热电机组运行原则是以热定电，机组带热负荷且并入大电网稳定运行，非常态下的极端孤网体现为机组带厂用电孤网，机组频率控制及稳定运行对保证热电机组对外供热意义重大。 标签： 热电;孤网;频率控制
发电厂既生产电能，又利用汽轮发电机作过功的蒸汽对用户供热的生产方式。以热电联产方式运行的火电厂称为热电厂。目前国内小型热电机组主要定位为企业自备或区域热源，在满足热用户生产要求的前提下，同时考虑降低企业用电成本。此类机组通常带热负荷且并入大电网稳定运行，非常态下的运行表现为脱离大电网的孤网运行，极端情况下为带厂用电孤网。能否稳定厂用电孤网运行对保证小型热电机组对外供热的连续性意义重大。我公司热电机组为背压式汽轮发电机组，单机容量为25MW，排气压力为1.27MPa，作为市区北部热源点的同时，所发电力在公司内部企业消纳。本文结合机组运行特点，阐述一下小型热电联产机组孤网控制与运行。
1、厂用电孤网基本概念
孤网是孤立电网的简称，一般泛指脱离大电网的小容量电网。甩负荷带厂用电，称为孤岛运行工况，是单机带负荷的一种特例。本机组2台25MW背压机组通过扩大单元接线方式接至一台63MVA主变低压侧，升压后以一回110KV线路输出至公司内部企业变电站110KV母线，从而接入区域电网。正常运行情况下，机组所发电力通过变电站消纳，一旦出现110KV线路跳电，机组甩负荷后将成为厂用电孤网运行模式，这种情况下对机组的控制和运行都将严峻的考验。
2、运行特点
厂用电孤网运行是孤网运行的一种，其基本特点是稳定转速或者说是稳定频率。在大网中，由于网频基本不变，所以汽轮机调门的增减直接控制机组的负荷。而在孤立网中负荷只取决于公司用户，调门的变化如果不能平衡用户负荷，将直接反映到网频上，因此调节的任务由负荷控制变化为以稳定转速为主。对于厂用电孤网而言，所有调节任务都由该机组单独承担，要求机组每时每刻都要保持良好的调节状态，因此系统稳定性差，网频率波动幅度大，经常会有超速或低周保护等动作停机、停电。本机组发生110KV线路跳电后将直接变为带厂用电孤网运行，运行负荷波动大约在6000KW至11000KW之间，甩负荷瞬间转速将发生较大变化，稳定控制及运行主要依靠机组良好的一次调频能力。 3、热电机组孤网运行如何稳定转速（频率）？
（1）自然调频：机组本身拥有自平衡能力，不需要人工干预即可自行调整，调整时间在零点几秒的数量级。但这种调整能力很弱，企图依靠这种手段去稳定频率是不现实的。
（2）机组调节系统的静态特性。利用这种特性，配合锅炉蓄能，最终承担电网中的负荷变化，将频率稳定在静态特性范围内。合理的DEH程序应该拥有一次调频功能，这实际上是机组的调速系统！这种调整不需要人为干预。
（3）通过人工自动或者手动方式，给定调速系统给定值，最终将系统频率稳定在50HZ。
由此可见：机组一次调频功能是能否孤网运行的基础。品质优良的一次调频功能决定最终的调节品质。
（4）汽轮机是一种高速旋转、自平衡能力较低的特殊装备，通常发电汽轮机转速基本为3000转/分，但是本身对负荷的动态平衡能力却往往受制于材质、惯量等因素，所有需依靠调速系统（DEH）来提高。
（5）机组甩负荷时需要优良的调节系统抑制转速飞升，确保机组安全。小网运行时，用户负荷的变换会快速反映在汽轮机转速上！需要调速系统拥有足够快的响应速度。所以，如何提高系统的响应速度是厂用电孤网控制运行必须要考虑的。
（6）一旦机组甩负荷后转速在安全时间内稳定，后续的运行也需要机、炉、电、煤、水等系统的有力协调，才能保证对外供热的连续性。
4、热电机组厂用电孤网的稳定控制
常规（并大网）DEH系统存在不足：离散化控制方式。要求控制周期足够短。一个完整的控制周期包括信号采集、运算处理、输出环节;
常规OPC动作原理已不适用于小网运行工况;液压执行机构的响应速度能否满足快速性要求。为了提高机组的响应速度，对于软硬件都做了相应的完善和增强。主要通过以下几方面来控制：
（1）缩短控制信号处理周期：将快速回路控制周期小于50ms，测速模块响应周期为15ms。伺服输出模块响应周期为15ms，这样整个处理周期为80ms，远小于常规的控制周
期。
（2）增加转速微分回路：增加转速微分修正调节后，可明显地降低对调节周期的要求。转速微分回路由测速模块、一次调频模块、伺服模块组成。频率快速变化时，起到前馈调节作用。
（3）OPC超速限制电磁阀：常规的控制方案为依据转速进行判断——103%n0;发电机出口开关信号。此种控制方案中，发电机出口开关信号标示功率负荷不平衡，触发OPC动作，合理;转速103%n0当机组发生甩负荷工况时，一次调频功能不合理或者有些DEH机组退出一次调频时，会出现OPC反复动作的情况，造成振荡，显然是不合理的。我们增加了速度大OPC功能来抑制甩负荷飞升转速。
（4）DEH系统需能满足孤网运行的两大问题：频率稳定控制和甩负荷带厂用电。
（5）液压执行机构：不管是大网运行还是小网运行，它是实现电子控制方案的具体执行机构，其性能的好坏很大程度上决定了调节结果。小网运行则对液压机构提出了更高的要求。降低迟缓率，提高响应速度是改造工作必须重点考虑的。单从调节性能而言，高压抗
燃油的性能全面超越低压透平油系统。但这种系统的结构复杂，造价高，油质存在环保问题。所有我们必须到两者的平衡点，比如采用自容式系统等来解决相关问题。
（6）甩负荷试验：甩负荷试验是验证汽轮机控制系统性能常用的方法。特别是小型热电联产机组必须做好相应的甩负荷试验，并严格做好数据采集和分析记录，这对于事故状态下的应急预案选择起到重要数据支撑作用。本机组可采用直接拉闸110KV断路器开测试机组性能。5、孤网后如何保证对外供热的连续稳定
（1）保持AVR自动电压控制：为了满足单机带孤网运行时负荷端对电能质量的要求以及厂用电系统对电压稳定的要求，发电机的端电压应基本保持不变，要求机组孤网运行时投入励磁系统的AVR自动电压控制功能，随无功电流的变化调节发电机的励磁电流，保持发电机端电压的稳定。
（2）电气系统：应与工艺系统协调稳定好厂用电负荷，不应出现较大范围内的波动，并尽量避免触及工艺稳定运行的最低负荷，必要时可开启备用负荷开提高负荷率。此外，应准备好孤网机组跳闸后厂用保安电源能够及时切换到相邻电网的预案及措施。
（3）锅炉系统：锅炉运行人员要加强主要参数的监控及调整，同时保持与汽机运行人员的随时沟通，了解机组负荷的变化情况，及时进行跟踪调整，避免因参数超限导致的停机事故。
（4）汽机系统：单机带孤网运行对汽轮机而言最大的问题是机组转速波动过大，会导致机组振动、轴承温度等重要参数的变化;汽机运行人员要加强对机组主要参数的监控机调整，及时发现运行的异常状态并及时处理。还要时刻注意汽轮机转速的变化，防止机组在电网侧甩负荷时转速飞升至3300r/min时超速保护不动作，需要人为的手动大闸停机。
（5）本机组是集中母管制，一旦发生甩负荷事故，一次调频模块提前动作，锅炉通过蓄热能量保持母管压力，DEH系统稳定转速带厂用电后，通知锅炉、汽机系统打开过热器后母管上的减温减压器，对热网管道进行补偿，并时刻关注各系统运行参数。
6、结语
并入电网中的热电机组应具有良好的一次调频性能，这是提高频率稳定、保证机组安全运行的基础，在发生甩负荷时，机组带厂用电孤网运行，各专业运行人员应做好非常态下的
监视工作并及时调整，确保厂用电负荷的稳定和对外供热的连续性。总之，热电机组带厂用电孤网的控制运行研究应坚持科学系统的分析，从提高机组调节能力入手，争取热电企业的最大经济效益。
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