燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)分布式能源的電氣整套啟動探討

高東

摘要：燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)部包含較多的項目機組，且接線也顯得比較復雜。但是某電廠內(nèi)部的機組在啟動的過程中會出現(xiàn)諸多的問題，大家需要先有效地分析內(nèi)部的問題，之后再提出相關的解決方案。只有通過優(yōu)化短路點的設置和試驗的順序才能夠有效地解決汽機發(fā)電機沒有辦法被更好地校驗的問題，并有效地縮短啟動的時間。在實際操作的過程中，需要先對不同運行情況下的用電廠的用電率進行分析，之后再通過分析相關的結果來有效地指導系統(tǒng)。只有有效地解決有關的問題，才能夠讓整個系統(tǒng)運行的成本更低，并最終縮短啟動的時間。大家尤其需要進行借鑒。

關鍵詞：燃氣蒸汽聯(lián)合；循環(huán)分布；電氣系統(tǒng)；啟動策略

引言：

在發(fā)電機機進行投產(chǎn)之前，全面進行整套的啟動試驗顯得非常重要。其系統(tǒng)內(nèi)部的質(zhì)量將會直接關系到并網(wǎng)發(fā)電的過程和運行的情況。電氣設備的結構主要是由短路試驗、空載試驗、假通氣和并網(wǎng)試驗組成的。在進行整套啟動電氣試驗的過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)因為安裝質(zhì)量不合格、產(chǎn)品質(zhì)量不合格和操作不當而引發(fā)事故[1]。在啟動電氣的過程中，大家也需要對試驗方案、臨時措施和保護配置進行全面地分析，這將會直接關系到電氣試驗的質(zhì)量[1]。本文結合實際情況，主要就燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)分布式能源的電氣整套啟動設備進行分析，希望能夠給大家更多的參考性意見。

1.研究背景

“煤炭潔凈燃燒技術“一直都是當前各個發(fā)達的工業(yè)國家所重視的研究領域。通過運用燃煤燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)的方式，往往能夠更好地提高火力發(fā)電廠的熱效率，并讓各類污染問題更好地被解決。雖然我國經(jīng)濟發(fā)展的比較快，但是總體還是以燃煤為主的國家。燃煤發(fā)電廠作為重要的污染源，包括SO2和NOX在內(nèi)的很多污染物，多數(shù)都是由燃煤發(fā)電廠產(chǎn)生的。從七十年代開始，我國的科學委員會就已經(jīng)開始部署與“煤的潔凈燃燒”相關技術的研究工作。甚至也可以在燃煤燃氣-蒸汽聯(lián)合運用的項目中有效地運用“低熱值煤氣燃氣機”的關鍵技術。分別在吸收了國外關鍵技術的基礎上來有效地開展技術攻關，并都取得好的科研成果。本文主要就燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)分布式能源的電氣整套啟動進行探討。

2.電氣系統(tǒng)的特點

2.1機組數(shù)量多且接線方式較為復雜

全廠的裝機容量只有210kW，內(nèi)部配置了6臺發(fā)電機。需要直接采用擴大單元接線的方式來接入每套燃氣蒸汽發(fā)電機的內(nèi)部。全廠內(nèi)部會直接以相鄰機組的廠用電源作為備用電源，并直接采用“手拉手”的接線方式來快速接入電源廠內(nèi)部的電快切系統(tǒng)。不僅整個系統(tǒng)內(nèi)部的接線方式顯得非常復雜，且整體聯(lián)絡度也較高。因此，在接線的過程中也會對整個電氣設備的啟動提出更高的要求。

燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組在使用的過程中會產(chǎn)生負荷，且整個負荷呈現(xiàn)階段性分布的狀態(tài)。其中，廠用機組負荷的第一個高峰出現(xiàn)了機組高盤點火期間，另外一個高峰則主線在機組滿載負荷運轉(zhuǎn)的階段。燃機的使用狀態(tài)和發(fā)電機組有所不同：整個然機在運行的過程中，約有2/3的氣體會消耗在壓氣機內(nèi)部。從啟動、點火到加速的整個過程中，整個燃機透平如果出現(xiàn)自身做功不足的現(xiàn)象，也就不能夠更好地滿足啟動的要求。此時必須要使用外加的能量來不斷地拖動轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動。

3.整套機組概述

每一套燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)都是由1太燃機、1太余熱鍋爐和1臺汽輪發(fā)電機組成的。只有將燃機有效地并入網(wǎng)絡之后，燃機基本的排煙的溫度才能夠達到480攝氏度。而余熱鍋爐所產(chǎn)生的蒸汽的品質(zhì)才能夠更好地滿足汽輪發(fā)電機使用的要求[2]?？傮w而言，燃氣和蒸汽聯(lián)合玄幻機組整套啟動的過程是分兩個階段進行。當余熱的鍋爐在不斷吹管的時候，燃氣發(fā)電機的轉(zhuǎn)速將會一直被維持在3000轉(zhuǎn)，從而才能夠更好地進行整套燃氣試驗。

4.整套啟動中遇到的問題和處理

4.1發(fā)變組短路試驗

為了能夠更好地與出廠的數(shù)據(jù)進行比較，從而確認發(fā)電機在運輸過程中的狀態(tài)。也是為了能夠更好地檢查測量計量回路所涉及的電流回路極性和變比設置是否正確，從而來有效地進行發(fā)變阻短路試驗。當燃機啟動時，可以先設置一個發(fā)電機出口、主變高壓側(cè)和工作線內(nèi)部的3個短路點。在經(jīng)過分析之后，可以得知，整個燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組內(nèi)部存在著1個矛盾和1個有利條件。其中，矛盾點需要在整個汽輪發(fā)電機組啟動時先設置2個短路點，并讓他們在停電的過程中完成。當燃機高盤啟動時，整個廠內(nèi)部的負荷較高，所以可以通過啟動有利條件來進行校驗保護。

可以根據(jù)實際的情況來有效地優(yōu)化短路點。圖1中一共設置了4個短路點，并在進行燃機發(fā)變阻短路試驗的過程中設置了3個短路點。K1為發(fā)電機出口的短路點，K2為10kV的工作進線內(nèi)部的短路點，K3為汽輪機的出口，每個短路點也都有不同的作用。K1主要用來錄取短路的曲線，并有效地檢查燃機差動保護的極限。K2主要可以用來檢查主變差動保護的極性，K3主要可以解開汽輪發(fā)電機出口處的軟連接。

4.2同期定相試驗

在上述短路試驗結束之后，再進行發(fā)電機空載試驗和勵磁特性的試驗。同期定位試驗的目的是為了檢測并側(cè)的電壓和系統(tǒng)一側(cè)的電壓是否處于同相位的位置，并有效地測量并側(cè)電壓和系統(tǒng)側(cè)電壓的額定值。其中，燃氣發(fā)電機并側(cè)的電壓和燃氣發(fā)電機機端的電壓相通，系統(tǒng)側(cè)的電壓和自主變低壓一側(cè)的電壓相通。汽輪發(fā)電機待側(cè)的電壓主要來自于自主變低壓側(cè)1PT。

常規(guī)的同期定相方法主要包括兩種：第一種是讓發(fā)電機變零升壓到額定的電壓數(shù)值。著一種方法被廣泛地運用于可燃機的運行中。在運用到汽輪發(fā)電的過程中時，需要主變停運之后再進行操作另外一種是通過主變器傳送到發(fā)電機的一端。第二種方法在使用的時候需要配合更多的安全措施，所以不是很常用。

為了能夠有效地解決這一問題，需要采用如下的方法：當燃機處于同期定相的背景下時，先要解開汽輪發(fā)電機出口處的軟連接，之后再直接合上902開關。此時，燃機帶的主變和汽輪發(fā)電機內(nèi)部的母線會同時開始升壓，最終，1PT、11PT和12PT將會同時處于一個電源系統(tǒng)中。最后也就能夠在同一時間完成燃機和汽輪發(fā)電機的同期試驗。這樣一種試驗的方法并不是非常復雜。只要當K3點處的試驗結束之后，直接拆除該處的短路裝置，也就能夠直接結束同期定相的試驗。

5.整套啟動過程的總結和改進

整個燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)內(nèi)部的能源機組的數(shù)量較多，且接線也較為復雜，在實際啟動的過程中，常規(guī)的火電機組和燃機將會有不同的表現(xiàn)。在實際啟動的過程中，可以對包括燃機發(fā)變組短路、燃機同期定相、燃機假同期、燃機并網(wǎng)、汽車同期定相和其他幾個環(huán)節(jié)進行優(yōu)化，并在之后轉(zhuǎn)變?yōu)閷⑷紮C發(fā)變組短路、燃機空載、燃機假同期、汽車沖轉(zhuǎn)和其他幾個步驟相互結合，從而有效地進行并網(wǎng)。新的啟動方案在使用的過程中能夠表現(xiàn)出如下的優(yōu)勢：第一，能夠有效地解決主變差動保護校驗和汽車同期定相校驗等問題[3]。第二，能夠解決汽輪發(fā)電機差動保護過程中無法校驗和解決的問題。第三，如果將試驗安排在燃機吹管的過程中，那么也就能夠在縮短汽輪發(fā)電機啟動時間的基礎上有效地節(jié)省燃料。總體而言，新的啟動方案在使用的過程中會有更好的效果。

6.結束語

本文結合實際的情況對一整套機組內(nèi)部的電氣啟動過程問題進行直接的處理。并針對燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)分布項目的用電系統(tǒng)特點和主要的試驗方法進行分析。在對整個啟動的過程進行優(yōu)化之后，往往能夠在節(jié)省啟動時間的基礎上有效地節(jié)約成本，非常值得大家借鑒。

參考文獻：

[1]師敬波，賈廷偉.發(fā)電機零起升壓匝間短路保護動作分析與處理[J].電力科學與工程，2017（5）：89-95

[2]]嵇海清.“十三五”分布式項目天然氣消費量將達65億方[N].中國能源報，2016（5）：139-146

[3]何忠.天然氣分布式能源系統(tǒng)的應用和探討[J].能源與環(huán)境，2016（5）：97-102