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主辅机选型建议

锅炉及其辅机

   锅炉及其辅机应满足FCB工况的相关控制要求,锅炉及其辅机选型中应尽可能选择负荷变化率及响应速度较快的设备和配套方案。

   为了应对机组快速减负荷时的主蒸汽压力超限问题,应配置可频繁快速动作的高压向空排气装置(PCV),PCV阀的数量尽量多于1只,以便于分级控制。PCV阀要求快速动作,动作时间小于2秒。向空排气装置动作时会严重影响汽包水位的测量,应在向空排气装置和汽包水位测点的布置,以及设备选型上采取手段避免虚假水位的影响。

   为了提高锅炉系统可靠性,应注意辅控选型的质量和裕量。

   对于循环流化床机组,应特别注意给煤和出渣的可靠性。给煤系统应选择纯滞后时间较短的方式,对于潮湿气候的条件,考虑干煤棚和热风干燥的防堵煤措施。

旁路系统

   为了实现发电机组FCB,应配置足够容量的旁路,旁路和PVC阀的总容量能够满足FCB时锅炉稳定燃烧的要求,一般总容量不小70%。旁路减压减温阀快开时时间不长于8秒(如满足不了,不长于10秒)。旁路减温水和凝汽器容量应满足旁路全开工况的需求。

   为防止主蒸汽压力在汽轮机跳闸或甩负荷后出现快速上涨,设计旁路减压阀、减温水调节阀及截止阀快速开启控制功能,当出现汽轮机跳闸、发电机解列、OPC动作等情况导致主蒸汽压力过大时,快速开启旁路阀。

汽轮机及其调速系统

  为了在电网严重故障时,避免黑启动,机组应能够甩100%负荷带小岛运行(Fast Cut Back,简称FCB),FCB过程中,汽轮机最大飞升转速小于150r/min,稳定时间小于30秒。汽轮机在FCB工况下连续运行时间(不小于30分钟~1小时)、机组的过负荷能力应尽可能大一些。

   汽轮机液压系统应宜采用动作灵敏的方案,从转速测量、控制器运算到伺服模件输出的控制周期小于20ms,多只调门尽量采用独立油动机控制,以避免调门重叠度影响调节性能。汽轮机调速系统具有调门快关的功能,油动机在最大进油的条件下从全开到全关所需要的油动机时间常数不大于250ms(即OPC动作时间不大于250ms),OPC恢复时间不大于400ms;在伺服阀指令控制下全关和全开的时间不大于500ms。油泵和蓄能器容量应具有较大裕量,液压系统动作对油压的影响不大于5%。应配置双支LVDT。

   汽轮机控制系统应选择高性能的产品,以满足FCB工况的要求和电网的调频及稳定性要求。调速系统应有一体化的转速测量和伺服控制模块,不建议采用模拟量输出信号+外配的伺服模块的方案。汽轮机控制系统性能灵敏,从转速测量、控制器运算到伺服模件输出的控制周期小于20ms(如满足不了,可以放宽到50ms)。

   汽轮机控制系统应具备一次调频能力,能够接受负荷调度指令完成二次调频。能够接受负荷分配装置的二次调频指令信号,同时返回二次调频状态和定值,指令信号应采用模拟量三重化设计;汽轮机控制系统具有外送的通讯接口,能够提供调速系统的主要运行参数,数据量不小于128个,通讯接口为基于RS485的MODBUS协议或基于工业以太网的MODBUS_TCP协议。

发电机及其励磁系统

   发电机及其励磁系统应该能够按照0.85的功率因数,在输出额定有功和无功功率的情况下,长期稳定运行。并且能够在高负载的特殊运行方式下保持安全稳定。

   发电机技术条件应满足GB755、GB7064和相关反事故措施的要求。发电机的非正常运行的特殊运行能力及相关设备配置应满足DL/T 970规定的要求。

   发电机在额定功率因数下的额定容量和最大连续输出容量应与汽轮机的额定出力和最大连续输出出力相匹配。

   为防止失步故障扩大为电网事故,要求发电机在短时失步振荡过程中解列应带有一定延时,发电机应具有一定的耐受励磁失步振荡的能力。另外,要求机组具备低电压穿越能力。

   励磁系统应具有外部通讯接口,以利用电网运行方式的分析和调整。励磁系统应采用全冗余双通道配置,能够接受自动电压控制装置(AVC)增减指令信号,同时返回AVR自动信号和AVR定值,指令信号应采用模拟量三重化(或双重化)设计,同时采用脉冲量信号;励磁系统具有外送的通讯接口,能够提供励磁系统的主要运行参数,数据量不小于128个,通讯接口为基于RS485的MODBUS或CDT协议。

    励磁系统应选择可靠性和控制系统较好的高性能产品,以满足电网无功调节的要求。电压响应时间小于100ms,电压的阶跃扰动响应时间小于500ms。在汽轮机转速振动问题处理较好的条件下,选择带永磁发电机的他励系统(三机无刷励磁)。

    控制电源要求:当厂用直流和交流电源其中一路电压偏差不超过+10%~-15%,交流电压频率偏差不超过额定值+4%~-6%时,励磁系统能保证发电机在过程工况下正常运行。

励磁系统具有短时过载能力,且大于发电机转子绕组短时过载能力。强励倍数不低于2倍,且当发电机机端电压降至80%时,仍能有2倍强行励磁的能力,其长期输出电流不小于1.1倍的发电机最大连续出工况下的励磁电流能力。

    发电机空载时阶跃响应: 阶跃量为发电机额定电压的5%,对静态励磁,超调量不大于阶跃量的30%,振荡次数不大于2次,上升时间不大于0.1s,调节时间不大于1s,对三机无刷励磁,超调量不大于阶跃量的40%,振荡次数不大于2次,上升时间不大于0.6s,调节时间不大于2s。在满足上述要求情况下,在带实际负荷时,电压在稳态情况下不出现小范围波动。

发电机并联运行,励磁系统采取措施,保证稳定并联运行及无功功率的合理分配,励磁系统保证发电机电压调整率在±15%内可进行调整。

    发电机电压控制精度(从空载到满载电压变化),不大于0.5%额定电压。

    自动励磁调节器的调压范围,发电机空载时能在70%至110%额定电压范围内稳定平滑调节,整定电压的分辨率不大于额定电压的0.2~0.5%。手动调节时,保证发电机励磁电压能在空载额定励磁电压的20%到额定励磁电压的110%进行稳定、平滑地调节。

    电压频率特性,在频率范围在46Hz-54Hz,当发电机空载频率变化±1%,其端电压变化不大于额定值的±0.25%。在发电机空载运行状态下,自动励磁调节器的调压速度和手动给定电压变化速度,不大于额定电压的1% /秒,不小于额定电压的0.3% /秒。(请励磁厂家提供实验室试验数据)

    在发电机满发时,系统事故导致发电机机端电压低于80%的额定电压值时,可控硅保证可靠导通,发电机不失磁。

    励磁系统的通讯方式、通讯协议等通讯接口与微机保护及监控系统一致。励磁系统数据实时传送到微机保护及监控系统上位机。

    AVR中具有恒电压、恒无功功率、恒功率因数自动调节方式,并可选其中任一方式调节。

    励磁系统应具有外部通讯接口,以利用电网运行方式的分析和调整。励磁系统应采用全冗余双通道配置,能够接受自动电压控制装置(AVC)增减指令信号,同时返回AVR自动信号和AVR定值,指令信号应采用模拟量三重化(或双重化)设计,同时采用脉冲量信号;励磁系统具有外送的通讯接口,能够提供励磁系统的主要运行参数,数据量不小于128个,通讯接口为基于RS485的MODBUS或CDT协议。

分散控制系统

    分散控制系统应选择高可靠性的产品的配置方案,特别是在自动调节系统方面应适应孤网运行的负荷快速调节和RB、FCB等极限工况的控制要求。

    机组的模拟量控制性能达到《火力发电厂模拟量控制系统验收测试规程》(DL/T657-2006)的优良标准。

    机组具备辅机故障减负荷功能(RUNBACK,简称RB)。当机组主要辅机故障跳闸造成机组实发功率受到限制时,机组能够自动将负荷减到尚在运行的辅机所能承受的负荷目标值,该过程中应维持过程参数稳定,不应造成主保护的动作。

    机组具备快速甩负荷带“小岛”运行功能(Fast Cut Back,简称FCB)。当发电机与电网解列时,机组能够从100%额定工况快速甩负荷带厂用电运行。在机组甩负荷过程中,能保证机组运行参数的变化在安全范围内,而且不引起停机停炉保护动作,不危及设备安全。待电网恢复后,机组可以直接并网带负荷运行。

用电设备的电源质量要求

    所有用电设备应能够在频率波动±3%,电压波动±10%的工况下稳定运行。具备机组快速甩100%负荷带“小岛”运行功能(Fast Cut Back,简称FCB)的机组,所有用电设备的频率范围应放大到±6%。

    机组具备低电压穿越能力,在高压母线电压跌至50%,发电机出口电压跌到70%时,能维持并网运行1s。

    为此,必须达到下列要求:

(1)重要辅机具备上述低电压穿越能力。辅机的控制回路中必须具有“自保持回路”,或有“电压恢复重启动”功能。

(2)在电压跌落过程中,通过UPS和电源切换装置,应保证切换后电源,满足热工和电气二次设备的连续运行。有以下几种改善方法,a、将UPS作为主电源;b、电源切换装置的切换能力使得切换后电压不低于70%,切换时间不导致计算机重启;c、热工和电气二次设备的供电直接取一路UPS和一路厂用电,电源模块的电压输入范围允许不低于50%,两路电源采用直流耦合。

在条件允许的情况,甚至可以将直流220VDC电源直接供给热工和电气二次设备。由于总负荷并没有增加,这样的设计并不会增加直流系统负载要求。

(3)引入外部保安电源,采用串联切换方式,不需要运行操作,自动保证厂用电源连续供应。

(4)要保控制室内的控制盘上有交、直流润滑油泵的启、停按钮,无论控制箱选择开关在“远方”或“就地”位置,控制室内控制盘上都必须实现交、直流润滑油泵的启动和停止。

(5)完善励磁系统参数整定,平衡各台机组的增励比例,缩短短路故障时,发电机出口电压被拉低的时间。

电气二次保护功能

   配置发电机的低频、低压和失步保护,保护动作后只跳发电机主开关,不灭磁,实现机组自带厂用电运行。低频动作值整定为45 Hz延时0.2秒跳机。低压动作值整定为20%额定电压,延时5秒跳机。

   按照孤网运行的实际情况,优化继电保护装置和定值,降低短路故障概率,故障发生后尽快切除故障,以减小对于母线电压的影响,使得影响小于60%电压跌落,持续时间尽可能短。

   电气二次和热工控制系统应统一系统时钟,以便于故障分析。加强电源系统的数据监测,应接入录波系统。

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