汽輪機閥門流量特性對電力系統的影響及其控制策略

馮先研

（天津藍巢電力檢修有限公司,天津 300380）

汽輪機閥門流量特性對電力系統的影響及其控制策略

馮先研

（天津藍巢電力檢修有限公司,天津 300380）

隨著科學技術的全面發展，汽輪機閥門流量體系也逐步得到健全。在對電力系統進行初步維護的過程中，需要采用多種不同的方式讓汽輪機的運轉效率得到明顯的提高。本文主要針對汽輪機閥門流量特性對電力系統的影響及其控制策略進行分析，并提出了相應的優化措施。

汽輪機；閥門流量；電力系統；影響；控制策略

0 引言

中國電力系統在近年來由于低頻振蕩多次引發了電網事故。電網以及并網機組的安全穩定性會受到電力系統的低頻振蕩的嚴重影響。當電網的穩定性遭到一定程度的破壞時，人民生活水平以及國民經濟都會受到嚴重損失。目前，還不能明確電力系統低頻振蕩的機理和起因。從電力系統強迫振蕩理論來看，當系統持續的周期性功率擾動頻率接近于系統功率振蕩固有頻率時，會產生大幅度的功率振蕩，擾動引起的響應在與擾動變化規律相關的同時，還與電力系統本身的特性相關。因此，對汽輪機閥門流量的特性進行相應的分析相當關鍵。

1 汽輪機調速系統模型的構建

1.1 系統體系的構建

在進行整體的體系構建中，需要對汽輪機的參數值變化進行電力系統的仿真計算。一般情況下，在不同的仿真節點會出現不同的仿真體系控制。因此，可以根據整體的流量參數變化對電力維護系統進行流量特征的變化研究。同時，還要構建相應的流量仿真模型。并確定蒸汽流量的仿真關系。在汽輪機的流量特性曲線上，需要利用現代函數的變化進行等效閥位的控制。這樣，在檢修、組裝及實際應用的過程中會考慮到多層面函數的變化情況，然后對分段性函數的變化數值進行組量的全面性的控制。其單機系統的功率頻率設置如下所示：

從上圖中我們也能十分清晰的看到，汽輪機在進行基礎性的調速以后，其發電機會出現發電的情況。然后在有功功率的補償情況下，其無功補償的效率也會逐步的增加。從而使得電網的整體運行效率增強。

1.2 閥門流量的參數確定

計及閥門流量特性的汽輪機及其調速系統模型是汽輪機體系的基礎構建，在不考慮主蒸汽壓力變化時，需要對整體的系統進行相應的調控。通常，調節系統前饋作用的結果大部分情況下為汽輪機功率設定值與一次調頻功率調整值之和；其計算公式如下所示：

T為執行機構的時間常數；K為前饋作用的增益系數。我們可以根據公式對其流量進行較為精準的計算。

2 汽輪機閥門流量特性對電力系統的控制策略

在計及汽輪機閥門流量特性的前提下，對于單機無窮大系統可以利用電力系統綜合分析程序進行仿真計算。在經過電力系統的初步計算后，需要對其負荷控制方式下的單機系統接線進行系統性的優化。最終使得汽輪機閥門流量更大。

“南方電網”在2008年4月21日發生了一起低頻振蕩事故，云南紅河電廠2號機組在對汽輪機進行調閥切換時，機組運行工況沒有被很好的控制住，使得汽輪機調閥發生波動，最終導致負荷波動。機組對于電網會產生一個持續的頻率強迫擾動，由于該擾動頻率接近于系統固有頻率，最終產生電網低頻振蕩。

汽輪機閥門流量特性是汽輪機對于閥門開度的調節與通過閥門的蒸汽流量會呈現一定的對應關系。目前，汽輪機調速器模型不會對閥門流量特性對模型結構的影響進行考慮，因此，該模型在實際應用過程中難以解釋某些條件下的汽輪機功率波動現象。例如：實際系統在已經發生功率波動時，仿真結果卻顯示系統能夠維持穩定狀態。

當汽輪機閥門還沒有完全開啟過關閉時，對于執行機構中的飽和環節可以忽略不計。在對汽輪機及其調速系統參數進行實際測試的過程中，汽輪機的連通管蒸汽容量并不大，對于中、低缸可以進行合缸處理。

實際上，汽輪機實際調節系統通過設置，閥門流量特性函數，可以將流量指令轉換為對應的閥位指令，在汽輪機調速器模型中，可以將流量指令等同于閥位指令。由于汽輪機閥門開度與進入汽輪機的蒸汽流量呈現非線性關系。因此，在對模型中的閥門流量特性進行實際操作時，對應等效閥位與蒸汽流量間的關系。根據汽輪機廠家提供的技術參數能夠確定汽輪機閥門流量特性曲線，理論上，閥門實際特性能夠對應起來。這樣，在多層面的電力體系構建中，可以根據電力的變化情況進行電力的整體影響控制。

3 結語

汽輪機閥門流量特性對電力系統的影響十分巨大。為了能夠使得整體的電力體系得到相應的完善。需要采用多種不同的方法使得汽輪機的調速系統模型得到初步性的構建。與此同時，在確定閥門流量參數的同時，需要對汽輪機閥門流量的電力體系結構進行相應的優化。最終使得汽輪機閥門流量的穩定性得到相應的提升。

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10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.01.154

馮先研（1985-）,男,河南商丘人,專科,助理工程師,主要從事汽輪機、水泵、閥門檢修工作。