王林

（四川省電力公司自貢電業(yè)局，四川 自貢 641000）

孤立電網(wǎng)，簡(jiǎn)稱孤網(wǎng)，通常指的是與大型電網(wǎng)整體相分離的容量較小的電網(wǎng)。當(dāng)孤立電網(wǎng)內(nèi)部只有一個(gè)單獨(dú)的供電機(jī)組時(shí)，這個(gè)系統(tǒng)可以被稱為單機(jī)帶孤網(wǎng)的工作方式。單機(jī)帶孤網(wǎng)方式的顯著特征是把傳統(tǒng)電網(wǎng)對(duì)于電荷的控制轉(zhuǎn)化為對(duì)于運(yùn)行頻率的控制。這就要求電網(wǎng)系統(tǒng)具有調(diào)節(jié)運(yùn)行速度的功能、合乎要求的靜態(tài)特點(diǎn)、運(yùn)行的穩(wěn)定狀態(tài)以及敏捷的響應(yīng)性，只有這樣，才能保證電網(wǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)頻率不受到用戶用電量變化的干擾。在孤網(wǎng)系統(tǒng)中，機(jī)組工作的核心問(wèn)題由調(diào)整負(fù)荷量，轉(zhuǎn)變?yōu)檎{(diào)整頻率，將運(yùn)行頻率保持在特定的頻率數(shù)值附近。本文著重探討建立在孤網(wǎng)運(yùn)行特殊性基礎(chǔ)上的實(shí)踐管理方式。

一、保證孤網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定的技術(shù)

（一）控制電壓

穩(wěn)定孤網(wǎng)電壓的技術(shù)，首先包括穩(wěn)定自動(dòng)控制電壓的技術(shù)。AVR在系統(tǒng)中自動(dòng)控制著電壓，在單機(jī)帶孤網(wǎng)工作時(shí)，為了滿足電能在負(fù)荷端的質(zhì)量需求以及整個(gè)用電體系的穩(wěn)定需求，應(yīng)當(dāng)維持發(fā)電機(jī)端口的電壓基本穩(wěn)定。孤網(wǎng)在具體運(yùn)行時(shí)，需要機(jī)組使用AVR作為自動(dòng)調(diào)節(jié)電壓的手段，AVR可以根據(jù)無(wú)功電流的數(shù)值變化，來(lái)調(diào)整發(fā)電機(jī)內(nèi)部通過(guò)的勵(lì)磁電流，從而維持端電壓數(shù)值的基本穩(wěn)定。

對(duì)于電壓的控制還包括去除勵(lì)磁系統(tǒng)部分功能，主要是PSS作用。單機(jī)帶孤網(wǎng)工作過(guò)程中，由于我們無(wú)法掌控負(fù)荷端的有功電流改變，如果采用了PSS設(shè)備，無(wú)功的變化就會(huì)與有功相關(guān)，這可能會(huì)造成端口電壓的波動(dòng)。因此，最好去掉電網(wǎng)系統(tǒng)中的這種功能，以免它干擾系統(tǒng)正常工作。

（二）控制頻率

穩(wěn)定運(yùn)行頻率，是控制孤網(wǎng)運(yùn)行的重要環(huán)節(jié)。在發(fā)電機(jī)組帶動(dòng)的孤網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)，孤網(wǎng)自身缺乏調(diào)節(jié)平衡的能力，因此，發(fā)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)必須依據(jù)負(fù)載功率的改變而發(fā)生改變，這樣才能輸出恒定的頻率數(shù)值。當(dāng)系統(tǒng)的功率變化或者負(fù)荷受到干擾時(shí)，整個(gè)電網(wǎng)的頻率也會(huì)相應(yīng)改變。要保證孤網(wǎng)頻率特定，就要將汽輪的旋轉(zhuǎn)速度保持在每分鐘3000轉(zhuǎn)的范圍內(nèi)，這樣才能實(shí)現(xiàn)火電機(jī)組帶動(dòng)孤網(wǎng)的成功運(yùn)轉(zhuǎn)。從這樣的控制目標(biāo)出發(fā)，我們應(yīng)當(dāng)將控制的重點(diǎn)放在汽輪的旋轉(zhuǎn)速度上，設(shè)置相應(yīng)的回路。

在火電機(jī)組帶動(dòng)的孤立電網(wǎng)工作時(shí)，如果負(fù)荷端口甩掉十分之一以上的負(fù)荷，那么整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行周波就會(huì)急速增加，汽輪機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度可能高達(dá)每分鐘3100轉(zhuǎn)左右，這種情況很嚴(yán)重時(shí)，機(jī)組就會(huì)甩掉全部負(fù)荷而停止運(yùn)轉(zhuǎn)。為了避免這一現(xiàn)象的出現(xiàn)，我們?nèi)コ薕PC動(dòng)作，保留機(jī)組在每分鐘3000轉(zhuǎn)的正常速度下所具有的電超速、設(shè)備超速維護(hù)功能，并維持人工停機(jī)回路的暢通。

許多孤網(wǎng)的機(jī)組內(nèi)部都有一個(gè)負(fù)荷波動(dòng)的限制，通常為10%左右，但是這樣的限制已經(jīng)不能滿足孤網(wǎng)幅度調(diào)整的需要。我們依據(jù)5%的子速不等率來(lái)設(shè)計(jì)修正頻率的函數(shù)，取消了一次調(diào)節(jié)頻率函數(shù)的上限。為了確保鍋爐的安全工作，將這種頻率調(diào)節(jié)函數(shù)的下線設(shè)置在35%的范圍內(nèi)。在孤網(wǎng)發(fā)生切換時(shí)，事先將一次調(diào)整頻率的死區(qū)設(shè)置在每分鐘2轉(zhuǎn)范圍內(nèi)，能夠最大限度減少干擾量。在切換完畢之后，可以依據(jù)機(jī)組工作的穩(wěn)定程度，對(duì)于頻率調(diào)節(jié)死區(qū)再一次進(jìn)行調(diào)整。

在切換孤網(wǎng)之前，要取消協(xié)調(diào)機(jī)組的控制功能，人工控制功率的回路。要將DEH調(diào)整到遙控或者閥控的狀態(tài)，將系統(tǒng)投入到一次調(diào)頻狀態(tài)的回路中。孤網(wǎng)工作時(shí)，機(jī)組旋轉(zhuǎn)速度受到疊加信號(hào)與人工調(diào)節(jié)命令的限制，這種調(diào)整方式為比例調(diào)整，其結(jié)果存在一定偏差，對(duì)于機(jī)組旋轉(zhuǎn)速度的調(diào)整是存在靜態(tài)差值的。因此，工作人員需要及時(shí)觀察機(jī)器轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)穩(wěn)定點(diǎn)數(shù)值的差值變化，如果這一穩(wěn)定點(diǎn)的變化幅度超過(guò)了每分鐘3000轉(zhuǎn)，且超出程度過(guò)大，那么就要手工對(duì)汽輪機(jī)的調(diào)節(jié)閥門進(jìn)行調(diào)整。

（三）控制負(fù)荷

分析孤網(wǎng)的頻率特征和負(fù)荷特征可以知道：為了將電網(wǎng)負(fù)荷改變引起的頻率改變數(shù)值控制在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，就需要管理和組織用電端負(fù)荷量，以保證系統(tǒng)運(yùn)行頻率恒定。首先，負(fù)荷量的增加和減少數(shù)值都不應(yīng)當(dāng)超過(guò)5MW。在做出增加或減少負(fù)荷量的決定之前，應(yīng)當(dāng)將這一決定通知調(diào)度人員，由中調(diào)人員事先對(duì)頻率加以調(diào)整，然后再增加或減少系統(tǒng)負(fù)荷量。其次，孤網(wǎng)所承受的負(fù)荷量上限為120MW，下限為90MW。要準(zhǔn)確掌控負(fù)荷端在不同狀態(tài)下的負(fù)荷數(shù)值，使這一數(shù)值與單機(jī)發(fā)電峰值的調(diào)整相協(xié)調(diào)。這是確保系統(tǒng)運(yùn)行正常的重要技術(shù)手段之一。

（四）控制機(jī)組

首先是對(duì)于電氣系統(tǒng)的控制。電廠要做好對(duì)于單元機(jī)組的各項(xiàng)管理工作，包括用電體系管理、保安管理、直流系統(tǒng)管理和公用體系管理，要安排這些系統(tǒng)的檢測(cè)和隔離工作，保證在臨近機(jī)組或者電網(wǎng)出現(xiàn)運(yùn)行故障時(shí)，孤網(wǎng)機(jī)組仍然可以維持正常狀態(tài)。孤網(wǎng)無(wú)法承受臨近機(jī)組切換用電量帶來(lái)的沖擊，因此，應(yīng)當(dāng)事先準(zhǔn)備切換方案，以便在孤網(wǎng)出現(xiàn)跳閘時(shí)，保安電源可以切換至臨近的電網(wǎng)系統(tǒng)中。

其次是對(duì)于鍋爐系統(tǒng)的控制。電廠使用的燃煤種類不同于設(shè)計(jì)燃煤，這會(huì)降低鍋爐工作的穩(wěn)定程度。要實(shí)現(xiàn)燃油的正常燃燒，通常應(yīng)當(dāng)投入兩支油槍，維持燃燒過(guò)程的穩(wěn)定。在發(fā)現(xiàn)爐膛不能穩(wěn)定燃燒時(shí)，要及時(shí)調(diào)整燃燒狀況，可以采用再投入幾支油槍的方式，不能讓鍋爐熄火。要做好燃燒原料的成分搭配工作，確保投入燃煤質(zhì)量的穩(wěn)定。嚴(yán)格控制制粉系統(tǒng)的工作狀態(tài)，在啟動(dòng)和停止系統(tǒng)之前，穩(wěn)定好燃燒進(jìn)程，將煤粉倉(cāng)庫(kù)的料位保持在特定范圍內(nèi)。

為了實(shí)現(xiàn)機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的負(fù)荷要求，一次頻率調(diào)整的回路會(huì)頻繁調(diào)節(jié)汽輪機(jī)的閥門，這將會(huì)造成鍋爐內(nèi)部的壓力數(shù)值浮動(dòng)，且幅度超過(guò)正常范圍。主汽壓力的變化會(huì)波及到汽包的水位和系統(tǒng)溫度。為了使主汽壓力保持恒定，降低操作負(fù)擔(dān)，可以將自動(dòng)式的協(xié)調(diào)回路投入系統(tǒng)使用，降低壓力的預(yù)設(shè)數(shù)值，使系統(tǒng)可以自主調(diào)整主汽壓力。此外，還可以適當(dāng)放松對(duì)于汽包水位和相關(guān)動(dòng)作數(shù)值的限制。

二、實(shí)踐管理操作建議

（一）改造發(fā)電機(jī)組

在設(shè)置大中型城市的發(fā)電機(jī)組時(shí)，要充分考慮自動(dòng)啟動(dòng)和獨(dú)立電網(wǎng)的工作性能。單元機(jī)組帶動(dòng)的孤網(wǎng)，是一種特殊的工作方式。多數(shù)電廠的技術(shù)人員在控制機(jī)組工作狀態(tài)時(shí)，都沒(méi)有顧及到機(jī)組的特殊功能，這增大了孤網(wǎng)的設(shè)置和運(yùn)行難度。在研究單機(jī)帶動(dòng)孤網(wǎng)的實(shí)施方案時(shí)，應(yīng)當(dāng)綜合考慮如何保持系統(tǒng)之間的隔離、如何控制汽輪機(jī)的旋轉(zhuǎn)、如何維持鍋爐和相關(guān)設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，這就需要對(duì)系統(tǒng)采取大量的試驗(yàn)措施和應(yīng)急措施。

機(jī)組功能不完整，將會(huì)增添對(duì)重要城市供電的風(fēng)險(xiǎn)，不利于維持供電可靠性。只有嚴(yán)格執(zhí)行用電體系設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)、自動(dòng)啟動(dòng)電源的安裝標(biāo)準(zhǔn)、熱量控制標(biāo)準(zhǔn)以及監(jiān)視單獨(dú)電網(wǎng)電壓頻率的標(biāo)準(zhǔn)，才能在技術(shù)層面上確保單機(jī)帶動(dòng)孤網(wǎng)運(yùn)行可靠，為城市供電提供保障。

（二）編制供電方案

在管理孤網(wǎng)運(yùn)行的實(shí)踐中，有必要為重要城市編制電量供應(yīng)的預(yù)案。在城市遭遇自然災(zāi)害等不可抗力作用時(shí)，由外部進(jìn)入城市的電源被全部中斷，這時(shí)應(yīng)急方案能夠確保城市的供電正常。這種方案包括孤網(wǎng)運(yùn)行方案，負(fù)責(zé)調(diào)整參與運(yùn)行的電廠設(shè)備，隔離并切換電廠用電量，組織管理保安電源，合理控制輸電線路內(nèi)部產(chǎn)生的電荷量等。在孤網(wǎng)形成之后，供電方案還可以調(diào)節(jié)系統(tǒng)電壓值和頻率值。

（三）規(guī)劃保安電源

我國(guó)部分供電重點(diǎn)城市主要依靠外地提供的電源來(lái)供電，有些城市沒(méi)有自己的保安電源。如果外部送進(jìn)來(lái)的全部輸電網(wǎng)絡(luò)中斷，那么只能依靠孤網(wǎng)來(lái)提供電量。因此，可以考慮在重點(diǎn)供電城市建設(shè)特定規(guī)模的保安電源電廠，確保城市供電不受外界因素制約。

（四）制定融冰措施

對(duì)于容易發(fā)生冰凍災(zāi)害的城市來(lái)說(shuō)，要加大融冰領(lǐng)域的技術(shù)研究力度，制定有針對(duì)性的融冰措施體系，應(yīng)對(duì)突發(fā)冰災(zāi)事件。在強(qiáng)化投入使用輸電系統(tǒng)抵抗冰災(zāi)的能力方面，需要設(shè)立三個(gè)關(guān)鍵步驟：避免接地線路受到冰凍之后和導(dǎo)線接觸產(chǎn)生跳閘、避免導(dǎo)線被冰層覆蓋之后造成線路中斷、保持桿塔的直立狀態(tài)。

我們要在研究國(guó)內(nèi)融冰實(shí)用技術(shù)手段的基礎(chǔ)上，引進(jìn)國(guó)外在融冰方面的先進(jìn)科技，提升調(diào)研水平。要準(zhǔn)確把握這一領(lǐng)域技術(shù)的發(fā)展階段和應(yīng)用現(xiàn)狀，提出符合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況的融冰技術(shù)方案。要針對(duì)電壓級(jí)別不同的供電線路系統(tǒng)，設(shè)置不同的融冰計(jì)劃。在冰凍災(zāi)害范圍較小、還沒(méi)有威脅到城市電網(wǎng)運(yùn)行的安全時(shí)，就采取及時(shí)措施消除覆蓋的冰層，可以有效防止冰凍影響范圍的進(jìn)一步擴(kuò)展，維持城市供電的及時(shí)性和連續(xù)性。

結(jié)語(yǔ)

孤網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性分析，包括電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行流程的設(shè)計(jì)、電壓穩(wěn)定性和頻率穩(wěn)定性數(shù)值的計(jì)算等等。孤網(wǎng)運(yùn)行方面的技術(shù)，包括穩(wěn)定電壓的技術(shù)、穩(wěn)定頻率的技術(shù)、組織管理機(jī)組的技術(shù)，以及控制端口電荷量的技術(shù)。為了確保單機(jī)帶孤網(wǎng)運(yùn)行流程的穩(wěn)定，提升城市供電系統(tǒng)工作的可靠程度，大中型城市的發(fā)電機(jī)組設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)考慮到可以自主啟動(dòng)和獨(dú)立運(yùn)行的電網(wǎng)。設(shè)計(jì)人員要規(guī)劃城市供電的基本方案，以及城市重要電源的建設(shè)方案。此外，為了防止城市供電系統(tǒng)在遇到冰凍等自然災(zāi)害時(shí)產(chǎn)生孤網(wǎng)現(xiàn)象，應(yīng)當(dāng)對(duì)融冰等技術(shù)手段展開(kāi)探討，設(shè)立有針對(duì)性的應(yīng)對(duì)措施技術(shù)體系，提升關(guān)鍵供電線路的防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)。

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