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华光潭电站机组孤网运行工况的优化

2020-04-13周海峰

通信电源技术 2020年4期
关键词:厂用电调速器电站

周海峰,王 放

(浙江浙能华光潭水力发电有限公司,浙江 杭州 311322)

0 引 言

华光潭梯级水电站位于浙江省杭州市临安区分水江干流昌化江上游的巨溪上,由上、下游一、二级电站组成。电站装有4 台立式混流式水轮发电机组,总装机容量 85 MW,其中一级电站1、2 号机各30 MW,二级电站3、4 号机组各12.5 MW。一、二级电站都是采用二机一变的扩大单元接线,通过联络线汇总接入杭州电网。一、二级电站相距约8 km,集控中心设置在二级电站。该电站是目前杭州地区电网最大的水电站,也是杭州地区电网的黑启动源,在保障电网安全方面起到了重要作用。

华光潭电站在2019 年1 月完成了二级电站3、4号机组调速系统的技改工作,调速系统采用武汉三联水电控制设备有限公司的PWST-16 型水轮机调速器。

2019年4月发生了一起开关站线路开关雷击跳闸事故,3、4 号机组甩负荷后调速器压回机组转速,进入带厂用电的孤网运行工况。当机组进入孤网运行工况时出现机组频率波动及电压逐渐升高的情况。这种情况对孤网运行厂用电的电能质量造成极大影响,无法满足电站保厂用电的电能质量要求,也使全厂设备的安全运行存在安全隐患。

1 孤网运行工况时频率、电压不稳定的原因分析

线路开关雷击跳闸,3、4 号机组同时甩负荷后调速器压回机组转速,进入带厂用电的孤网运行工况。当机组进入孤网运行时出现了机组频率大幅度波动、机端电压持续升高的情况,具体表现如表1 所示。

表1 雷击甩负荷后3、4 号机组孤网运行时存在的问题

观察发现,此时监控系统开出继电器有远方增磁、远方增频动作输出。经过对孤网运行时存在问题的观察分析及咨询厂家人员、分析监控及调速系统的调功机制得出造成频率波动问题的原因如下:机组进入上述孤网运行工况时,机组开关在合位,计算机监控系统调功段未退出闭环调节,始终开出脉冲命令至调速系统进行负载开度调节,当导叶开度在监控系统的命令下增大则造成机组频率升高,当机组频率升高超过死区后调速系统自动切换进入负载频率调节模式,跟踪频率变化进行调节,这时导叶开度又重新压回,调速器频繁在两种调节模式下切换,如此反复造成导叶开度来回波动,即无法正常维持频率稳定。

可见,在孤网运行工况时,监控系统有功调节未退出造成了机组的频率波动。同时,无功调节未退出则向励磁系统不断开出增磁令,造成机端电压的逐步升高,直至触发励磁系统过励限制。

2 提出解决方案

针对问题原因,汇同监控系统及调速器厂家技术人员讨论后制定了如下解决方案。

(1)调速系统增加孤网运行工况的判断程序。结合电站实际情况,孤网运行工况的判断逻辑为:机组开关合位时机组频率与50 Hz 频差超过0.3 Hz,满足这个条件时,调速系统发出“孤网运行”信号;当频差小于死区0.3 Hz 时,经延时60 s,孤网运行信号复归。

(2)调速系统控制柜至监控系统LCU 柜增加“3、4 号机组孤网运行”信号的实点信号线,使调速系统的孤网运行判断结果可以发送到监控系统。

(3)监控系统修改有功、无功调功段程序。当监控系统接收到调速系统送来的机组孤网运行信号时,监控系统退出有功、无功的闭环调节。退出后不再向调速器发出开度调节命令,也不在再向励磁系统发出增减磁命令。监控系统有功、无功的闭环调节退出后,需由上位机软压板手动投入后才能重新进入闭环调节。

(4)修改调速系统孤网运行工况下的调节参数。通过以上方案的实施,调速系统可以及时判断线路开关跳闸后的机组孤网运行工况,并将判断结果送至监控系统,由监控系统发信号通知上位机监盘人员并退出监控系统的有功、无功闭环调节,从而使机组的频率、电压不受监控系统的影响。但是在孤网运行条件下机组频率受负荷波动的影响较大,需要通过试验确定一组合适的调节参数,使孤网运行工况时有相对优质的调节品质。

3 试验及调速系统参数优化

对3、4 号机组实施了以上解决方案后需通过试验验证方案实施的正确性,并确定调速系统的最优调节参数。

3.1 孤网零升试验

3、4 号机组分别带二号主变零升试验(二号主变高压开关分),试验步骤为:(1)检查机组热备用条件、开机条件满足;(2)做好机组孤网零升措施;(3)机组开机至空运态;(4)合上机组开关;(5)操作励磁系统起励,监视机端电压正常;(6)监视电压正常后倒换厂用电到机组10.5 kV 母线。此时机组进入带厂用电的孤网运行状态,监控系统正确收到机组孤网运行信号,退出有功、无功闭环调节。监视机组频率、电压是否稳定,根据机组的频率波动情况对调速器的调节参数进行初步观察修改。

图1 方案实施优化后数据曲线

3.2 甩负荷试验

确定机组调速及监控系统能够正确执行孤网程序后进行模拟雷击跳闸实际情况的甩负荷试验,试验情况为:(1)3、4 号机组开机并网,带50%额定负荷;(2)拉开二号主变高压开关,模拟雷击跳闸情况;(3)机组转速上升到114%Ne 调速器调压回到50 Hz 左右,进入孤网频率调节模式;(4)监控系统发出孤网运行信号,退出3、4 号机组有功、无功闭环调节;(5)监视3、4 号机组孤网频率及电压波动情况基本正常,频率在49~51 Hz 波动。观察发现,3、4 号机组同时甩负荷后两台机组有功不一致,导叶开度不一致,4 号机有功为负,有一定的吸收3 号机有功的现象。

3.3 调速系统参数优化

针对甩负荷试验时两台机组有功分配不均及频率仍有小幅波动的情况,对调速器的负载频率调节参数进行了微调优化,使机组频率更加稳定,功率分配达到了更优状态。优化后3 号机的负载频率调节参数为:bt=30%,Td=35 s,Tn=0 s,bp=2%;4 号机的负载频率调节参数为:bt=40%,Td=30 s,Tn=0 s,bp=1%。调节参数优化后,经再次试验观察两台机组有功分配合理,未出现机组电压上升情况,电压稳定在10.2 kV,频率在49.6~50.3 Hz 波动。图1 为方案实施优化后试验数据曲线。

4 结 论

方案实施后通过模拟实际事故的甩负荷试验,验证了在线路开关跳闸时3、4 号机组进入孤网运行工况下机组频率、机端电压都能稳定在要求范围内。试验得出的机组电压、频率数据能够满足电站孤网运行保厂用电的电能质量要求,之前存在的问题得到 解决。

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