關于660MW超臨界發電機組FCB的試驗研究

摘 要 在660MW超臨界發電機組逐漸成為電網主力機組的情況下，確保660MW超臨界電力機組安全、有效應用尤為重要。而實現660MW超臨界發電機組在電網中有效應用的重點在于，機組具有FCB功能。FCB功能的應用可以有效保障在電力機組內部故障或外部電網故障時機組安全運行，而不受故障影響。對此，本文就660MW超臨界發電機組FCB功能如何實現進行研究和分析。

【關鍵詞】超臨界發電機組 FCB 試驗

在當今社會電網應用越來越重要的情況下，電網的安全性卻在逐漸降低。一旦電網出現故障，將會給國民經濟帶來一定的損失，并且影響人們正常生活。所以，保證發電機組長期有效應用尤為必要。而要實現此目的，需要借助于FCB功能，因為在發電機組實現FCB功能后，具備發電機解列帶廠用電的能力，有助于電網在可能的最短時間內恢復正常。本文以660MW超臨界發電機組為例，就如何實現660MW超臨界發電機組具有FCB功能進行試驗。

1 660MW超臨界發電機組FCB功能啟動允許條件分析

FCB功能是指機組在高于某一負荷之上運行時，因內部或外部電網故障與電網解列，瞬間甩掉全部對外供電負荷，并保持鍋爐在最低負荷運行，維持發電機帶廠用電運行或停機不停爐的自動控制功能。所以，66MW超臨界發電機組FCB功能啟動應當滿足兩個條件：

1.1 確保發電機組安全

就我國所發生的發電廠停電事故來看，電廠停運多半是因為設備產生不良故障而引起的。在發電機組故障時機組的狀態和參數都會發生變化的狀況下，要求FCB功能能夠有效的控制發電機組，使其可以繼續運作，并且在整個過程中對發電機組的參數進行調整，是發電機組參數控制在設備限值內。

1.2 降低運行成本

確保FCB功能應用后可以保證電網安全運行的同時，電網運行成本控制也是非常必要的，所以，在設計應用FCB功能的過程中需要注意，結合正常控制策略，FCB功能的觸動，盡可能的減少主燃料跳閘次數，降低運行成本。

2 FCB功能實現的難點

2.1 爐壓力飛升超壓問題

在660MW超臨界發電機組中直接實施FCB功能，正常調整660MW超臨界發電機組，運作發電機組，這是需要快速調小汽機調門。但是由于鍋爐內熱量較高，機爐負荷將會不平衡，此種情況下就很容易引起爐內壓力飛升超過正常控制壓力范圍問題。此問題的存在容易造成鍋爐擾動，相應的發電就會受到影響。之所以會造成此問題出現，主要在于FCB動作時，控制了壓力上升速度，促使存在于鍋爐內的壓力較大，又因為在FCB控制壓力的過程中未進行開閥泄氣動作，促使爐內壓力持續增多，最終超出限制。

2.2 汽包水位控制問題

FCB期間汽包水位控制難度大，在汽包水位的控制問題伴隨著鍋爐的出現而出現，長久以來一直是控制領域的一個典型問題。汽包水位是鍋爐汽水物質是否平衡的標志，即給水量和蒸發量之間的平衡。當FCB發生后，主蒸汽流量由于汽輪機的調門快速關閉而大幅度突降，而給水流量的下降速度相對要慢一點，從而造成汽包汽水的嚴重不平衡，引起汽包水位的大幅度波動。

2.3 鍋爐快速減熱負荷問題

正常情況下實施FCB，需要控制鍋爐快速減熱負荷，確保整個系統可以穩定運行。當FCB動作時，需要將鍋爐快速減熱負荷控制在多少是比較難掌握。因為，鍋爐內燃燒工況具有較強的不穩定性，在燃燒的過程中如若降低鍋爐負荷指令，此種情況下，爐膛內壓力波動將會較大，相應的鍋爐快速減熱負荷不受控制，達不到FCB實施要求。

2.4 DEH轉速控制問題

在不調整和設置的情況下，將FCB功能直接運用于發電廠660MW超臨界發電機組上，DEH轉速控制效果不佳。原因有三：其一，功率—負荷不平衡。因為直接運用FCB功能對發電機組進行控制，其所控制的參數不是發電機組參數，并不是根據發電廠實際需要，此種情況下發電機組的設備功率將與其所需要承受的負荷出現偏差，相應的就會引起DEH轉速失控的情況。其二，加速度受到限制。因為FCB功能的實施，汽輪機準備加速做功時FCB為了保證發電機組狀態在控制范圍內，就會對汽輪機轉速予以限制，促使汽輪機無法加速運轉。其三，汽輪機轉速限制。在汽輪發電機組并網前，DEH為轉速閉環調節系統。但是一旦并網形成，發電機組的DEH就會成為轉速調節系統，快速轉速，快速發電。

3 660MW超臨界機組FCB試驗中電氣部分研究

面對660MW超臨界發電機組FCB實施存在諸多問題的情況下，加強660MW超臨界發電機組FCB功能的關鍵在于合理運用FCB電氣，促使FCB做出反應，確保發電機組基本出現故障也能夠繼續運行，直到安全穩定停運。以下為具體的660MW超臨界機組FCB試驗中電氣部分設計內容：

3.1 500kV開關跳閘信號

基本思路是利用500kV開關來控制跳閘信號，跳閘信號與500kV開關相連，500kV開關與整個線路相連，一旦發電機組突然甩負荷情況發生，500kV開關將會斷開，此時跳閘信號就會將信號傳輸到儀控中心，進而在第一時間內啟動FCB。

3.2 配置專用同期裝置，通過500kV開關并網

因為利用專用同期裝置進行660MW發電機組FCB功能配置，并且利用500kV開關并網，可以既可以在第一時間內將電氣信號傳輸給FCB功能，又可以在第一時間進行并網，為FCB功能運用提供網絡支持。

4 結束語

在660MW超臨界發電機組上設置FCB功能，可以保證發電機組內部故障或電網故障的情況下，FCB可以控制發電機組狀態，并且調節發電機組參數，促使發電機組在故障影響下依舊運行，最終安全停運。FCB功能是當前存在一定危險性電網非常需要的功能之一，加強關于660MW超臨界發電機組FCB功能試驗是非常意義的。

參考文獻

[1]張朝陽，李衛華，宋兆星.600MW超臨界直流爐機組協調控制系統策略[J].華北電力技術，2012（01）.

[2]沈叢奇，周新雅，姚峻.火電機組FCB功能及其在電網恢復中的應用[J].上海電力，2007（03）.

作者簡介

張洪剛（1984-），男，山東省濰坊市人。大學本科學歷。現為山東電力建設第三工程公司工程師。研究方向為電力工程。

作者單位

山東電力建設第三工程公司 山東省青島市 266100