文档介绍：900 MW超临界机组FCB试验
冯伟忠
(上海外高桥第二发电有限责任公司, 上海邮编200137)
摘要:阐述机组快速甩负荷(FCB)的现实意义,介绍外高桥2×900 MW超临界机组的基本配置,分析机组采用全容量高压旁路系统,停机不停炉、停发电机不停汽轮机等单向连锁保护及特殊的厂用电切换方式,使机组具备了实现FCB功能的有利条件。同时还分析了低压旁路容量偏小、FCB过程中工质不平衡、汽动给水泵汽源快速切换、控制系统不完善等存在的问题及解决方案。介绍全真实运行工况的50%、70%及100%负荷的FCB试验情况,试验的成功,证实了火电大机组实现FCB功能的可行性。
关键词:火电机组;超临界参数;FCB;孤岛运行
中图分类号:TK227;TK267;TK323 文献标识码:B文章编号:1004-9649(2005)02-0000-00
引言
2001年的美国加州大停电事故震动了全世界,为从事故中吸取经验教训,我国各大电网就相关的事故预想和对策进行了研究,尤其是对万一电网崩溃,各电厂如何在无电网倒送电的情况下进行‘黑启动’做了探讨。事实上,一般火电机组在已被迫停机的情况下,若无厂用电倒送,要想启动是很困难的。但如电网内有若干机组在电网故障时能不停机,并迅速转为只带厂用电作“孤岛运行”(FCB*),就能使其成为电网的“星星之火”而迅速“激活”网内其它机组并恢复对重要用户的供电。不过,自80年代以来,国内许多火电大机组虽有FCB的设计,但鲜有100%负荷下FCB试验的成功者。
外高桥发电厂二期2×900 MW工程,在2号机组调试阶段,根据机组配置特点和1号机组的调试经验,在对分散控制系统(DCS)的协调控制、汽轮机数字电液控制系统(DEH)及旁路控制系统作了改进和预试验后,成功进行了事先无人工干预、全真实运行工况的70%和100%负荷的FCB试验。
机组主要设备和系统配置
本工程采用分岛招标的方式,汽轮发电机岛、锅炉岛、仪控岛分别由德国SIEMENS、ALSTOM能源公司和日本日立公司中标。按照合同,外方负责岛内的全部设计和供货。其主设备及部分主要辅助设备配置如下:
锅炉为超临界一次再热、燃煤、四角切圆燃烧、直流塔式、螺旋水冷壁变压运行锅炉。主要参数为:蒸发量2 788 t/h;主蒸汽温度/压力:538℃/ MPa;再热蒸汽温度/压力:566℃/6Mpa。制粉系统配置6×20%中速碗型磨煤机,正常运行为1台备用。
汽轮机采用四缸四排汽、单轴反动凝汽式汽轮机。额定功率900 MW,最大功率980 MW(2 788 t/h)。所配发电机为水氢氢冷、同轴励磁型,额定功率900 MW,,无出口断路器。主变采用单相3×340 MVA变压器,27kV/500 kV。旁路系统配置了
100%BMCR高压旁路,该旁路兼作锅炉高压安全门。低压旁路容量为50%BMCR,另配100%再热安全门。给水系统配置2×50%BMCR汽动给水泵、1×40%BMCR液耦调速电动给水泵。
2 机组实现FCB的有利条件
机组连锁保护的设计特点
国内引进Westinghouse/CE型300 MW和600MW亚临界火电机组,大都采用锅炉、汽轮机、发电机(变压器)相互连锁跳闸的横向大连锁保护方式,这种连锁的特点是“同归于尽”。机、电、炉中任何一个跳闸即导致机组连锁停机。而本工程基于配置了大旁路的有利条件,采用了典型的欧洲风格的单向连锁方式。当锅炉跳闸后,联跳汽轮机及发电机(主变)。但汽轮机跳闸时,向后联跳发电机(主变),但不向前联跳锅炉。而发电机故障则跳主变出线开关及灭磁,但不联跳汽轮机及锅炉。特别是若系统或主变出线故障,只跳主变出口开关,不联跳炉、机、电。
大容量旁路系统
对于大机组,要使机组单向连锁成为可行,或具备FCB功能,即在主开关突然跳闸的情况下能迅速转为维持带厂用电的孤岛运行方式,大容量旁路系统是重要前提。在甩负荷的情况下,锅炉的响应速度远低于汽轮发电机。借助调速系统和励磁调节系统的快速反应,汽轮发电机可在不到1 秒的时间内适应负荷的变化。但锅炉由于较大的热惯性和燃料系统的延时性,锅炉降负荷需要数分钟的时间,另外,锅炉有一个维持稳定运行的最低负荷,通常在30%BMCR以上。采用大容量旁路后,由于其开启速度极快,在机组甩负荷时,连锁快开旁路,锅炉蒸汽便可借道旁路而使其维持运行,采用100%的高压旁路后,锅炉还省却了过热器安全阀。
需指出的是,引进Westinghouse/CE型机组的典型设计,其旁路系统不允许参与运行,在汽轮机启动前必须退出旁路系统。这样的设计难以实现FCB。
厂用电切换方式
按照SIEMENS的设计,在机组正常程序启停过程中,厂用电将自动进行切换,机组启动并网