廣蓄B廠機組一次調(diào)頻試驗方法介紹與分析

代雄

（廣州蓄能水電廠，廣東 廣州 510950）

廣蓄B廠機組一次調(diào)頻試驗方法介紹與分析

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)指標要求，并介紹廣州蓄能水電廠7號機組一次調(diào)頻性能靜態(tài)試驗和動態(tài)試驗方法。

一次調(diào)頻；靜態(tài)試驗；動態(tài)試驗

發(fā)電機組是電力系統(tǒng)的重要組成部分，一次調(diào)頻功能是發(fā)電機組的基礎(chǔ)功能之一，其一次調(diào)頻功能對整個系統(tǒng)的安全運行至關(guān)重要。它能迅速緩解電網(wǎng)頻率的劇烈波動，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)運行風險，提高整個電網(wǎng)運行的安全穩(wěn)定性、增強電網(wǎng)抗事故能力。

1 一次調(diào)頻技術(shù)指標

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

a）水電機組一次調(diào)頻死區(qū)不大于±0.05 Hz；

b）水電機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)型機組，機組容量大于200 MW，遲緩率要求小于0.07%；

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

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

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

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

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)，總裝機容量240萬kW，分為A廠和B廠，各安裝4臺30萬kW的水泵水輪發(fā)電機組。廣蓄B廠機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，采用單導葉控制，共裝有20個電液轉(zhuǎn)換器和20個接力器。邏輯控制單元為雙PLC冗余配置，由PLC1和PLC2完成，單導葉控制單元由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臺機組調(diào)速器一次調(diào)頻靜態(tài)試驗和動態(tài)試驗，下面以廣蓄B廠7號機組為例說明調(diào)速器一次調(diào)頻試驗方法。

3 一次調(diào)頻性能靜態(tài)試驗

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

3.1 調(diào)速器靜態(tài)特性試驗

（1）試驗條件

在機組停機，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）試驗接線

在停機狀態(tài)下完成各接線，包括：“TG2000H發(fā)電機組特性和參數(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）試驗方法及結(jié)果

進入“TG2 000H測試儀”靜態(tài)特性試驗?zāi)K，升高或降低脈沖仿真頻率使調(diào)速器導葉全開或全關(guān)，“TG2 000H測試儀”自動調(diào)整頻率信號值，使之按一個方向逐次升高和降低，在導葉每次變化穩(wěn)定后，記錄該次信號頻率值及相應(yīng)的導葉開度。試驗記錄見表1。根據(jù)靜態(tài)特性試驗數(shù)據(jù)計算得：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；導葉開啟方向線性度誤差εx＝2.16%，導葉關(guān)閉方向線性度誤差εx＝2.11%，均滿足《DL/T563－2004水輪機電液調(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號機調(diào)速器靜特性試驗記錄

3.2 永態(tài)轉(zhuǎn)差率bp校驗

（1）試驗條件及接線

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

（2）試驗方法及結(jié)果

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

式中：Ymax——接力器最大行程；

fr——額定頻率。

為確保試驗精度，選擇25%和75%行程位置附近為實測點。

bp＝4%、6%的校驗結(jié)果見表2。

表2 廣蓄B廠7號機調(diào)速器bp校驗結(jié)果

從測試結(jié)果看，設(shè)定值和實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)頻性能動態(tài)試驗

動態(tài)試驗在機組發(fā)電工況中進行，試驗內(nèi)容為：一次調(diào)頻負荷響應(yīng)時間測試、一次調(diào)頻動作死區(qū)測試、跟蹤電網(wǎng)頻率試驗。試驗前人工死區(qū)設(shè)置為0.03 Hz，將機組有功功率、導葉開度反饋平均值、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)頻負荷響應(yīng)時間測定

一次調(diào)頻負荷響應(yīng)時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的正負階躍頻率信號，對電液調(diào)節(jié)裝置進行擾動，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)和波形計算，廣蓄B廠7號機負荷響應(yīng)滯后時間最長為1.9 s，滿足《規(guī)定》中負荷響應(yīng)時間不超過3 s的限定；正負階躍0.10 Hz、0.15 Hz和0.2 Hz擾動的負荷穩(wěn)定最長時間為62 s，略高于《規(guī)定》中60 s的限定。從測試結(jié)果來看，機組負荷受水力波動的影響明顯，給計算負荷穩(wěn)定時間造成困難。但在頻率擾動影響期間，即使有大的水力擾動，機組出力仍然是朝著響應(yīng)頻率擾動的方向動作，而在頻率擾動影響穩(wěn)定后，機組出力便跟隨水力波動而動。正負0.15 Hz擾動時，機組功率、機組頻率、導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)頻動作死區(qū)測試

一次調(diào)頻動作死區(qū)測試方法與一次調(diào)頻負荷響應(yīng)時間測定方法相同。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，調(diào)速器均產(chǎn)生與頻率擾動方向一致的動作。即當人工頻率死區(qū)設(shè)為0.06%（0.03 Hz）時，調(diào)速器實測一次調(diào)頻動作死區(qū)為－0.032～0.030 Hz，符合《規(guī)定》中機組一次調(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，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

跟蹤電網(wǎng)頻率試驗?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，機組的一次調(diào)頻動作情況。由圖5可知，在電網(wǎng)頻率下降超過實測頻率動作死區(qū)0.032 Hz后，調(diào)速器能夠及時響應(yīng)電網(wǎng)頻率的變動，開啟導葉，增加出力，發(fā)揮一次調(diào)頻功能。

5 結(jié)語

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

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TV743

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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工作。