稱“TG2000H測試儀”)輸入信號(接力器行程平均反饋、仿真功率反饋),“TG 2000H測試儀”輸出信號(仿真功率輸出、

        脈沖仿真頻率),具體接線如圖1:

        (3)試驗(yàn)方法及結(jié)果

        進(jìn)入“TG2 000H測試儀”靜態(tài)特性試驗(yàn)?zāi)K,升高或降低脈沖仿真頻率使調(diào)速器導(dǎo)葉全開或全關(guān),“TG2 000H測試儀”自動(dòng)調(diào)整頻率信號值,使之按一個(gè)方向逐次升高和降低,在導(dǎo)葉每次變化穩(wěn)定后,記錄該次信號頻率值及相應(yīng)的導(dǎo)葉開度。試驗(yàn)記錄見表1。根據(jù)靜態(tài)特性試驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算得:轉(zhuǎn)速死區(qū)ix=0.006%,符合《規(guī)定》中調(diào)速器轉(zhuǎn)速死區(qū)小于0.04%的要求;導(dǎo)葉開啟方向線性度誤差εx=2.16%,導(dǎo)葉關(guān)閉方向線性度誤差εx=2.11%,均滿足《DL/T563-2004水輪機(jī)電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)及裝置技術(shù)規(guī)程》中電液調(diào)節(jié)裝置靜特性曲線線性度誤差不超過5%的規(guī)定。

        表1 廣蓄B廠7號機(jī)調(diào)速器靜特性試驗(yàn)記錄

        3.2 永態(tài)轉(zhuǎn)差率bp校驗(yàn)

        (1)試驗(yàn)條件及接線

        永態(tài)轉(zhuǎn)差率bp的校驗(yàn)在機(jī)組停機(jī),蝸殼靜水條件下進(jìn)行,bt、Td和Tn設(shè)為最小值,bp設(shè)置待校驗(yàn)值,試驗(yàn)接線同調(diào)速器靜態(tài)特性試驗(yàn)。

        (2)試驗(yàn)方法及結(jié)果

        改變調(diào)速器輸入頻率信號,測取接力器兩個(gè)輸出(Y1、Y2)及其對應(yīng)的輸入頻率(f1、f2),按下式計(jì)算bp:

        式中:Ymax——接力器最大行程;

        fr——額定頻率。

        為確保試驗(yàn)精度,選擇25%和75%行程位置附近為實(shí)測點(diǎn)。

        bp=4%、6%的校驗(yàn)結(jié)果見表2。

        表2 廣蓄B廠7號機(jī)調(diào)速器bp校驗(yàn)結(jié)果

        從測試結(jié)果看,設(shè)定值和實(shí)測值的誤差不超過滿刻度的5%,符合一般技術(shù)要求。

        4 一次調(diào)頻性能動(dòng)態(tài)試驗(yàn)

        動(dòng)態(tài)試驗(yàn)在機(jī)組發(fā)電工況中進(jìn)行,試驗(yàn)內(nèi)容為:一次調(diào)頻負(fù)荷響應(yīng)時(shí)間測試、一次調(diào)頻動(dòng)作死區(qū)測試、跟蹤電網(wǎng)頻率試驗(yàn)。試驗(yàn)前人工死區(qū)設(shè)置為0.03 Hz,將機(jī)組有功功率、導(dǎo)葉開度反饋平均值、蝸殼壓力信號接入“TG2 000H測試儀”,將“TG2 000H測試儀”的脈沖仿真頻率輸出接入調(diào)速器測速系統(tǒng)。

        4.1 一次調(diào)頻負(fù)荷響應(yīng)時(shí)間測定

        一次調(diào)頻負(fù)荷響應(yīng)時(shí)間采用階躍頻率信號法測定。先在“TG2 000H測試儀”上設(shè)置額定頻率50 Hz,然后分別設(shè)置頻率幅值為0.10 Hz、0.15 Hz和0.20 Hz的正負(fù)階躍頻率信號,對電液調(diào)節(jié)裝置進(jìn)行擾動(dòng),并且在“TG2 000H測試儀”上錄制好測試數(shù)據(jù)和波形。根據(jù)測試的數(shù)據(jù)和波形計(jì)算,廣蓄B廠7號機(jī)負(fù)荷響應(yīng)滯后時(shí)間最長為1.9 s,滿足《規(guī)定》中負(fù)荷響應(yīng)時(shí)間不超過3 s的限定;正負(fù)階躍0.10 Hz、0.15 Hz和0.2 Hz擾動(dòng)的負(fù)荷穩(wěn)定最長時(shí)間為62 s,略高于《規(guī)定》中60 s的限定。從測試結(jié)果來看,機(jī)組負(fù)荷受水力波動(dòng)的影響明顯,給計(jì)算負(fù)荷穩(wěn)定時(shí)間造成困難。但在頻率擾動(dòng)影響期間,即使有大的水力擾動(dòng),機(jī)組出力仍然是朝著響應(yīng)頻率擾動(dòng)的方向動(dòng)作,而在頻率擾動(dòng)影響穩(wěn)定后,機(jī)組出力便跟隨水力波動(dòng)而動(dòng)。正負(fù)0.15 Hz擾動(dòng)時(shí),機(jī)組功率、機(jī)組頻率、導(dǎo)葉開度和蝸殼壓力的波形如圖2和圖3所示。

        4.2 一次調(diào)頻動(dòng)作死區(qū)測試

        一次調(diào)頻動(dòng)作死區(qū)測試方法與一次調(diào)頻負(fù)荷響應(yīng)時(shí)間測定方法相同。從測試數(shù)據(jù)和波形來看,頻率上擾0.030 Hz和下擾0.032 Hz時(shí),調(diào)速器均產(chǎn)生與頻率擾動(dòng)方向一致的動(dòng)作。即當(dāng)人工頻率死區(qū)設(shè)為0.06%(0.03 Hz)時(shí),調(diào)速器實(shí)測一次調(diào)頻動(dòng)作死區(qū)為-0.032~0.030 Hz,符合《規(guī)定》中機(jī)組一次調(diào)頻的頻率死區(qū)控制在±0.05 Hz以內(nèi)的要求。頻率階躍上擾時(shí),調(diào)速器響應(yīng)波形如圖4所示。

        4.3 跟蹤電網(wǎng)頻率試驗(yàn)

        跟蹤電網(wǎng)頻率試驗(yàn)?zāi)康氖菣z查電網(wǎng)頻率超過設(shè)定的一次調(diào)頻的頻率死區(qū)時(shí),機(jī)組的一次調(diào)頻動(dòng)作情況。由圖5可知,在電網(wǎng)頻率下降超過實(shí)測頻率動(dòng)作死區(qū)0.032 Hz后,調(diào)速器能夠及時(shí)響應(yīng)電網(wǎng)頻率的變動(dòng),開啟導(dǎo)葉,增加出力,發(fā)揮一次調(diào)頻功能。

        5 結(jié)語

        隨著各個(gè)電網(wǎng)裝機(jī)容量和用電負(fù)荷的迅速增長,給電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來了更多的風(fēng)險(xiǎn)。一次調(diào)頻功能能迅速緩解電網(wǎng)頻率的劇烈波動(dòng),大大降低電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。因此,各個(gè)電網(wǎng)陸續(xù)都要求本系統(tǒng)并網(wǎng)運(yùn)行機(jī)組投入一次調(diào)頻功能。

        book=47,ebook=1

        TV743

        B

        1672-5387(2010)04-0047-03

        2010-04-26

        代雄(1983-),男,助理工程師,從事抽水蓄能電廠檢修與維護(hù)工作。

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