電網(wǎng)故障與火電廠機(jī)組控制應(yīng)對(duì)措施

電網(wǎng)故障與火電廠機(jī)組控制應(yīng)對(duì)措施引言

美國(guó)東部時(shí)間2003年8月14日15：06美國(guó)俄亥俄州北部5條超高壓輸電線路間續(xù)發(fā)生故障，目前認(rèn)為，由潮流大范圍轉(zhuǎn)移導(dǎo)致的快速電壓崩潰，線路跳閘及系統(tǒng)解列后的頻率崩潰緣由，輸電系統(tǒng)發(fā)生連鎖反應(yīng)，到16：11事故擴(kuò)大到美國(guó)東北部8個(gè)州，以及接壤的加拿大南部地區(qū)。發(fā)生了自1965年以來(lái)的北美洲最嚴(yán)峻的停電大事，也是世界電力史上前所未有的。致使該地區(qū)近5000萬(wàn)人失去了賴(lài)以生存的電力供應(yīng)。經(jīng)42時(shí)49分后電力供應(yīng)才基本恢復(fù)。經(jīng)濟(jì)學(xué)家測(cè)算該事故造成的經(jīng)濟(jì)損失在每天300億美元。美加電網(wǎng)大面積停電事故引起世界各國(guó)政府和電力工作者的關(guān)注，主要涉及的是國(guó)家能源鏈中的電力傳輸、電網(wǎng)牢靠性、電力平安以及電力體制等問(wèn)題。面對(duì)電網(wǎng)故障后的發(fā)電平安問(wèn)題，同樣引起我們?cè)趯氫搹氖码娏ぷ魅藛T的極大關(guān)注與反思。在電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，電廠掌握系統(tǒng)做出了什么樣的應(yīng)對(duì)？為什么經(jīng)過(guò)很長(zhǎng)時(shí)間機(jī)組才能恢復(fù)運(yùn)行，電網(wǎng)才完全正常？

1電力運(yùn)行牢靠性的挑戰(zhàn)

1.1電力系統(tǒng)的脆弱性

從美加電網(wǎng)停電后僅50天，英國(guó)、澳洲、瑞士、意大利等工業(yè)國(guó)家先后發(fā)生大面積停電事故。這不會(huì)是偶然巧合。就上海電網(wǎng)而言，最近一次重大故障發(fā)生在2002年2月19日，上海南橋變電站站控系統(tǒng)P13的總線耦合器故障，造成斷路器頻繁分合閘，導(dǎo)致南橋、楊高兩站15組500kV相關(guān)線路跳閘，上海南網(wǎng)與華東網(wǎng)解列，造成大面積停電。（2）

就寶鋼而言，1988年3月30日與1999年8月13日先后發(fā)生了電網(wǎng)蘊(yùn)站、新站故障，造成寶鋼電網(wǎng)與上海電網(wǎng)解列，孤立運(yùn)行，造成程度不同的損失。我們留意到引發(fā)電網(wǎng)故障的緣由各不相同，但表明其脆弱性就在身邊。

1.2寶鋼電網(wǎng)與上海電網(wǎng)系統(tǒng)的連接寶鋼三期工程建成后，從2001年開(kāi)頭，寶鋼電網(wǎng)與上海電網(wǎng)的連接結(jié)構(gòu)如圖1：從目前看，該系統(tǒng)與上海電網(wǎng)有4回線聯(lián)結(jié)，較為牢靠。但作為電廠還考慮到線路、變電站、電廠本身的檢修，寶鋼變電站及電廠本身可能突發(fā)的故障，網(wǎng)絡(luò)的牢靠性就會(huì)下降。

1.3寶鋼電廠在鋼鐵聯(lián)合企業(yè)中位置寶鋼電廠是寶鋼股份公司這個(gè)鋼鐵聯(lián)合企業(yè)中，按能源先行原則領(lǐng)先投入生產(chǎn)的單元廠。1、2號(hào)350MW火力機(jī)組分別于1982年、1983年投入運(yùn)行。1997年與1999年10月又相繼投入1臺(tái)145MW聯(lián)合循環(huán)燃?xì)廨啓C(jī)組，和1臺(tái)350MW的火力機(jī)組。寶鋼電廠發(fā)電總?cè)萘繛?195MW，受電網(wǎng)掌握年發(fā)電量約在72億kWh。寶鋼股份用電主要依靠寶鋼電廠供應(yīng)，目前用電負(fù)荷在800MW-1000MW之間。四期工程投產(chǎn)后將使負(fù)荷有階躍性上升。<imgalt=““border=“0”hspace=“0”onload=“javascript:resizepic(this)”onmousewheel=“returnbbimg(this)”src=“/UploadFiles/Tech/20112/201102211626017841.jpg”/

圖1：目前寶鋼電網(wǎng)基本連接圖

若上海電網(wǎng)、寶鋼電網(wǎng)發(fā)生故障，對(duì)寶鋼電廠機(jī)組帶來(lái)不行克服的擾動(dòng)，引起機(jī)組不穩(wěn)定；若寶鋼電廠的機(jī)組故障，電網(wǎng)對(duì)寶鋼的供電在數(shù)量上受限制，兩者都將給連續(xù)生產(chǎn)的鋼鐵企業(yè)帶來(lái)不堪設(shè)想的后果。

再則，由于電力行業(yè)正在進(jìn)行新一輪電力體制改革，快步進(jìn)入市場(chǎng)化。由于要分?jǐn)偼顿Y、輸配、發(fā)供電各方的成本、利潤(rùn)，電網(wǎng)向?qū)氫摴╇姷碾妰r(jià)遠(yuǎn)高于寶鋼向網(wǎng)上供電的電價(jià)。所以電廠是否能確保平安發(fā)電不僅涉及到寶鋼股份的平安生產(chǎn)、能源平衡、環(huán)境愛(ài)護(hù)，而且對(duì)其經(jīng)營(yíng)目標(biāo)都有舉足輕重的影響。

不僅如此，寶鋼這個(gè)大型鋼鐵企業(yè)在不斷進(jìn)展擴(kuò)建過(guò)程中，應(yīng)具有基本戰(zhàn)略，這就是電源與電網(wǎng)的建設(shè)應(yīng)有相對(duì)超前，電源、電網(wǎng)、用戶(hù)同時(shí)建設(shè)，其能源鏈就必定是薄弱的。

2電網(wǎng)故障后的電廠應(yīng)對(duì)牢靠的發(fā)電廠、完善的電網(wǎng)、精益的管理必定提高電力系統(tǒng)的牢靠性，但對(duì)于數(shù)年一遇，甚至是數(shù)十年一遇的由電網(wǎng)固有的脆弱性帶來(lái)的系統(tǒng)故障，仍無(wú)法避開(kāi)。一旦發(fā)生，電廠處在了被動(dòng)地位。在任何時(shí)間，由電網(wǎng)的故障性質(zhì)、范圍打算發(fā)電機(jī)組承受擾動(dòng)的程度，由電網(wǎng)恢復(fù)的時(shí)間打算電廠設(shè)備承受特別工況下運(yùn)行的時(shí)間。但我們認(rèn)為，電廠面臨電網(wǎng)故障亦應(yīng)有樂(lè)觀、有效的應(yīng)對(duì)。只要電廠在電網(wǎng)故障發(fā)生時(shí)，能愛(ài)護(hù)發(fā)電機(jī)組，平安度過(guò)第一沖擊，機(jī)組連續(xù)發(fā)電，即使僅帶廠用電。如此，起碼是避開(kāi)電網(wǎng)故障的擴(kuò)大，再則是縮短電網(wǎng)故障恢復(fù)時(shí)間。作為電廠可去思索和實(shí)踐的是，針對(duì)本系統(tǒng)電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)，分析電網(wǎng)可能故障的類(lèi)型，設(shè)計(jì)、調(diào)試、完善應(yīng)對(duì)故障的自動(dòng)愛(ài)護(hù)、掌握策略。原則首先是確保發(fā)電機(jī)組在故障發(fā)生、恢復(fù)的過(guò)程中的平安，機(jī)組在危及自身平安的工況下運(yùn)行，一旦設(shè)備損壞，電網(wǎng)也就成了無(wú)米之炊。所以它要求發(fā)電機(jī)組的熱工、繼電愛(ài)護(hù)系統(tǒng)及整定值要正確、完善。機(jī)組在良好愛(ài)護(hù)下，才有條件爭(zhēng)論以下的應(yīng)對(duì)：1）當(dāng)電網(wǎng)突然故障解列時(shí)，發(fā)電機(jī)組不能跳閘，否則將可能導(dǎo)致電廠停電事故。而停電后的愛(ài)護(hù)發(fā)電設(shè)備將成為風(fēng)險(xiǎn)巨大的工作，它全靠備用的柴油發(fā)電機(jī)組、蓄電池組、電源切換等系統(tǒng)的萬(wàn)無(wú)一失。且電廠全停后，就要承受等待外來(lái)電、汽源等能源的時(shí)間，它將延長(zhǎng)電網(wǎng)恢復(fù)時(shí)間，可能引發(fā)更大故障。2）機(jī)組瞬間自動(dòng)將負(fù)荷降到與外界負(fù)荷相適應(yīng)的范圍，它可能是帶發(fā)電機(jī)組在最低負(fù)荷