核電廠應急柴油機組低頻振蕩及應對措施

(深圳中廣核工程設計有限公司，廣東 深圳 518172)

電力系統低頻振蕩會引發電機轉子間的持續相對搖擺，在電氣上表現為發電機功角、聯絡線功率和母線電壓等的持續振蕩，進而引起全系統的連鎖反應，甚至系統解列。電力系統低頻振蕩在遠距離、重負荷輸電線路上，尤其是弱聯系的互聯系統聯絡線上較易發生，通常將0.2～0.7 Hz的低頻振蕩稱為互聯型低頻振蕩。核電廠調試期間，作為核電廠冷態功能試驗的后備電源，應急柴油機組都會進行并網滿功率試驗，此時核電廠主發電機尚未調試完成，柴油發電機組作為核電廠內唯一電源與外電網并列運行，如果柴油機發電機組參數與電網參數及運行方式配合不當，有發生低頻振蕩的風險。國內某核電廠在6.3 MW柴油機并網滿功率運行期間先后發生了兩次頻率為0.35 Hz的互聯型低頻振蕩，振蕩期間電廠與電網之間單回聯絡線的輸出功率約4.8 MW，振蕩分別持續82 s和135 s后平息，電網結構示意圖如圖1所示。

圖1 電網結構示意圖Fig.1 Schematic ofthe power grid structure

低頻振蕩期間，柴油機調速系統處于手動控制狀態，一次調頻死區較大，振蕩期間無頻率波動引起的有功功率調節。由于發電機沒有配置PSS，機組控制人員通過兩次增加勵磁電流的方式，減小功角振蕩幅值，提高機組的穩定裕度，有效的避免了機組失步，功率振蕩波形如圖2和圖3所示。

圖2 第一次低頻振蕩波形Fig.2 Low frequency oscillation waveform 1

圖3 第二次低頻振蕩波形Fig.3 Low frequency oscillation waveform 2

1 低頻振蕩機理分析

1.1 低頻振蕩的機理

從圖2分析，發電機組是在穩態運行過程受到了擾動，如系統上負荷的投切等造成系統參數變化，對機組的直接影響就是發電機轉子受力不平衡，轉速產生變化，功角增加或減小?！?br>