讓你全面了解企業(yè)自備發(fā)電機(jī)組如何實(shí)現(xiàn)孤網(wǎng)運(yùn)行

摘要:筆者參閱大量國(guó)內(nèi)孤網(wǎng)運(yùn)行相關(guān)的技術(shù)資料及國(guó)內(nèi)外大型火電機(jī)組RB、FCB相關(guān)成熟資料和技術(shù)，憑借多年的調(diào)試優(yōu)化經(jīng)驗(yàn)全面系統(tǒng)的總結(jié)介紹了孤網(wǎng)運(yùn)行的概念、重要性、具備的條件、改造和優(yōu)化的新技術(shù)及運(yùn)行注意事項(xiàng)便于同行參考和技術(shù)交流。

關(guān)鍵詞:汽輪發(fā)電機(jī)組  孤網(wǎng)運(yùn)行  具備的條件 改造和優(yōu)化的新技術(shù)

      國(guó)家電力法規(guī)規(guī)定,任何發(fā)電廠不得私自銷售非同一企業(yè)法人單位用電。而對(duì)用電單位和發(fā)電單位是同一法人代表或同屬一集團(tuán)公司的情況則鼓勵(lì)企業(yè)自備電廠自給自足。電網(wǎng)公司同屬企業(yè),而不是政府機(jī)構(gòu),無(wú)權(quán)對(duì)自備電廠進(jìn)行制裁。由于長(zhǎng)期以來(lái)沒(méi)有孤網(wǎng)運(yùn)行技術(shù),在電廠建成之后不得不與電網(wǎng)相接才能可靠運(yùn)行,形成了自建電廠而受制于電網(wǎng)公司的定勢(shì)。詳見(jiàn)《中華人民共和國(guó)電力法》第十三章，第二十二章。隨著電力改革的進(jìn)行，越來(lái)越多的企業(yè)自辦電廠自足自用，隨時(shí)著孤網(wǎng)運(yùn)行技術(shù)的成熟和推廣也使得很自備電廠采取孤網(wǎng)運(yùn)行方式或者是具備事故狀態(tài)下與外網(wǎng)斷開(kāi)能孤網(wǎng)運(yùn)行。

一、中小企業(yè)的自備發(fā)電機(jī)組孤網(wǎng)運(yùn)行的重要性

  近幾年來(lái)自然災(zāi)害，特別是雷電、臺(tái)風(fēng)的影響不斷加劇，企業(yè)外電源的可靠性也受到的嚴(yán)重威脅，因外電網(wǎng)失電導(dǎo)致的大面積失電事故時(shí)有發(fā)生，這給中小企業(yè)的安全構(gòu)成重大威脅，甚至引發(fā)了嚴(yán)重的次生事故。為此，石化企業(yè)一般均要求配置雙電源供電，普遍采用的方式是地方電網(wǎng)和自備發(fā)電機(jī)組實(shí)現(xiàn)雙電源。正常運(yùn)行時(shí)，企業(yè)內(nèi)部電網(wǎng)與地方電網(wǎng)（外電網(wǎng)）相連，在外電網(wǎng)故障時(shí)，自備發(fā)電機(jī)組必須能夠維持孤網(wǎng)正常運(yùn)行，保證企業(yè)內(nèi)部電網(wǎng)（廠用電）的安全。由于在外電網(wǎng)故障切斷時(shí)，往往會(huì)造成自備發(fā)電機(jī)組負(fù)荷大幅度波動(dòng)，此時(shí)需要迅速穩(wěn)定電網(wǎng)頻率，這就對(duì)汽輪發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)在孤網(wǎng)運(yùn)行條件下的運(yùn)行能力提出了更高的要求。

  某煉化分公司在2004年8月11日 由于305線跳閘，導(dǎo)致1＃汽輪發(fā)電機(jī)組處于孤網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)，其在甩20MW負(fù)荷情況下，由于汽輪發(fā)電機(jī)組無(wú)法恢復(fù)穩(wěn)定運(yùn)行，造成化35KV變壓器正母系統(tǒng)頻率下降，終因低周保護(hù)動(dòng)作致使變壓器正母系統(tǒng)所有出線跳閘或失電，導(dǎo)致PX、聚丙烯、加氫裂化裝置非計(jì)劃停工。由此可見(jiàn)，保證自備汽輪發(fā)電機(jī)組在孤網(wǎng)運(yùn)行條件下的穩(wěn)定運(yùn)行對(duì)于企業(yè)的安全生產(chǎn)至關(guān)重要。

二、孤網(wǎng)簡(jiǎn)介

    1、 孤立運(yùn)行的小網(wǎng)，稱為孤網(wǎng)，孤網(wǎng)可以分為下列幾種情況：

1）中有幾臺(tái)并列運(yùn)行，單機(jī)與電網(wǎng)容量比超過(guò)8％，稱為小網(wǎng)。

2）中只有一臺(tái)機(jī)組供電，稱為單機(jī)帶負(fù)荷。

3）甩負(fù)荷帶廠用電，稱為孤島運(yùn)行工況，是單機(jī)帶負(fù)荷的一種特例。

    DCS孤島運(yùn)行是指控制系統(tǒng)的孤網(wǎng)狀態(tài)下的運(yùn)行不并網(wǎng)，就是屬于孤網(wǎng)運(yùn)行，頻率難以調(diào)整，如果頻率低于48.5赫茲，就地拉一部分負(fù)荷了，因?yàn)轭l率要求在50赫茲正負(fù)0.2赫茲波動(dòng)屬于正常范圍

2、孤網(wǎng)運(yùn)行的特點(diǎn)

1）發(fā)電機(jī)組的總發(fā)電量略大于或等于企業(yè)用電量。

2）發(fā)電機(jī)組由負(fù)荷控制轉(zhuǎn)變?yōu)轭l率控制，要求汽輪機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)具有符合要求的靜態(tài)特性、良好的穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性，以保證在外界負(fù)荷變化的情況下自動(dòng)保持頻率的相對(duì)穩(wěn)定。負(fù)荷調(diào)整不再是運(yùn)行人員關(guān)注的主要問(wèn)題，主要任務(wù)是調(diào)整孤網(wǎng)頻率，即維持發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速在3000r/min附近。

3、孤網(wǎng)運(yùn)行的適用范圍：孤網(wǎng)運(yùn)行主要是為了解決高耗能礦熱爐冶煉企業(yè)負(fù)荷波動(dòng)大、運(yùn)行 不穩(wěn)定、三相電流不平衡的問(wèn)題，因此適用于硅鐵、電解銅、電解鋁、電石、 黃磷、燒堿、焦化、鋅冶煉等企業(yè)的自備電廠。

三、中小企業(yè)的自備發(fā)電機(jī)組孤網(wǎng)運(yùn)行就具備的條件

1、發(fā)電機(jī)出口開(kāi)關(guān)、外網(wǎng)聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)保護(hù)和定值合理。

2、電氣保護(hù)具備低周減載、外線跳閘減載功能。

3、用電系統(tǒng)中產(chǎn)生的高次諧波造成保護(hù)系統(tǒng)靈敏度降低因而有高次諧波吸收裝置。

4、勵(lì)磁系統(tǒng)具備強(qiáng)勵(lì)功能。

5、低壓用電系統(tǒng)有應(yīng)對(duì)欠壓脫扣的措施，防止低壓控制系統(tǒng)停電。

6、DEH具備良好的一次調(diào)頻能力并投用,孤網(wǎng)運(yùn)行一般轉(zhuǎn)速不等率在5%。

7、轉(zhuǎn)速?gòu)?/span>103％提高到105％OPC動(dòng)作，以利于一次調(diào)頻及時(shí)控制轉(zhuǎn)速，使機(jī)組減少振蕩，快速恢復(fù)平穩(wěn)運(yùn)行。

8、DEH具備機(jī)組甩負(fù)荷能快速穩(wěn)定控制汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速功能

9、熱工電源、保護(hù)電源、UPS電源工作正常，切換正常，DCS系統(tǒng)冗余切換正常。

10、控制室設(shè)重要設(shè)備啟、停按鈕使用正常可靠。

由于是孤網(wǎng)運(yùn)行，電源隨時(shí)都可能失去， 要保控制室內(nèi)的控制盤上有交、 直流潤(rùn)滑油泵的啟、停按扭，真空破壞閥、電磁釋放閥、緊急放水門等正常使用。

11、機(jī)組基礎(chǔ)自動(dòng)在事故狀態(tài)下盡可能具備良好控制品質(zhì)：風(fēng)煙系統(tǒng)、給水、燃料、減溫水、除氧器液位、凝汽器液位等。

12、熱工保護(hù)定值合理動(dòng)作正常。

13、機(jī)組運(yùn)行正常無(wú)設(shè)備系統(tǒng)缺陷。

14、燃料、除鹽水供給正常。

15、事故照明、消防器材隨時(shí)可投用。

    16、做好《事故預(yù)想和處理預(yù)案》以及《“黑啟動(dòng)”應(yīng)急預(yù)案》。

四、孤網(wǎng)運(yùn)行改造優(yōu)化的方向和新技術(shù)

    1、機(jī)組自動(dòng)化程度提高，隨時(shí)控制技術(shù)的發(fā)展和設(shè)備可靠及精度的提高，很多75t/h鍋爐及以上實(shí)現(xiàn)了風(fēng)煙、給水、減溫水、燃料的自動(dòng)。無(wú)論是單元機(jī)組的孤網(wǎng)運(yùn)行還是母管制下的主汽壓力控制都有一個(gè)很好的水平。在甩負(fù)荷的孤島運(yùn)行工況下實(shí)現(xiàn)快速降鍋爐負(fù)荷比如跳磨煤機(jī)、給煤機(jī)、給粉機(jī)、投油槍，遠(yuǎn)比運(yùn)行人員操作可靠安全穩(wěn)定。可以將一些大機(jī)組的FCB、RB的理念植入。

   2、DEH功能拓展和增強(qiáng)，具備機(jī)組甩負(fù)荷可以快速穩(wěn)定的控制汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速。這里涉及到了DEH控制系統(tǒng)軟件的優(yōu)化，汽輪機(jī)油系統(tǒng)，調(diào)速系統(tǒng)，各方面的優(yōu)化改造以適應(yīng)孤島運(yùn)行要求。

   3、沖擊負(fù)荷自動(dòng)平衡系統(tǒng)投用，再根據(jù)兩臺(tái)機(jī)組凝結(jié)水流量及溫度來(lái)分配功率。若流量和溫度不滿足電極熱水爐的正常運(yùn)行要求，電子負(fù)荷控制系統(tǒng)需自動(dòng)調(diào)節(jié)海水換熱器調(diào)閥，滿足電極熱水爐熱平衡的要求。

五、孤網(wǎng)運(yùn)行良好可靠運(yùn)行的驗(yàn)證過(guò)程

   1、按照孤網(wǎng)運(yùn)行設(shè)計(jì)要求進(jìn)行改造和優(yōu)化后的靜態(tài)試驗(yàn)和參數(shù)預(yù)設(shè)。

   2、汽輪機(jī)啟動(dòng)過(guò)程中調(diào)整轉(zhuǎn)速控制PID參數(shù)使達(dá)到DEH設(shè)計(jì)控制精度。

   3、機(jī)組正常運(yùn)行一次調(diào)頻投用后的試驗(yàn)和參數(shù)調(diào)整。

   4、機(jī)組80%額定負(fù)荷下5%-50%不同負(fù)荷用電用戶做負(fù)荷快速變動(dòng)，根據(jù)一次調(diào)整和機(jī)組整體    的負(fù)荷響應(yīng)能力進(jìn)行參數(shù)調(diào)整和控制策略優(yōu)化。

   5、機(jī)組50%額定負(fù)荷下甩負(fù)荷孤網(wǎng)運(yùn)行試驗(yàn)。

   6、機(jī)組100%額定負(fù)荷下甩負(fù)荷孤網(wǎng)運(yùn)行試驗(yàn)。

   下面是某廠的孤網(wǎng)運(yùn)行的試驗(yàn)過(guò)程僅供參考：

     為了驗(yàn)證此孤網(wǎng)效果，必須模擬外電網(wǎng)失電的情況下，考察機(jī)組孤網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行的情況。根據(jù)公司孤網(wǎng)運(yùn)行解裂點(diǎn)的負(fù)荷情況分析，在一般情況下，在與外電網(wǎng)解裂時(shí)甩負(fù)荷不會(huì)超過(guò)額定負(fù)荷的50％，因此，按照甩50％負(fù)荷后，帶裝置廠用電的方案進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)步驟及結(jié)果如下：

     第一步：控制精度試驗(yàn)

機(jī)組孤網(wǎng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行狀態(tài)下，轉(zhuǎn)速控制精度由原來(lái)的±3rpm降到±1.5rpm，達(dá)到了DEH控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求。

     第二步：一次調(diào)頻特性試驗(yàn)

在機(jī)組孤網(wǎng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行狀態(tài)下，低負(fù)荷時(shí)采用大負(fù)荷擾動(dòng)方式，當(dāng)機(jī)組電負(fù)荷4.6MW時(shí)，增開(kāi)一臺(tái)循環(huán)水泵，機(jī)組在瞬間增加600KW的情況下，汽機(jī)轉(zhuǎn)速上下波動(dòng)的最大幅度小于20r/min，且能迅速穩(wěn)定，表明控制系統(tǒng)的一次調(diào)頻能力較好。

    第三步：實(shí)際驗(yàn)證外電網(wǎng)失電后機(jī)組的孤網(wǎng)運(yùn)行能力。

2＃汽輪發(fā)電機(jī)組帶4＃CFB鍋爐廠用電及外網(wǎng)電負(fù)荷一共約30MW，機(jī)組轉(zhuǎn)速控制平穩(wěn)，轉(zhuǎn)速波動(dòng)低于±2r/min。通過(guò)操作電網(wǎng)裝置將2＃汽機(jī)所帶外網(wǎng)負(fù)荷解列，只帶鍋爐廠用電負(fù)荷，瞬間2＃汽輪發(fā)電機(jī)組的負(fù)荷從30MW下降至4.6MW，甩掉額定負(fù)荷的約50％，汽機(jī)轉(zhuǎn)速最高升至3124r/min，遠(yuǎn)小于跳機(jī)轉(zhuǎn)速3300 r/min。負(fù)荷跟蹤和加速度控制策略起作用后，高調(diào)門關(guān)小后轉(zhuǎn)速下降至2882r/min，再在一次調(diào)頻的作用下，經(jīng)過(guò)一次振蕩就能迅速穩(wěn)定至3000r/min轉(zhuǎn)入正常運(yùn)行。

六、孤網(wǎng)運(yùn)行的注意事項(xiàng)

1、孤網(wǎng)運(yùn)行時(shí)發(fā)電機(jī)的相關(guān)操作

1）單機(jī)孤網(wǎng)運(yùn)行時(shí)可以采用零起升壓或單側(cè)無(wú)壓兩種方式送電；

2）網(wǎng)中有幾臺(tái)機(jī)組并列運(yùn)行時(shí)，發(fā)電機(jī)的并列操作采用采用準(zhǔn)同步法，即待并同步汽輪發(fā)電機(jī)與已運(yùn)行發(fā)電機(jī)并列時(shí)，調(diào)節(jié)其電壓、 頻率及相位角，使待并發(fā)電機(jī)的電狀態(tài)盡可能與對(duì)方（已運(yùn)行發(fā)電機(jī)）一致，即完全合乎并聯(lián)運(yùn)行投入的條件時(shí)手動(dòng)或自動(dòng)合入發(fā)電機(jī)出口斷路器。

2、孤網(wǎng)運(yùn)行時(shí)廠用自備電源及用電設(shè)備的啟動(dòng)、停止操作

1）廠用自備電源。a.一般企業(yè)大都采用備用柴油發(fā)電機(jī)作為啟動(dòng)電 源或應(yīng)急電源。b.就近和其他企業(yè)取得聯(lián)系， 在應(yīng)急情況下，由其他電源做為廠用自備電源。

2）用電設(shè)備的啟動(dòng)、停止操作。a.動(dòng)力電源采用外用電時(shí)，用電設(shè)備的啟動(dòng)、停止操作不受限制；b.純孤網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，大型用電設(shè)備應(yīng)使用軟起裝置或變頻器以降低啟動(dòng)電流，減少對(duì)發(fā)電機(jī)的影響。當(dāng)設(shè)備采用直接啟動(dòng)方式時(shí)，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)其容量盡量不要高于機(jī)組額定容量的10%。 設(shè)備啟動(dòng)前應(yīng)提前聯(lián)系，以便鍋爐、汽機(jī)、電氣專業(yè)事先做好準(zhǔn)備，適當(dāng)提高汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速、手動(dòng)調(diào)整勵(lì)磁提高發(fā)電機(jī)出口電壓后方能啟動(dòng)。 設(shè)備停運(yùn)時(shí)亦應(yīng)提前聯(lián)系，以便于運(yùn)行人員及時(shí)調(diào)整頻率和電壓，避免出現(xiàn)超速或超壓現(xiàn)象，給企業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)不必要的經(jīng)濟(jì)損失。

   3、孤網(wǎng)運(yùn)行注意事項(xiàng)

  1）當(dāng)有幾臺(tái)發(fā)電機(jī)組并列運(yùn)行時(shí)，要盡量使小容量機(jī)組抱持負(fù)荷穩(wěn)定，讓單機(jī)容量較大的機(jī)組擔(dān)任調(diào)整任務(wù)。

  2）啟動(dòng)、停止大容量用電設(shè)備要事先取得聯(lián)系，做好準(zhǔn)備，防止出現(xiàn)事故。

  3）在孤網(wǎng)中擔(dān)任調(diào)整任務(wù)的機(jī)組盡量采用手動(dòng)控制，注意隨時(shí)調(diào)整有功、無(wú)功，盡量穩(wěn)定電壓和頻 率，建議使用自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置。

  4）孤網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性差，隨時(shí)都可能出現(xiàn)大量甩負(fù)荷現(xiàn)象，甚至出現(xiàn)外界全部停產(chǎn)的事故，所以應(yīng)做好事故預(yù)想，搞好反事故演習(xí)。

  5）采用孤網(wǎng)運(yùn)行技術(shù)后，對(duì)運(yùn)行人員的技術(shù)要求相對(duì)要高，機(jī)、電、爐人員配置上要默契。

  6）要特別注意發(fā)電機(jī)的保護(hù)設(shè)置及定 值的整定，應(yīng)能滿足三相電流不平衡、 電壓擺動(dòng)大的要求。無(wú)論發(fā)電機(jī)是并網(wǎng)運(yùn)行還是孤網(wǎng)運(yùn)行，都要注意運(yùn)行調(diào)整和監(jiān)督。并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)需要注意原動(dòng)機(jī)的運(yùn)行情況，應(yīng)防止原動(dòng)機(jī)的損壞。孤網(wǎng)運(yùn)行時(shí)主要關(guān)注頻率的變化情況，應(yīng)盡量避免頻率忽高忽低，所以要密切關(guān)注并調(diào)節(jié)原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，以保證供電的相對(duì)穩(wěn)定。

   通過(guò)對(duì)企業(yè)自備電廠孤網(wǎng)運(yùn)行的概念、重要性、具備的條件、改造和優(yōu)化的新技術(shù)及運(yùn)行注意事項(xiàng)全面分析總結(jié)來(lái)看，中小企業(yè)的自備電廠實(shí)行電廠孤網(wǎng)運(yùn)行優(yōu)化改造是非常可行的，有利保障企業(yè)安全穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

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