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        一次調(diào)頻在尼爾基發(fā)電廠的試驗及應(yīng)用

        2012-03-30 07:55:46宋飛飛陳佰力
        東北水利水電 2012年10期
        關(guān)鍵詞:死區(qū)尼爾調(diào)速器

        宋飛飛,陳佰力

        (1.嫩江尼爾基水利水電有限責(zé)任公司,黑龍江齊齊哈爾161005;2.水利部松遼水利委員會,吉林長春130021)

        尼爾基水電廠位于嫩江干流中游,裝機容量4×62.5 MW,裝機利用小時數(shù)2458 h,電站承擔(dān)電力系統(tǒng)調(diào)峰、負荷備用、事故備用和基荷。于2006年7月16日首臺機組發(fā)電。水輪機為軸流轉(zhuǎn)槳式,型號為ZZA833-LH-640。調(diào)速器采用武漢事達電氣DFWST-150-6.3可編程微機調(diào)速器,導(dǎo)葉槳葉協(xié)聯(lián)運行。

        1 一次調(diào)頻和二次調(diào)頻的定義及區(qū)別

        1)一次調(diào)頻。各機組并網(wǎng)運行時,受外界負荷變動影響,電網(wǎng)頻率發(fā)生變化,這時,各機組的調(diào)節(jié)系統(tǒng)參與調(diào)節(jié)作用,改變各機組所帶的負荷,使之與外界負荷相平衡。同時,還盡力減少電網(wǎng)頻率的變化,這一過程即為一次調(diào)頻。

        2)二次調(diào)頻。一次調(diào)頻是有差調(diào)節(jié),不能維持電網(wǎng)頻率不變,只能緩和電網(wǎng)頻率的改變程度。所以還需要利用同步器增、減速某些機組的負荷,以恢復(fù)電網(wǎng)頻率,這一過程稱為二次調(diào)頻。只有經(jīng)過二次調(diào)頻后,電網(wǎng)頻率才能精確地保持恒定值。二次調(diào)頻目前有兩種方法:由調(diào)總下令各廠調(diào)整負荷;機組采用AGC方式,實現(xiàn)機組負荷自動調(diào)度。簡單地說,一次調(diào)頻是水輪機調(diào)速系統(tǒng)要據(jù)電網(wǎng)頻率的變化,自發(fā)的進行調(diào)整機組負荷以恢復(fù)電網(wǎng)頻率,二次調(diào)頻是人為根據(jù)電網(wǎng)頻率高低來調(diào)整機組負荷。

        2 一次調(diào)頻試驗?zāi)康?/h2>

        電力系統(tǒng)運行的主要任務(wù)之一,就是對頻率進行監(jiān)視和控制,而發(fā)電機組的一次調(diào)頻功能對維持電網(wǎng)頻率的穩(wěn)定至關(guān)重要。為保證東北電網(wǎng)及并網(wǎng)運行發(fā)電機組的安全穩(wěn)定運行,提高電能質(zhì)量和電網(wǎng)頻率控制水平,防止機組事故跳閘導(dǎo)致系統(tǒng)頻率惡性事故發(fā)生,根據(jù)東北電網(wǎng)有限公司文件《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》(東電調(diào)通[2006]429)的通知,要求對并入220 kV電網(wǎng)的水電機組一次調(diào)頻參數(shù)進行測試,水輪機調(diào)速器人工死區(qū)、永態(tài)轉(zhuǎn)差系數(shù)、比例增益、積分增益、微分增益等參數(shù)與水電機組的一次調(diào)頻密切相關(guān),各參數(shù)的合理整定與優(yōu)化設(shè)置對于機組一次調(diào)頻功能的有效發(fā)揮至關(guān)重要。為更好到發(fā)揮水電機組的一次調(diào)頻作用,進一步加強電網(wǎng)的穩(wěn)定性,改善電能質(zhì)量,應(yīng)嚴格按照相關(guān)技術(shù)規(guī)程和東北電網(wǎng)有限公司的要求,根據(jù)機組狀況和其在電網(wǎng)中的調(diào)頻、調(diào)峰作用,利用測試手段控制水輪機調(diào)速器人工死區(qū)整定值,合理安排調(diào)速器的永態(tài)轉(zhuǎn)差系數(shù),優(yōu)化動態(tài)調(diào)節(jié)品質(zhì)的其它調(diào)節(jié)參數(shù)。

        3 一次調(diào)頻技術(shù)指標(biāo)

        根據(jù)《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》,一次調(diào)頻試驗機組應(yīng)該達到的、需要通過現(xiàn)場試驗進行優(yōu)化的技術(shù)指標(biāo)如下:機組一次調(diào)頻的頻率死區(qū)控制在±0.05 Hz;機組的永態(tài)轉(zhuǎn)差率不大于4%;最大調(diào)整負荷限幅:為確保一次調(diào)頻投入后機組的安全運行,暫定一次調(diào)頻的最大調(diào)整負荷限制幅度為機組額定負荷的±10%;機組調(diào)速器轉(zhuǎn)速死區(qū)小于0.04%;額定水頭在50 m及以上的水電機組,其一次調(diào)頻負荷響應(yīng)滯后時間應(yīng)小于4 s;額定水頭在50 m及以下的水電機組,其一次調(diào)頻負荷響應(yīng)滯后時間應(yīng)小于8 s;當(dāng)電網(wǎng)頻率變化超過機組一次調(diào)頻的頻率死區(qū)時,機組一次調(diào)頻的負荷調(diào)整幅度應(yīng)在15 s內(nèi)達到該工況下的一次調(diào)頻最大負荷調(diào)整幅度的90%;在電網(wǎng)頻率變化超過機組一次調(diào)頻死區(qū)時開始的45 s內(nèi),機組實際出力與機組響應(yīng)目標(biāo)偏差的平均值應(yīng)在機組額定有功出力的±5%以內(nèi)。

        4 試驗流程

        1)在停機狀態(tài)下進行一次調(diào)頻試驗接線,接線無誤后進行試驗。

        2)有功功率、導(dǎo)葉開度輸入信號率定。

        3)調(diào)整負荷到10%額定負荷,斷開機頻PT接線,模擬“PT斷線”故障,以檢驗調(diào)速系統(tǒng)的保護功能。

        4)校核機組一次調(diào)頻的響應(yīng)行為:將調(diào)速器人工頻率死區(qū)設(shè)為±0.05 Hz,設(shè)定為4%,通過TG2000的頻率信號發(fā)生器功能在額定頻率50 Hz基礎(chǔ)上分別施加 正負階躍頻率偏差信號(±0.10 Hz、±0.15 Hz、±0.20 Hz),每個信號持續(xù) 60 s,以檢驗調(diào)速器的響應(yīng)行為。如其響應(yīng)行為不能滿足規(guī)定的技術(shù)指標(biāo),則對調(diào)速器及系統(tǒng)的相關(guān)程序及參數(shù)進行修改后并重新進行試驗。

        5)校核機組一次調(diào)頻的最大調(diào)整負荷限幅:試驗工況同上4),通過TG2000的頻率信號發(fā)生器功能,在額定頻率50 Hz基礎(chǔ)上給調(diào)速系統(tǒng)施加±0.25 Hz階躍頻率信號,機組負荷變化值不應(yīng)超過±10%額定負荷,如超過則對調(diào)速器及系統(tǒng)的相關(guān)程序及參數(shù)進行修改后并重新進行試驗。

        6)跟蹤電網(wǎng)頻率試驗:切除TG2000測試儀的輸出模擬頻率信號,恢復(fù)電網(wǎng)PT接線,將機頻信號接至TG2000測試儀上機組頻率輸入端;機組AGC系統(tǒng)投入運行。通過TG2000測試儀,對電網(wǎng)頻率、有功功率和導(dǎo)葉開度信號進行錄波,記錄電網(wǎng)頻率越過機組一次調(diào)頻頻率死區(qū)時調(diào)速器動作情況(如系統(tǒng)頻率較穩(wěn)定,很難超過頻率死區(qū)時,可將調(diào)速器的人工死區(qū)設(shè)定值相對減小,試驗結(jié)束后再恢復(fù))。

        7)在停機狀態(tài)下進行一次調(diào)頻試驗拆線及恢復(fù)。

        5 一次調(diào)頻試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計

        發(fā)電廠名稱:尼爾基發(fā)電廠

        機組號:1號機組

        試驗開始時間:2009年11月03日13∶57

        試驗結(jié)束時間:2009年11月03日13∶59

        1)機組基本數(shù)據(jù)。機組容量為62.5 MW;機組類型為軸流轉(zhuǎn)漿式水輪發(fā)電機;調(diào)速器類型為微機自復(fù)中式;機組運行方式為漿葉協(xié)聯(lián)。

        2)一次調(diào)頻設(shè)定數(shù)據(jù)。死區(qū)設(shè)定值為+0.05/-0.04,標(biāo)準(zhǔn)值為不大于±0.05 Hz;最大調(diào)整負荷限幅設(shè)定為+8.30%/-9.70%,標(biāo)準(zhǔn)值為不大于±10%;速度變動率標(biāo)準(zhǔn)值為4%~5%。

        3)試驗開始前和結(jié)束后的機組主要參數(shù)。試驗前機組負荷為50.36 MW;試驗后機組負荷為51.58 MW;試驗前機組轉(zhuǎn)速為107.12 r/min;試驗后機組轉(zhuǎn)速:106.97 r/min。

        6 一次調(diào)頻在尼爾基發(fā)電廠的應(yīng)用

        1)經(jīng)過校核,調(diào)速系統(tǒng)測頻回路的測頻最大誤差+0.0008~-0.0004 Hz,滿足±0.005 Hz范圍要求。

        2)靜特性試驗數(shù)據(jù):bp=4%時,ix=0.032%≤0.04%,ε=0.56%≤5%,bp=4.0%≤4%,滿足“規(guī)定”要求。

        3)為了滿足一次調(diào)頻性能的要求,經(jīng)過幾組動特性調(diào)整試驗優(yōu)化,最終確定調(diào)整參數(shù)bp=4%,bt=6%,Tn=4,Td=0.5,頻率人工死區(qū)設(shè)定值為+0.05~-0.04 Hz。

        4)機組一次調(diào)頻負荷響應(yīng)滯后時間最大為0.41 s,符合小于8 s的要求;機組一次調(diào)頻負荷響應(yīng)穩(wěn)定時間(負荷調(diào)整幅度達90%)最大為11.60 s,符合小于15 s的要求;機組一次調(diào)頻負荷完全響應(yīng)時間最大為16.18 s,符合小于45 s的要求。

        5)機組最大調(diào)整負荷幅度為+8.30%~-9.70%,調(diào)速器能夠?qū)C組一次調(diào)頻的出力調(diào)整幅度進行±10%有效限制。

        6)投入一次調(diào)頻功能后,當(dāng)電網(wǎng)頻率越過一次調(diào)頻死區(qū)時,導(dǎo)葉開度和負荷能夠隨網(wǎng)頻率變化而產(chǎn)生正確響應(yīng)。

        7)試驗數(shù)據(jù)分析表明:尼爾基1號機試驗數(shù)據(jù)滿足《規(guī)定》要求,具備一次調(diào)頻功能。

        [1]DL/T496-2001,水輪機電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)及裝置調(diào)整試驗導(dǎo)則[R].

        [2]東電調(diào)通[2006]429號,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[R].

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