發(fā)電機(jī)并網(wǎng)與升負(fù)荷技術(shù)

◎周海濤

一、單元機(jī)組并列

單元機(jī)組并列是把汽輪發(fā)電機(jī)組并入電網(wǎng)的操作過程。汽輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)速達(dá)到額定值后，經(jīng)檢查確認(rèn)設(shè)備正常，完成規(guī)定試驗項目，相應(yīng)的電氣保護(hù)裝置投入后，就能進(jìn)行發(fā)電機(jī)的并網(wǎng)操作。機(jī)組的并網(wǎng)操作采用準(zhǔn)同期法，避免非同期并網(wǎng)。

發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)并網(wǎng)時要求主開關(guān)合閘時無沖擊電流，并網(wǎng)后方可保持穩(wěn)定的同步運行。因此，準(zhǔn)同期法并網(wǎng)要滿足待并網(wǎng)的發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)電壓相等、電壓相位一致和周波相等三個條件。若電壓不等。其后果是并網(wǎng)后發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)間有無功性質(zhì)的沖擊電流出現(xiàn)；若電壓相位不一致，會產(chǎn)生較大的沖擊電流，使發(fā)電機(jī)燒毀或使發(fā)電機(jī)端部受到電動力作用而損壞；若頻率不等，會產(chǎn)生拍振電壓和拍振電流，在發(fā)電機(jī)軸上產(chǎn)生力矩，發(fā)生機(jī)械振動，可能使發(fā)電機(jī)并入電網(wǎng)時不能同步。準(zhǔn)同期法并網(wǎng)的優(yōu)點是發(fā)電機(jī)無沖擊電流，對電力系統(tǒng)無影響。

準(zhǔn)同期法分為自動準(zhǔn)同期、半自動準(zhǔn)同期和手動準(zhǔn)同期三種。調(diào)整汽輪發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速、調(diào)整發(fā)電機(jī)變壓器組出口的電壓以及合主開關(guān)三相操作全部由運行人員手動操作的即為手動準(zhǔn)同期；三項操作全部由自動裝置來完成的，即自動準(zhǔn)同期；三項操作中有一項以上為自動裝置完成的稱為半自動準(zhǔn)同期。

現(xiàn)代大容量機(jī)組通常都采用自動準(zhǔn)同期法并網(wǎng)，在系統(tǒng)控制方式中投“自動同期”方式，自動裝置可以按系統(tǒng)的頻率檢查待并網(wǎng)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，并且發(fā)出調(diào)節(jié)脈沖來調(diào)節(jié)待并網(wǎng)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，使它達(dá)到比系統(tǒng)高出一個預(yù)先整定的數(shù)值，再檢查同期回路便開始工作，這些是由發(fā)電機(jī)自動準(zhǔn)同期裝置來完成的。在待并網(wǎng)發(fā)電機(jī)以一定的轉(zhuǎn)速向同期點接近時，由電壓自動凋整裝置通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子勵磁回路的勵磁電流來改變發(fā)電機(jī)電壓，在待并網(wǎng)發(fā)電機(jī)電壓與系統(tǒng)電壓相差±10%以內(nèi)時，它就在一個預(yù)先整定好的提前時間上發(fā)出合閘脈沖，合上主斷路器，使發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)并列，并網(wǎng)成功。

二、升負(fù)荷至額定值

對中壓缸啟動機(jī)組，初負(fù)荷暖機(jī)結(jié)束后要進(jìn)行切缸操作。即由中壓缸進(jìn)汽方式切換為高壓缸進(jìn)汽方式，高排逆止門釋放，一般要在切缸后負(fù)荷廠暖機(jī)20min左右，以使蒸汽溫度和高壓缸溫度較好匹配。

初負(fù)荷暖機(jī)后。選定目標(biāo)值和升負(fù)荷率進(jìn)行升負(fù)荷的操作。機(jī)組升負(fù)荷，實質(zhì)上是增加汽輪機(jī)的進(jìn)汽量。主要靠加強鍋爐燃燒增大鍋爐蒸發(fā)量。主蒸汽壓力也相應(yīng)提高。確保穩(wěn)定的升負(fù)荷，也可能避免通流部分蒸汽流量增加過快，導(dǎo)致高壓外汽缸及其法蘭跟不上轉(zhuǎn)子的加熱，造成正脹差超過允許值。

因其蒸汽壓力和溫度隨著負(fù)荷的增加而提高，汽輪機(jī)金屬溫度也隨之升高。一般而言汽輪機(jī)金屬溫度的升高速度與負(fù)荷增加的速度成正比。所以，在升負(fù)荷過程中，控制金屬的溫升率即控制汽輪機(jī)升負(fù)荷的速度。允許升負(fù)荷的速度取決于最危險區(qū)域金屬的允許升溫速度。

隨著機(jī)組負(fù)荷的增加，根據(jù)規(guī)程要求，必須進(jìn)行鍋爐一次風(fēng)機(jī)和磨煤機(jī)啟動并投入煤粉，倒電動泵運行為汽動泵運行，停除氧器再循環(huán)泵，以及關(guān)閉蒸汽疏水，倒軸圭打氣源，輔助汽源的倒換、電氣倒廠用電等操作。

汽壓的升高，蒸汽的性質(zhì)與水日趨接近，其溶鹽能力也迅速增強。為控制蒸汽品質(zhì)，必須嚴(yán)格限制鍋爐水中的含硅量。所以，啟動中安排幾個不同的壓力段進(jìn)行鍋爐水的連續(xù)定壓排放，即洗硅。只有待鍋爐水質(zhì)已達(dá)到下一壓力級的含硅量時，鍋爐才允許繼續(xù)升壓。在洗硅過程中，鍋爐要進(jìn)行燃燒率控制。

要尤其注意高壓加熱器、低壓加熱器、汽動給水泵的啟動。高、低壓加熱器都能隨機(jī)啟動，高壓加熱器也可在60MW負(fù)荷下定壓投入，而這時要注意控制高壓加熱器升溫率。采用汽動給水泵的機(jī)組，在四段抽汽壓力足夠時就可投入汽動泵運行，以及早停下電動給水泵做備用，以降低廠用電率，提高機(jī)組經(jīng)濟(jì)效率。

三、單元機(jī)組啟動過程中注意事項

1.機(jī)組啟動要根據(jù)啟動曲線進(jìn)行，進(jìn)行升溫升壓率控制。

2.在汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)、切缸、并網(wǎng)、升負(fù)荷等過程中，要嚴(yán)密監(jiān)視汽包水位。在水位自動調(diào)節(jié)失靈，要改為手動調(diào)整，需要時要用定排作為輔助控制手段。

3.在升壓過程中加強與化學(xué)聯(lián)系，在爐水含硅量超過標(biāo)準(zhǔn)時，要停止升壓。增加排污次數(shù)，或降低汽壓運行，直到爐水含硅量滿足要求時才能重新升壓。

4.制粉系統(tǒng)投入后要檢查煤粉著火情況，在煤粉無點燃時，要停運對應(yīng)的煤粉燃燒器，等加強燃燒后再投粉。在鍋爐負(fù)荷小于50%BMCR時煤粉燃燒器的點火僅能利用其對應(yīng)的油槍，不得借用鄰近煤粉燃燒器進(jìn)行點火。

5.每項自動裝置投運后，都必須檢查其控制功能正常，不然，要改為手動調(diào)整，并及時檢查原因后投入自動。

6.升速及升負(fù)荷過程中，進(jìn)行每一步操作時都要檢查TSI系統(tǒng)無報警，如不正異常，處理后才能進(jìn)行后續(xù)操作。

7.發(fā)電機(jī)并列后，負(fù)荷帶到50%額定負(fù)荷和滿負(fù)荷時，技術(shù)人員要對發(fā)電機(jī)本體及一次回路、勵磁回路、主變壓器、廠高壓變壓器本體進(jìn)行精細(xì)的檢查，無異常報警。

四、中壓缸啟動技術(shù)

1.縮短了沖轉(zhuǎn)至帶負(fù)荷的啟動時間。由于汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)前對高壓缸進(jìn)行倒暖，這樣，在啟動初期啟動速度不受高壓缸熱應(yīng)力和脹差的限制；同時，由于高壓缸不進(jìn)汽做功，在同樣的工況下，進(jìn)入中壓缸的蒸汽流量大，暖機(jī)更充分迅速，從而縮短了沖轉(zhuǎn)至帶負(fù)荷的時間。

2.提前越過脆性轉(zhuǎn)變溫度。啟動初期，僅中壓缸進(jìn)汽。進(jìn)汽量較大，使高壓轉(zhuǎn)子和中壓轉(zhuǎn)子盡早越過低溫脆性轉(zhuǎn)變溫度，提高機(jī)組高速運轉(zhuǎn)的安全可靠性。

3.汽缸加熱均勻。中壓缸啟動時，高中壓缸加熱均勻，溫升合理，汽缸易于脹出，脹差小。與常規(guī)的高中壓缸聯(lián)合啟動方式相比，盡管多了一個切缸操作，而從整體上能提高啟動的安全性和靈活性。

4.對特殊工況具有良好的適應(yīng)性。主要體現(xiàn)在空負(fù)荷和極低負(fù)荷運行方面。機(jī)組在并網(wǎng)前或并網(wǎng)中，經(jīng)常遇到要在額定轉(zhuǎn)速下長時間空負(fù)荷運行的情況，在采用高中壓缸聯(lián)合啟動方式時，即使是在冷態(tài)啟動，也可能帶來諸如高壓缸超溫等方面的問題。采用中壓缸啟動方式。只要關(guān)閉高排逆止門，維持高壓缸真空，汽輪機(jī)即可安全長時間空負(fù)荷運行；汽輪機(jī)在極低負(fù)荷下運行時，采用中壓缸進(jìn)汽方式，只要打開旁路，隔離高壓缸，就能保持長時間安全地運行；電力系統(tǒng)故障時，在單機(jī)帶廠用電的條件下，也可以采用該方式運行，這樣，如果事故排除后，就可以迅速重新帶負(fù)荷。