淺論縮短水電廠開機并網時間

邱建春

(福建棉花灘水電開發有限公司,福建龍巖 364000)

淺論縮短水電廠開機并網時間

邱建春

(福建棉花灘水電開發有限公司,福建龍巖 364000)

“開機并網時間”就是指發電機通過上位機操作從“發令”到“發電態”所花費的時間,電力系統中,機組從停機到并網的時間越短,不僅能提高本廠的經濟效益,更能提高系統的穩定性。

并網 流程控制 快速

1 機組目前開機并網的時間調查

(1)棉花灘電廠共有四臺機組,總裝機60萬千瓦,在福建電網中主要起調峰、調頻作用,開停機比較頻繁,平均每年開停機次數300多次。(2)統計棉花灘電廠四臺機2010年8月份開機并網情況,平均開機并網時間為:#1機263秒,#2機249秒,#3機212秒,#4機220秒。經調查尤溪街面水電站同類型的水電機組,開機并網時間,平均時間為3分鐘左右,本廠機組平均時間為4分23秒。經調查,及同類機型機組的對比,發現本廠機組開機并網的時間過長,通過對整個開機過程的每一環節進行了詳盡分析,我們通過以下幾個環節進行剖析:(1)發出分段控制;(2)同期裝置精度差;(3)冷卻水電動閥開啟慢;(4)自動減壓閥開啟慢;(5)技術供水管路堵塞;(6)技術供水壓力低;(7)調速系統精度差;(8)勵磁調節器調節水平低。

2 機組并網時間過長原因分析

2.1 發出分段控制

運用中的發電機組有四種狀態,分別是發電態、空載態、空轉態、停機態,因此自動開機流程也有多種,如“停機至發電”、“停機-空轉-空載-空轉-發電”等經過查找數據,分段控制并非造成開機時間過長的因素。

2.2 冷卻水電動閥開啟慢

對比冷卻水電動閥設計參數及運行規定,設計時間為28秒,兩者時間基本相同。

2.3 技術供水管路堵塞

本廠機組采用蝸殼取水方式,經過快閘攔污柵及濾水器過濾,濾水器會根據前后壓差整定值進行自動清洗或每隔6小時的定期清洗,濾水器前后壓差信號上送監控系統。經現場拆開檢查,未發現有堵塞現像。

2.4 技術供水壓力低

減壓閥前冷卻水壓力會跟隨壩前水位的變化而不同,為0.8～1.0Mpa,減壓閥后壓力為0.5～0.7Mpa,運用壓力正常范圍為0.2～0.4Mpa,對照冷卻水自動減壓閥說明說,壓力值在減壓閥的設計范圍內,符合減壓閥工作條件。

2.5 調速系統精度差

本廠調速系統設備為德國伏依特公司生產的進口設備,無論在調整精度上還是可靠性上,均比國內產品水平高。經觀察機組開機時,調速系統能夠很好地將機組轉速穩定在100%額定轉速,不存在轉速不穩現象。

2.6 勵磁調節器調節水平低

本廠使用的是南瑞公司最新生產的NES5100產品,NES5100勵磁調節器是國家科技部項目“基于瞬時無功理論的大機組勵磁控制系統研制”重要子課題,大量的試驗驗證了NES5100勵磁調節器的優良性能,設計理念超前,可靠性高,已經在國內許多大、中型電廠得到了廣泛應用,具有建壓時間短,精度高的特性。經統計分析,開機時的建壓情況得知,平均時間為3秒。經觀察機組運行時,機端電壓與給定電壓之間的差值非常小,不存在調節水平低的情況。根據發電機開機流程,對流程每一步均進行了分析,發現機組并網時間過長的主要原因有這兩項:

(1)同期裝置精度差;查看同期裝置說明書、設計參數,對比本廠發電機運行參數及電網運行參數,測量了同期裝置同期檢測時間,發現同期裝置型號為SJ-12C,2000年產品,產品技術較為落后,經過10年的使用,裝置已經較為老化,故障率較高,影響同期檢測精度,延長并網時間,平均并網費時間為56.35秒,占總時間的21.43% 。而其它廠同類型的機組并網時間大部份落在35秒左右。(2)冷卻水自動減壓閥開啟速度慢;機組從開機令發出至冷卻水正常,平均費時140.32秒,占用了53%的開機時間。本廠機組自動減壓閥為上海大田管道公司生產的,型號為200X,經查該減壓閥說明書,額定動作時間為5～120秒,可通過調整其有關參數從而調整其反應速度。現場測試減壓閥動作時間,平均為108秒,自動減壓閥開啟慢嚴重影響了開機并網時間。

3 縮短開機并網時間的解決措施

針對同期裝置精度差的問題,采取如下措施:對機組同期裝置進行重新選型,采用技術更為先進的CM-320同期裝置。該裝置具有(1)極高的可靠性和穩定性,確保能夠在惡劣的電磁環境下長期穩定運行。(2)同期速度快,精度高,調節待并機組以最短時間進入給定同期區域,確保在出現第一個同期點時,將待并斷路器無沖擊并網。將機組同期裝置更換為CM-320型,對同期裝置改造后的并網情況進行試驗。經試驗并網正常,平均并網時間為28秒,比原先縮短了28.35秒。

針對機組冷卻水自動減壓閥開啟時間因素,對該減壓閥進行解體檢查、清洗,發現該減壓閥閥片過流孔僅為5個,而設計要求應為9個,經送加工廠進行加工,增加過流孔至9個,加大其過流能力。調整機組的自動減壓閥開啟速度,在安全的前提下,反復測試,確定一組最優的參數cs=5,os=5,rs=3。通過處理,實現了快速開啟自動減壓閥,從開機令發出至冷卻水正常,平均費時為32.9秒,比原先節約107.4秒。通過對以上兩個項目進行改進及優化后,對機組開機并網的時間進行測定,與原來開機時間的對比,機組開機并網的時間縮短為1分48秒,從而直接及間接產生了一定的經濟和社會效益。

(1)每開一次機,平均減少空轉時間28.35秒,少耗水28.35秒×30m3/秒=850.5m3;(2)平均一年開機335次,每年節約耗水:335次×850.5m3/次=284917.5m3;(3)每年可多發電量:284917.5m3÷4.5m3/度=63315度;直接經濟效益為:63315度×0.3817元/度=24167.3元。(4)縮短機組的并網時間,從而有效地增強系統穩定性,在系統需要的情況下,更加迅速地實現開機并網,保障電網系統的安全穩定,提高電能質量。(5)縮短了開機過程中部分流程的動作時間,為異常情況下某一元件故障處理爭取了更多時間,減小了因不能及時并網而被省調考核的可能性。

4 結語

通過對該課題的研究和開展,大大提高了電廠自身的節能管理水平,及技術實施能力。