淺論縮短水電廠開機并網(wǎng)時間

邱建春

(福建棉花灘水電開發(fā)有限公司,福建龍巖 364000)

淺論縮短水電廠開機并網(wǎng)時間

邱建春

(福建棉花灘水電開發(fā)有限公司,福建龍巖 364000)

“開機并網(wǎng)時間”就是指發(fā)電機通過上位機操作從“發(fā)令”到“發(fā)電態(tài)”所花費的時間,電力系統(tǒng)中,機組從停機到并網(wǎng)的時間越短,不僅能提高本廠的經(jīng)濟效益,更能提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

并網(wǎng) 流程控制 快速

1 機組目前開機并網(wǎng)的時間調(diào)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(wǎng)中主要起調(diào)峰、調(diào)頻作用,開停機比較頻繁,平均每年開停機次數(shù)300多次。(2)統(tǒng)計棉花灘電廠四臺機2010年8月份開機并網(wǎng)情況,平均開機并網(wǎng)時間為:#1機263秒,#2機249秒,#3機212秒,#4機220秒。經(jīng)調(diào)查尤溪街面水電站同類型的水電機組,開機并網(wǎng)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(jīng)調(diào)查,及同類機型機組的對比,發(fā)現(xiàn)本廠機組開機并網(wǎng)的時間過長,通過對整個開機過程的每一環(huán)節(jié)進行了詳盡分析,我們通過以下幾個環(huán)節(jié)進行剖析:(1)發(fā)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(shù)供水管路堵塞;(6)技術(shù)供水壓力低;(7)調(diào)速系統(tǒng)精度差;(8)勵磁調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)水平低。

2 機組并網(wǎng)時間過長原因分析

2.1 發(fā)出分段控制

運用中的發(fā)電機組有四種狀態(tài),分別是發(fā)電態(tài)、空載態(tài)、空轉(zhuǎn)態(tài)、停機態(tài),因此自動開機流程也有多種,如“停機至發(fā)電”、“停機-空轉(zhuǎn)-空載-空轉(zhuǎn)-發(fā)電”等經(jīng)過查找數(shù)據(jù),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(shè)計參數(shù)及運行規(guī)定,設(shè)計時間為28秒,兩者時間基本相同。

2.3 技術(shù)供水管路堵塞

本廠機組采用蝸殼取水方式,經(jīng)過快閘攔污柵及濾水器過濾,濾水器會根據(jù)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(jiān)控系統(tǒng)。經(jīng)現(xiàn)場拆開檢查,未發(fā)現(xiàn)有堵塞現(xiàn)像。

2.4 技術(shù)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(shè)計范圍內(nèi),符合減壓閥工作條件。

2.5 調(diào)速系統(tǒng)精度差

本廠調(diào)速系統(tǒng)設(shè)備為德國伏依特公司生產(chǎn)的進口設(shè)備,無論在調(diào)整精度上還是可靠性上,均比國內(nèi)產(chǎn)品水平高。經(jīng)觀察機組開機時,調(diào)速系統(tǒng)能夠很好地將機組轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在100%額定轉(zhuǎn)速,不存在轉(zhuǎn)速不穩(wěn)現(xiàn)象。

2.6 勵磁調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)水平低

本廠使用的是南瑞公司最新生產(chǎn)的NES5100產(chǎn)品,NES5100勵磁調(diào)節(jié)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(tǒng)研制”重要子課題,大量的試驗驗證了NES5100勵磁調(diào)節(jié)器的優(yōu)良性能,設(shè)計理念超前,可靠性高,已經(jīng)在國內(nèi)許多大、中型電廠得到了廣泛應(yīng)用,具有建壓時間短,精度高的特性。經(jīng)統(tǒng)計分析,開機時的建壓情況得知,平均時間為3秒。經(jīng)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(diào)節(jié)水平低的情況。根據(jù)發(fā)電機開機流程,對流程每一步均進行了分析,發(fā)現(xiàn)機組并網(wǎng)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(shè)計參數(shù),對比本廠發(fā)電機運行參數(shù)及電網(wǎng)運行參數(shù),測量了同期裝置同期檢測時間,發(fā)現(xiàn)同期裝置型號為SJ-12C,2000年產(chǎn)品,產(chǎn)品技術(shù)較為落后,經(jīng)過10年的使用,裝置已經(jīng)較為老化,故障率較高,影響同期檢測精度,延長并網(wǎng)時間,平均并網(wǎng)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(wǎng)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(fā)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(chǎn)的,型號為200X,經(jīng)查該減壓閥說明書,額定動作時間為5～120秒,可通過調(diào)整其有關(guān)參數(shù)從而調(diào)整其反應(yīng)速度?，F(xiàn)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(wǎng)時間。

3 縮短開機并網(wǎng)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(shù)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(wěn)定性,確保能夠在惡劣的電磁環(huán)境下長期穩(wěn)定運行。(2)同期速度快,精度高,調(diào)節(jié)待并機組以最短時間進入給定同期區(qū)域,確保在出現(xiàn)第一個同期點時,將待并斷路器無沖擊并網(wǎng)。將機組同期裝置更換為CM-320型,對同期裝置改造后的并網(wǎng)情況進行試驗。經(jīng)試驗并網(wǎng)正常,平均并網(wǎng)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(fā)現(xiàn)該減壓閥閥片過流孔僅為5個,而設(shè)計要求應(yīng)為9個,經(jīng)送加工廠進行加工,增加過流孔至9個,加大其過流能力。調(diào)整機組的自動減壓閥開啟速度,在安全的前提下,反復(fù)測試,確定一組最優(yōu)的參數(shù)cs=5,os=5,rs=3。通過處理,實現(xiàn)了快速開啟自動減壓閥,從開機令發(fā)出至冷卻水正常,平均費時為32.9秒,比原先節(jié)約107.4秒。通過對以上兩個項目進行改進及優(yōu)化后,對機組開機并網(wǎng)的時間進行測定,與原來開機時間的對比,機組開機并網(wǎng)的時間縮短為1分48秒,從而直接及間接產(chǎn)生了一定的經(jīng)濟和社會效益。

(1)每開一次機,平均減少空轉(zhuǎn)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(jié)約耗水:335次×850.5m3/次=284917.5m3;(3)每年可多發(fā)電量:284917.5m3÷4.5m3/度=63315度;直接經(jīng)濟效益為:63315度×0.3817元/度=24167.3元。(4)縮短機組的并網(wǎng)時間,從而有效地增強系統(tǒng)穩(wěn)定性,在系統(tǒng)需要的情況下,更加迅速地實現(xiàn)開機并網(wǎng),保障電網(wǎng)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定,提高電能質(zhì)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(wǎng)而被省調(diào)考核的可能性。

4 結(jié)語

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