陳 望

(中核核電運(yùn)行管理有限公司,浙江 海鹽 314300)

1 核電廠孤網(wǎng)運(yùn)行介紹

1.1 孤網(wǎng)運(yùn)行簡介

孤立電網(wǎng)簡稱孤網(wǎng),是指由于線路故障、自然災(zāi)害等因素引起線路跳閘后,導(dǎo)致包含一個(gè)或幾個(gè)電源的區(qū)域電網(wǎng)與主電網(wǎng)系統(tǒng)分開,所形成的孤立系統(tǒng)。當(dāng)孤網(wǎng)內(nèi)只有一臺(tái)發(fā)電機(jī)組運(yùn)行時(shí),稱為單機(jī)帶孤網(wǎng)運(yùn)行。孤網(wǎng)內(nèi)發(fā)電機(jī)組功率占比遠(yuǎn)大于正常運(yùn)行工況,且機(jī)組出力要隨系統(tǒng)內(nèi)負(fù)荷的變化不斷進(jìn)行較大幅度的調(diào)整,因此對(duì)機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)的控制提出了更高的要求,也使得機(jī)組面臨較大運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。另一方面,在電網(wǎng)發(fā)生事故后,如果能夠成功實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)組帶孤網(wǎng)運(yùn)行,將大大縮短系統(tǒng)的恢復(fù)時(shí)間,減少經(jīng)濟(jì)損失。

孤網(wǎng)系統(tǒng)形成及恢復(fù)穩(wěn)定運(yùn)行的過程,一般時(shí)間很短,主要可分為兩個(gè)階段[1]:

1)孤網(wǎng)形成初期。本階段電廠難以了解所處孤網(wǎng)的范圍和相關(guān)參數(shù),且發(fā)電機(jī)功率與網(wǎng)內(nèi)負(fù)荷極不平衡。此時(shí)電廠只能通過系統(tǒng)頻率或機(jī)組轉(zhuǎn)速等參數(shù)的變化來判斷系統(tǒng)的狀態(tài),并需要及時(shí)、快速地實(shí)施干預(yù)操作,否則會(huì)有系統(tǒng)崩潰和機(jī)組停機(jī)的風(fēng)險(xiǎn)。

2)孤網(wǎng)運(yùn)行階段。此階段系統(tǒng)運(yùn)行已經(jīng)平穩(wěn),孤網(wǎng)內(nèi)負(fù)荷規(guī)模等參數(shù)可通過與調(diào)度溝通獲得。此時(shí)可根據(jù)機(jī)組的設(shè)計(jì)特性,結(jié)合調(diào)度指令,通過合理設(shè)置機(jī)組的自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置進(jìn)行調(diào)節(jié),確保系統(tǒng)穩(wěn)定。

1.2 電網(wǎng)調(diào)頻原理

電網(wǎng)保持供電頻率穩(wěn)定的機(jī)理是利用系統(tǒng)的自平衡能力,和發(fā)電機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速反饋?zhàn)饔?一次調(diào)頻),及電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速反饋?zhàn)饔?(二次調(diào)頻)等三種方式,改變發(fā)電機(jī)組的輸出功率,使功率和用戶負(fù)荷處于動(dòng)態(tài)平衡,最終達(dá)到保障持續(xù)供電的目的。三種調(diào)頻方式的原理如下[2]:

1)自然調(diào)頻:指調(diào)速系統(tǒng)未動(dòng)作時(shí),僅靠電網(wǎng)自平衡能力來穩(wěn)定頻率的過程。當(dāng)出現(xiàn)功率、負(fù)荷不平衡后,電網(wǎng)中旋轉(zhuǎn)機(jī)械的動(dòng)能會(huì)隨著頻率的變化而變化,以吸收或釋放部分能量來補(bǔ)償系統(tǒng)能量的變化,同時(shí)用電負(fù)荷也隨之變化,從而減緩頻率的波動(dòng)。

2)一次調(diào)頻:指在調(diào)速系統(tǒng)給定值不變的情況下,在電網(wǎng)頻率按自然調(diào)頻過程變化的同時(shí),調(diào)節(jié)系統(tǒng)探測(cè)到機(jī)組轉(zhuǎn)速的變化后,通過轉(zhuǎn)速反饋?zhàn)饔醚杆僬{(diào)整各發(fā)電機(jī)組的輸出功率,以維持供電頻率穩(wěn)定。一次調(diào)頻依靠原動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)自動(dòng)完成,其響應(yīng)時(shí)間僅幾秒鐘,無需電網(wǎng)調(diào)度進(jìn)行干預(yù)。

3)二次調(diào)頻:定義為通過改變調(diào)頻機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)的給定值,改變其輸出功率使電網(wǎng)頻率回到額定值。

自然調(diào)頻和一次調(diào)頻是相繼發(fā)生的。在孤網(wǎng)運(yùn)行方式下,如果一次調(diào)頻的靈敏度差,速度跟不上,將會(huì)使孤網(wǎng)的頻率發(fā)生大幅度波動(dòng)或振蕩,以至于頻率崩潰。在一次調(diào)頻作用后,最終穩(wěn)定頻率會(huì)偏離額定值。需通過調(diào)整預(yù)先指定的調(diào)頻機(jī)組的負(fù)荷設(shè)定值,使各機(jī)組的負(fù)荷變化量轉(zhuǎn)移到調(diào)頻機(jī)組上,同時(shí)將頻率恢復(fù)到額定值。

2 應(yīng)對(duì)孤網(wǎng)運(yùn)行工況的現(xiàn)況及行業(yè)經(jīng)驗(yàn)

相對(duì)于常規(guī)電廠,我國法律、法規(guī)對(duì)核電廠安全條件的要求更加嚴(yán)格,對(duì)核電廠廠內(nèi)、外電源的要求極高 (具體見 《秦山核電廠技術(shù)規(guī)格書》)。核電廠的運(yùn)行必須保證三大安全功能完好,確保不發(fā)生放射性外泄事故。一旦發(fā)生廠外電源性能降級(jí),甚至電網(wǎng)故障導(dǎo)致核電機(jī)組帶孤網(wǎng)運(yùn)行,將對(duì)機(jī)組的安全運(yùn)行帶來極大威脅。因此盡管發(fā)生概率較低,對(duì)核電機(jī)組單機(jī)帶孤網(wǎng)運(yùn)行的研究顯得十分必要。

2.1 220 KV系統(tǒng)運(yùn)行方式

秦山核電廠共配置三條220 KV輸電線路,分別通過分列運(yùn)行的兩條220 KV母線 (220 KVⅠ母、Ⅱ母)與浙江電網(wǎng)相連:秦塘2P59線與海塘變聯(lián)絡(luò),秦躍2428線與躍新變聯(lián)絡(luò),秦立2424線與立峰變聯(lián)絡(luò)。正常運(yùn)行時(shí)秦塘2P59線、秦躍2428線接于220 KVⅠ母,秦立2424線接于220 KVⅡ母,220 KV母聯(lián)開關(guān)處于斷開位置。

2.2 應(yīng)對(duì)孤網(wǎng)運(yùn)行工況的現(xiàn)況

根據(jù)秦山核電廠與浙江電網(wǎng)的協(xié)議,正常運(yùn)行工況下,核電廠不承擔(dān)系統(tǒng)頻率任務(wù)。但在事故情況下,核電廠應(yīng)按照調(diào)度的要求參與系統(tǒng)調(diào)頻。秦山核電廠汽輪機(jī)數(shù)字電液控制系統(tǒng)采用的是上海新華控制工程有限公司的DEH-ⅢA汽輪機(jī)數(shù)字式電液控制系統(tǒng)。該控制系統(tǒng)是在20世紀(jì)80年代初期從美國西屋公司引進(jìn)的,在我國應(yīng)用廣泛。從其多年來的運(yùn)行情況來看,暴露出了一些問題:

1)由于該系統(tǒng)只有一次調(diào)頻而沒有二次調(diào)頻功能,且其一次調(diào)頻功能需手動(dòng)投入。因此在孤網(wǎng)方式下,系統(tǒng)甩負(fù)荷后機(jī)組轉(zhuǎn)速出現(xiàn)較大偏差時(shí),不能快速消除轉(zhuǎn)速偏差,機(jī)組很難穩(wěn)定在額定轉(zhuǎn)速下,OPC(汽輪機(jī)超速保護(hù)控制器)保護(hù)會(huì)頻繁動(dòng)作。為確保汽輪機(jī)安全,無法限制OPC保護(hù)動(dòng)作。其頻繁動(dòng)作將成為機(jī)組運(yùn)行較大的干擾源。

2)孤網(wǎng)運(yùn)行時(shí),系統(tǒng)及機(jī)組的自平衡能力較弱,需要良好的一次調(diào)頻性能才能維持轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定,如一次調(diào)頻有死區(qū)及調(diào)整幅度限制則無法實(shí)現(xiàn)其功能。秦山核電廠DEH-ⅢA控制系統(tǒng)的一次調(diào)頻功能自機(jī)組運(yùn)行以來從未投入,且其設(shè)計(jì)死區(qū)較大 (±1.5 Hz),孤網(wǎng)運(yùn)行期間無法有效調(diào)節(jié)汽機(jī)轉(zhuǎn)速。

而且自機(jī)組投運(yùn)以來,僅在調(diào)試階段進(jìn)行過甩負(fù)荷帶廠用電運(yùn)行的試驗(yàn),至今未經(jīng)歷過單機(jī)帶孤網(wǎng)運(yùn)行的工況,缺少相關(guān)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。另外,電廠現(xiàn)有的規(guī)程體系,也沒有針對(duì)此工況的明確指導(dǎo)。因此在機(jī)組運(yùn)行期間,運(yùn)行人員一方面應(yīng)加強(qiáng)機(jī)組狀態(tài)監(jiān)控,確保機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行。還要針對(duì)機(jī)組面臨的潛在風(fēng)險(xiǎn)和類似的工況進(jìn)行事故預(yù)想和分析,以便故障發(fā)生時(shí)能更從容的應(yīng)對(duì)。

2.3 行業(yè)經(jīng)驗(yàn)

2018年3月9日,同樣采用DEH-ⅢA控制系統(tǒng),也是以秦山核電廠為原型建設(shè)的恰?，敽穗姀S所在地區(qū)電網(wǎng)頻率發(fā)生劇烈波動(dòng),恰?，敽穗姀S4臺(tái)核電機(jī)組同時(shí)甩負(fù)荷至帶廠用電運(yùn)行,但均未成功,導(dǎo)致先后停堆停機(jī)并全廠失電。通過本案例,可以對(duì)秦山核電廠同類型機(jī)組甩負(fù)荷帶孤網(wǎng)運(yùn)行的情況有一個(gè)直觀的了解。

C1機(jī)組自動(dòng)甩負(fù)荷后,隨后出現(xiàn)凝汽器不可用異常信號(hào),閉鎖蒸汽旁路排放,導(dǎo)致主蒸汽管線壓力急劇升高,SG(蒸汽發(fā)生器)水位急劇收縮 (虛假水位),最終觸發(fā)SG低低水位停堆,并聯(lián)鎖停機(jī)。

C2機(jī)組自動(dòng)甩負(fù)荷后,汽機(jī)瞬間轉(zhuǎn)速?zèng)_到3194 r/min,之后OPC反復(fù)動(dòng)作5次,汽機(jī)轉(zhuǎn)速大幅度震蕩,調(diào)節(jié)很困難,無法穩(wěn)定并收斂至3000 r/min左右的正常轉(zhuǎn)速。期間調(diào)門也反復(fù)開啟,旁排閥隨之反復(fù)動(dòng)作。最終導(dǎo)致SG液位波動(dòng)過大,因SG高高液位連鎖停機(jī)停堆。

C3機(jī)組自動(dòng)甩負(fù)荷后,因運(yùn)行人員對(duì)蒸發(fā)器水位干預(yù)不當(dāng),造成蒸發(fā)器水位低水位與汽水失配符合停堆;

C4機(jī)組自動(dòng)甩負(fù)荷后,因出現(xiàn)循環(huán)水設(shè)備缺陷,出現(xiàn)凝汽器不可用信號(hào),并觸發(fā)旁排閉鎖,導(dǎo)致蒸發(fā)器高高水位停機(jī)。

此次事件中,恰?，?臺(tái)機(jī)組甩負(fù)荷后孤島運(yùn)行不成功主要原因?yàn)?孤島運(yùn)行后重要控制、保護(hù)系統(tǒng)性能不可靠,以及運(yùn)行人員技能不足。

3 孤網(wǎng)運(yùn)行事故分析及應(yīng)急預(yù)案

秦山核電廠所處的浙江電網(wǎng),有時(shí)會(huì)根據(jù)檢修計(jì)劃安排進(jìn)行線路檢修工作。工作期間,部分區(qū)域和線路會(huì)成為薄弱環(huán)節(jié),一旦發(fā)生事故,會(huì)造成電廠外電源性能降級(jí),局部區(qū)域電網(wǎng)與大電網(wǎng)脫開形成孤立電網(wǎng),甚至導(dǎo)致電廠失去廠外電源,進(jìn)入孤島運(yùn)行。

如在2016年3月10至18日,浙江電網(wǎng)計(jì)劃進(jìn)行興塘2433、嘉塘2434雙線同停檢修工作。期間秦山核電廠保持現(xiàn)運(yùn)行方式不變,機(jī)組保持330 MW滿功率運(yùn)行。因電網(wǎng)王店變與躍新變間的兩條線路 (王躍4460、店新4463線)有42%同塔架設(shè),為電網(wǎng)最薄弱的環(huán)節(jié)。期間一旦王躍4460、店新4463線發(fā)生故障,可能導(dǎo)致兩條線路同時(shí)跳閘。此時(shí)因無繼電保護(hù)信號(hào)自動(dòng)聯(lián)跳秦山核電廠220 KV各線路開關(guān),機(jī)組將帶躍新變、海塘變、勤豐變、坎杜變運(yùn)行,形成四站一廠的孤立電網(wǎng)。浙江電網(wǎng)受雙線同停檢修工作影響的區(qū)域見圖1。

圖1 浙江電網(wǎng)受雙線同停檢修工作影響的區(qū)域Fig.1 The zone of zhejiang power grid affected by the double-line si multaneous repair wor k

據(jù)浙江省調(diào)的技術(shù)分析,小系統(tǒng)內(nèi)高峰負(fù)荷約50萬k W,發(fā)電機(jī)出力30萬k W,存在20萬k W的用電缺口。根據(jù)2016年浙江電網(wǎng)按頻率減負(fù)荷分配方案,地市供電公司按頻率減負(fù)荷容量按照2016年各市預(yù)計(jì)最高負(fù)荷的38%左右確定。所以在發(fā)生雙線同跳時(shí)如低周減載裝置動(dòng)作正常,能夠成功自動(dòng)切除20萬k W負(fù)荷,系統(tǒng)理論上有穩(wěn)住的可能。

3.1 事故分析和預(yù)想

通過對(duì)行業(yè)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和機(jī)組性能的綜合分析,秦山核電廠發(fā)電機(jī)組進(jìn)入孤網(wǎng)運(yùn)行時(shí)可能出現(xiàn)以下情況:

1)孤網(wǎng)運(yùn)行期間由于發(fā)電機(jī)功率、系統(tǒng)電壓、頻率,一回路核功率、平均溫度,SG水位、壓力等參數(shù)大幅波動(dòng),機(jī)組將進(jìn)入運(yùn)行瞬態(tài)。如故障發(fā)生時(shí)四站一廠孤立電網(wǎng)內(nèi)所帶負(fù)荷大于機(jī)組出力,系統(tǒng)電壓、頻率將瞬間大幅下降,發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速下降,功率可能突增,汽機(jī)調(diào)門開大。并可能因出現(xiàn)主泵低頻跳閘 (定值為47 HZ)等反應(yīng)堆保護(hù)信號(hào)發(fā)生停堆、停機(jī)。如機(jī)組狀態(tài)能夠維持,隨著電網(wǎng)40%負(fù)荷低周減載裝置動(dòng)作,電網(wǎng)頻率、電壓逐步恢復(fù),可能出現(xiàn)高頻率、高電壓現(xiàn)象。

反之,若此時(shí)小系統(tǒng)內(nèi)所帶負(fù)荷小于機(jī)組330 MW的出力,則會(huì)造成機(jī)組甩去部分負(fù)荷,OPC保護(hù)可能頻繁動(dòng)作。蒸發(fā)器水位也會(huì)隨之大幅波動(dòng),可能會(huì)造成停機(jī)停堆。

2)機(jī)組進(jìn)入孤網(wǎng)運(yùn)行時(shí)過程中,若此時(shí)主變母線側(cè)2001 M開關(guān)、主變2001B開關(guān)未自動(dòng)斷開,則DEH-ⅢA控制系統(tǒng)將繼續(xù)保持負(fù)荷控制狀態(tài),不能自動(dòng)或手動(dòng)切至轉(zhuǎn)速控制,自動(dòng)維持機(jī)組3000 r/min的正常轉(zhuǎn)速。若因小系統(tǒng)負(fù)荷小于機(jī)組當(dāng)前出力發(fā)生甩負(fù)荷,汽機(jī)轉(zhuǎn)速會(huì)迅速升高。當(dāng)汽機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到OPC動(dòng)作保護(hù)定值(103%額定轉(zhuǎn)速,3090 r/min)后,再熱調(diào)門、調(diào)門自動(dòng)關(guān)閉,以減少汽機(jī)進(jìn)汽,防止超速,待汽機(jī)轉(zhuǎn)速恢復(fù)至3000 r/min后調(diào)門將重新開啟。在此過程中OPC保護(hù)將頻繁動(dòng)作,直到機(jī)組負(fù)荷降至與小系統(tǒng)負(fù)荷相匹配,孤網(wǎng)系統(tǒng)的頻率將在50～51.5 Hz(對(duì)應(yīng)100%～103%額定轉(zhuǎn)速)之間頻繁波動(dòng)。

3)因孤網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)的用戶負(fù)荷是隨時(shí)波動(dòng)的,期間只能根據(jù)系統(tǒng)電壓和頻率等參數(shù)變化,通過設(shè)置DEH-ⅢA控制系統(tǒng)中機(jī)功率的目標(biāo)值進(jìn)行升、降負(fù)荷操作,跟蹤用戶負(fù)荷變化,維持系統(tǒng)參數(shù)運(yùn)行在限值以內(nèi)。如因瞬態(tài)過程中DEH-ⅢA汽輪機(jī)調(diào)門參考超過閥限造成出系,汽輪機(jī)目標(biāo)功率值與給定值存在一定偏差,影響控制的精確性。應(yīng)在降負(fù)荷至目標(biāo)值左右后由操縱員手動(dòng)停止降負(fù)荷,在調(diào)門參考穩(wěn)定后投入I MP回路、MW回路,并修改閥限至對(duì)應(yīng)值。

4)機(jī)組孤網(wǎng)運(yùn)行期間,由于興塘2433、嘉塘2434和王躍4460、店新4463線均不可用,機(jī)組將僅有秦立2424一路廠外交流電源,需執(zhí)行秦山核電廠技術(shù)規(guī)格書的相關(guān)規(guī)定:如在功率運(yùn)行期間失去一路廠外電源,72 h內(nèi)不能恢復(fù),需在6 h內(nèi)降模式至4 A,并在隨后的30 h內(nèi)降模式至冷停。

如孤網(wǎng)運(yùn)行期間因機(jī)組狀態(tài)難以控制,如OPC保護(hù)頻繁動(dòng)作造成蒸發(fā)器水位大幅波動(dòng)、發(fā)電機(jī)電壓和頻率等參數(shù)超限,繼電保護(hù)、反應(yīng)堆保護(hù)動(dòng)作或設(shè)備發(fā)生故障等原因,造成自動(dòng)或手動(dòng)停機(jī)、停堆。因此時(shí)電廠僅有秦立2424一路廠外交流電源,應(yīng)按照秦一廠技術(shù)規(guī)格書,以及 《反應(yīng)堆啟動(dòng)》程序的要求,在不具備兩條獨(dú)立廠外電源時(shí),不能進(jìn)行反應(yīng)堆重新臨界和機(jī)組并網(wǎng)的操作。

3.2 事故應(yīng)急預(yù)案

根據(jù)以上事故分析和預(yù)想,以及省調(diào)下達(dá)的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警單的要求,一旦電網(wǎng)線路檢修期間秦山核電廠當(dāng)班運(yùn)行人員發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)功率、電壓、頻率等參數(shù)發(fā)生大幅波動(dòng),判斷為因王躍4460、店新4463線發(fā)生線路跳閘導(dǎo)致機(jī)組進(jìn)入孤網(wǎng)運(yùn)行,立即匯報(bào)省調(diào),向其確認(rèn)電網(wǎng)40%低周減載裝置動(dòng)作及網(wǎng)內(nèi)負(fù)荷切除情況。并根據(jù)實(shí)際情況執(zhí)行以下步驟:

(1)機(jī)組進(jìn)入孤網(wǎng)運(yùn)行后發(fā)生停機(jī)停堆

如機(jī)組進(jìn)入孤網(wǎng)運(yùn)行工況后發(fā)生自動(dòng)或手動(dòng)停機(jī)停堆,則立即執(zhí)行 《停堆或安注》等事故應(yīng)急運(yùn)行規(guī)程,確保機(jī)組安全停堆,廠用電切至啟備變運(yùn)行。并啟動(dòng) 《應(yīng)急瞬態(tài)響應(yīng)》等應(yīng)急管理程序,根據(jù)技術(shù)規(guī)格書的相關(guān)規(guī)定,執(zhí)行相應(yīng)退防措施。向省調(diào)進(jìn)行及時(shí)匯報(bào)和溝通。

(2)機(jī)組進(jìn)入孤網(wǎng)運(yùn)行后能夠保持穩(wěn)定運(yùn)行

若機(jī)組進(jìn)入孤網(wǎng)運(yùn)行,甩去部分負(fù)荷后能夠保持穩(wěn)定運(yùn)行,則執(zhí)行以下步驟:

1)立即向省調(diào)申請(qǐng),以最大速率快速降負(fù)荷 (10～15 MW/min),直至機(jī)組功率與網(wǎng)內(nèi)實(shí)際負(fù)荷相匹配 (通過發(fā)電機(jī)功率大表與汽輪機(jī)功率一致,系統(tǒng)電壓、頻率等參數(shù)恢復(fù)至正常范圍來確認(rèn))。降負(fù)荷期間當(dāng)班值注意控制機(jī)組狀態(tài),保持一二回路平衡。

2)在機(jī)組功率相對(duì)穩(wěn)定后,操縱員根據(jù)發(fā)電機(jī)、系統(tǒng)電壓、頻率等參數(shù)變動(dòng)情況,執(zhí)行運(yùn)行規(guī)程,手動(dòng)調(diào)節(jié)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速及功率,進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)頻調(diào)壓,保持參數(shù)穩(wěn)定在正常范圍。

3)根據(jù)省調(diào)指令,經(jīng)同期裝置合母聯(lián)2012開關(guān),將機(jī)組所帶小網(wǎng)與浙江大網(wǎng)并列。注意并列前將小系統(tǒng)周波及電壓調(diào)節(jié)至與大網(wǎng)相近 (允許頻率差不超過0.5 Hz,允許電壓差不超過20%)。并列后控制秦立2424線潮流盡量小。

4)后續(xù)根據(jù)省調(diào)試送王躍4460線、店新4463線以及進(jìn)行嘉塘2434線、興塘2433線復(fù)役的情況,執(zhí)行技術(shù)規(guī)格書相關(guān)規(guī)定。如在72 h內(nèi)王躍4460線、店新4463線或嘉塘2434線、興塘2433線有一路恢復(fù)運(yùn)行,則按照省調(diào)指令要求,將秦塘2P59線倒至220 KVⅡ母運(yùn)行、秦立2424線倒至正母運(yùn)行后,分開母聯(lián)2012開關(guān),恢復(fù)兩路廠外交流電源的正常供電方式。同時(shí)應(yīng)注意同省調(diào)溝通,向其確認(rèn)躍新變、海塘變、勤豐變負(fù)荷控制以及相關(guān)預(yù)案的執(zhí)行情況。

5)如在72 h內(nèi)王躍4460線、店新4463線或嘉塘2434線、興塘2433線均無法恢復(fù)運(yùn)行,則執(zhí)行技術(shù)規(guī)格書運(yùn)行限制條件3.8.1,向省調(diào)申請(qǐng),機(jī)組降功率、解列并執(zhí)行退防操作。直至后續(xù)外部條件滿足后機(jī)組重新啟動(dòng)、并網(wǎng)。

4 改進(jìn)建議

從行業(yè)經(jīng)驗(yàn)反饋看,新華公司也已經(jīng)意識(shí)到了DEH-ⅢA系統(tǒng)的不足,并改進(jìn)了控制方案,但從應(yīng)用效果看不理想。本文綜合現(xiàn)有行業(yè)經(jīng)驗(yàn),簡要介紹秦山核電廠發(fā)電機(jī)組在面臨孤網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)時(shí)應(yīng)采取的改進(jìn)措施[4]。

4.1 自動(dòng)裝置設(shè)置

孤網(wǎng)運(yùn)行時(shí),當(dāng)負(fù)荷量比發(fā)電機(jī)組最大出力多時(shí),僅僅依靠發(fā)電機(jī)組的調(diào)節(jié)性能,不能使孤網(wǎng)穩(wěn)定,需要低頻減載裝置動(dòng)作切除部分負(fù)荷來抑制頻率的下降。當(dāng)?shù)皖l減載全部動(dòng)作后,仍然不能抑制頻率的下降,可通過低頻解列裝置動(dòng)作,使孤網(wǎng)穩(wěn)定。該方案要求機(jī)組解列后所帶的負(fù)荷比發(fā)電機(jī)組發(fā)出的功率小一些,整定值要比孤網(wǎng)內(nèi)的低頻減載的最低值小,以便于頻率的恢復(fù)。制定解列區(qū)域時(shí),要盡量避免在解列區(qū)域內(nèi)進(jìn)行低頻減載,免得在形成孤網(wǎng)時(shí)的解列點(diǎn)處的負(fù)荷被過多切除,加重功率的不平衡。

4.2 一次調(diào)頻設(shè)置

根據(jù)一次調(diào)頻的工作原理以及綜合其他電廠的先進(jìn)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),在孤網(wǎng)運(yùn)行期間投入一次調(diào)頻并設(shè)定合適的參數(shù),是有利于對(duì)電網(wǎng)和機(jī)組的狀態(tài)控制的。為提高一次調(diào)頻投入后的控制精度、靈敏度及穩(wěn)定性,針對(duì)具體情況,提出以下改進(jìn)措施:

1)減小調(diào)差系數(shù),以增強(qiáng)機(jī)組一次調(diào)頻能力。較小的調(diào)差系數(shù)能有效減少頻率的超調(diào)量和穩(wěn)態(tài)頻率偏差,有利于避免因頻率變化過大引起OPC動(dòng)作,導(dǎo)致頻率大幅振蕩。

2)增大調(diào)頻限幅,以抑制頻率上升。為避免機(jī)組超速,充分發(fā)揮一次調(diào)頻功能,在加負(fù)荷方向上可設(shè)置適當(dāng)?shù)南拗?必要時(shí)可取消一次調(diào)頻限幅。

3)減小調(diào)頻死區(qū),以改善頻率的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。過大的一次調(diào)頻死區(qū)會(huì)降低頻率的穩(wěn)定性,可在形成孤網(wǎng)時(shí)將調(diào)頻死區(qū)設(shè)置為零。當(dāng)孤網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定后,適當(dāng)增加系統(tǒng)的一次調(diào)頻死區(qū),如恢復(fù)到與正常運(yùn)行的值,以避免因頻率波動(dòng)導(dǎo)致調(diào)節(jié)系統(tǒng)反復(fù)動(dòng)作。

4)修改超速保護(hù)限制。因OPC保護(hù) (定值為103%額定轉(zhuǎn)速)的超速限制功能易引發(fā)系統(tǒng)振蕩,甚至造成全網(wǎng)停電,可適當(dāng)提高OPC動(dòng)作定值,降低動(dòng)作頻度。

4.3 加強(qiáng)人員培訓(xùn)

由于秦山核電廠自機(jī)組投運(yùn)以來,僅在調(diào)試階段進(jìn)行過甩負(fù)荷帶廠用電運(yùn)行的試驗(yàn),至今未經(jīng)歷過單機(jī)帶孤網(wǎng)運(yùn)行的工況,缺少相關(guān)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。電廠現(xiàn)有的規(guī)程體系,也沒有針對(duì)此工況的明確指導(dǎo)。因此應(yīng)加強(qiáng)對(duì)運(yùn)行人員對(duì)相關(guān)技術(shù)資料和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)反饋的培訓(xùn),利用全范圍模擬機(jī)等技術(shù)手段,模擬事故場(chǎng)景,練習(xí)控制瞬態(tài)下機(jī)組狀態(tài)的操作,促進(jìn)運(yùn)行人員不斷提高應(yīng)對(duì)孤網(wǎng)運(yùn)行工況的技能和操作水平,掌握操作要點(diǎn),以便故障發(fā)生時(shí)能更從容的應(yīng)對(duì)。

5 結(jié) 論

浙江電網(wǎng)進(jìn)行線路檢修工作期間,秦山核電廠320 MW機(jī)組廠外電源運(yùn)行可靠性下降,機(jī)組面臨進(jìn)入孤網(wǎng)運(yùn)行的風(fēng)險(xiǎn)。單機(jī)帶孤網(wǎng)運(yùn)行時(shí),系統(tǒng)及機(jī)組的自平衡能力較弱,需要良好的一次調(diào)頻性能才能維持轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定。而秦山核電廠汽輪機(jī)DEH-ⅢA的一次調(diào)頻功能自機(jī)組運(yùn)行以來從未投入,且設(shè)計(jì)死區(qū)較大 (±1.5 Hz),孤網(wǎng)運(yùn)行期間無法通過該功能有效調(diào)節(jié)汽機(jī)轉(zhuǎn)速。而且缺少相關(guān)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。因此應(yīng)結(jié)合行業(yè)經(jīng)驗(yàn),針對(duì)秦山核電廠汽輪機(jī)DEH-ⅢA控制系統(tǒng)的不足,采取進(jìn)行DEH系統(tǒng)改造,投入一次調(diào)頻并設(shè)定合適的參數(shù)等措施,提高機(jī)組應(yīng)對(duì)孤網(wǎng)運(yùn)行的能力。同時(shí)應(yīng)加強(qiáng)培訓(xùn),督促相關(guān)人員學(xué)習(xí)相關(guān)技術(shù)資料和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),利用全范圍模擬機(jī)等技術(shù)手段,模擬事故場(chǎng)景,安排運(yùn)行人員練習(xí)控制機(jī)組狀態(tài)的操作,促進(jìn)運(yùn)行人員不斷提高應(yīng)對(duì)孤網(wǎng)運(yùn)行工況的技能,在故障發(fā)生時(shí)能更從容的應(yīng)對(duì)。