樊鵬飛　曹先慧

摘 要：主要分析了一次調(diào)頻在秦山二廠3，4號(hào)機(jī)組的運(yùn)行情況，以及投入一次調(diào)頻對(duì)核電機(jī)組的運(yùn)行影響。通過(guò)對(duì)二廠3，4號(hào)機(jī)組因調(diào)頻引起的瞬態(tài)事件的分析，提出了核電廠一次調(diào)頻的運(yùn)行建議。

關(guān)鍵詞：一次調(diào)頻；頻率校正；核電；調(diào)頻死區(qū)

中圖分類號(hào)：TM623 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.04.100

隨著大容量機(jī)組在電網(wǎng)中的比例不斷增加，電網(wǎng)用電結(jié)構(gòu)變化引起的負(fù)荷峰谷差逐步加大，用戶對(duì)電能質(zhì)量的要求也在不斷提高。為了提高電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性、降低電網(wǎng)頻率的波動(dòng)和增強(qiáng)電網(wǎng)抗事故的能力，應(yīng)保證電網(wǎng)頻率在規(guī)定的范圍內(nèi)。電力系統(tǒng)運(yùn)行的主要任務(wù)之一，就是對(duì)頻率進(jìn)行監(jiān)視和控制，而發(fā)電機(jī)組具有的一次調(diào)頻功能對(duì)維持電網(wǎng)頻率的穩(wěn)定起到至關(guān)重要的作用。

1 概況

秦山二廠3、4號(hào)機(jī)組一次調(diào)頻通過(guò)DEH來(lái)實(shí)現(xiàn)，正常運(yùn)行投入一次調(diào)頻，投入條件為：調(diào)頻死區(qū)為±6 rpm，限幅為19.8 MW；當(dāng)電功率為80%（560 MW以下）時(shí)，即使轉(zhuǎn)速偏差大于6 rpm，一次調(diào)頻也不會(huì)動(dòng)作。

2 一次調(diào)頻運(yùn)行分析

秦山二廠為核電機(jī)組，在任何情況下應(yīng)以核安全為主，盡量減小電網(wǎng)對(duì)機(jī)組的瞬態(tài)影響。3，4號(hào)機(jī)組一次調(diào)頻死區(qū)為±6 rpm，而浙江電網(wǎng)對(duì)機(jī)組的普遍要求為±2 rpm，這能保證當(dāng)電網(wǎng)頻率降低時(shí)，優(yōu)先采用火電機(jī)組進(jìn)行調(diào)頻。只有當(dāng)電網(wǎng)頻率偏差過(guò)大（超過(guò)±6 rpm）時(shí)，3，4號(hào)機(jī)組的一次調(diào)頻才開(kāi)始動(dòng)作，這樣能盡量保證核電機(jī)組的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行。

3，4號(hào)機(jī)組的運(yùn)行方式為A模式，機(jī)組不調(diào)峰，帶滿功率運(yùn)行。因一次調(diào)頻而產(chǎn)生的機(jī)組降負(fù)荷對(duì)機(jī)組并無(wú)太大影響，因此，本文只考慮電網(wǎng)頻率下降的情況。

2.1 超功率保護(hù)分析

3，4號(hào)機(jī)組的一次調(diào)頻限幅為2.83%（19.8 MW），這一限值在機(jī)組100%滿功率運(yùn)行時(shí)，機(jī)組的一次調(diào)頻可達(dá)到最大值。此時(shí)，機(jī)組的功率為102.83%.應(yīng)避免核功率達(dá)到103%時(shí)觸發(fā)C2信號(hào)，進(jìn)而使控制棒無(wú)法提升，最終導(dǎo)致一次調(diào)頻退出。但要考慮2.83%的電功率值，如果轉(zhuǎn)換成核功率，當(dāng)夏季機(jī)組效率較低時(shí)，比如3號(hào)機(jī)組的核功率為100%時(shí)，則電功率只有640 MW。此時(shí)，如果一次調(diào)頻動(dòng)作達(dá)到最大值，發(fā)電機(jī)的負(fù)荷為659.8 MW，則對(duì)應(yīng)的核功率會(huì)達(dá)到103.9%.因此，在特殊情況下設(shè)置2.83%的限幅有可能使核功率超過(guò)103%，進(jìn)而觸發(fā)C2。但當(dāng)核功率達(dá)到103%時(shí)，一次調(diào)頻會(huì)自動(dòng)退出，從而保證了核功率不超過(guò)103%.

2.2 超功率△T保護(hù)分析

為了防止超功率，機(jī)組設(shè)置有超功率△T保護(hù)。超功率△T有2個(gè)定值，一個(gè)為實(shí)測(cè)△T達(dá)到超功率△T的設(shè)定值時(shí)，動(dòng)作為停堆、停機(jī)；另一個(gè)為C4信號(hào)的定值為超功率△T的設(shè)定值-3%，動(dòng)作為產(chǎn)生Runback信號(hào)，汽機(jī)會(huì)以200% Pn/min的速率降負(fù)荷，每次持續(xù)0.5 s，間隔為14.5 s。

正常滿功率運(yùn)行時(shí)，超功率△T的設(shè)定值為107%左右，C4信號(hào)的定值為104%. 據(jù)上述分析，在夏季因機(jī)組滿功率運(yùn)行時(shí)一次調(diào)頻動(dòng)作核功率很有可能超過(guò)104%，進(jìn)而觸發(fā)C4信號(hào)，導(dǎo)致汽機(jī)快速降負(fù)荷Runback，最終機(jī)組會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重瞬態(tài)的情況。如果造成Runback，且一次調(diào)頻不但沒(méi)有改善電網(wǎng)頻率特性，反而使電網(wǎng)頻率進(jìn)一步下降，則會(huì)得不償失。如果一次調(diào)頻導(dǎo)致回路切除，會(huì)使機(jī)組超功率更明顯，有可能造成滿功率（107%）停堆。

2013-07-05，秦山二廠3，4號(hào)機(jī)組由于電網(wǎng)故障一次調(diào)頻動(dòng)作，3號(hào)機(jī)組的核功率超過(guò)103%，C2信號(hào)觸發(fā)。然而，秦山二廠1，2機(jī)組由于一次調(diào)頻功能尚未投運(yùn)，在此期間功率未受電網(wǎng)故障影響，保持穩(wěn)態(tài)運(yùn)行。

2.3 汽機(jī)調(diào)門的影響

為了保證汽機(jī)調(diào)門良好的調(diào)節(jié)特性，3，4號(hào)機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)限制調(diào)門開(kāi)度為55%，以免調(diào)門開(kāi)度過(guò)大，進(jìn)而降低機(jī)組的穩(wěn)定性。

當(dāng)調(diào)門開(kāi)度>52%時(shí)，流量特性曲線變得陡峭，流量請(qǐng)求5%的變化對(duì)應(yīng)調(diào)門約50%的開(kāi)度。3，4號(hào)機(jī)組調(diào)門節(jié)流損失較大，開(kāi)度滿功率運(yùn)行時(shí)，約53%，流量請(qǐng)求為95%，閥門流量曲線已經(jīng)非常陡峭。如果此時(shí)一次調(diào)頻動(dòng)作，有1個(gè)流量請(qǐng)求突然增加，流量請(qǐng)求甚至?xí)^(guò)98%，導(dǎo)致調(diào)門迅速開(kāi)大，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致閥門全開(kāi)。這對(duì)汽機(jī)調(diào)門的運(yùn)行不利，可能會(huì)使機(jī)組失去調(diào)節(jié)負(fù)荷的能力。

2.4 其他影響

高壓調(diào)門開(kāi)度因一次調(diào)頻投切而快速開(kāi)關(guān)時(shí)，蒸汽的進(jìn)汽量會(huì)快速變化，使汽流發(fā)生劇烈擾動(dòng)，產(chǎn)生汽流激振，導(dǎo)致汽機(jī)振動(dòng)過(guò)大，最終停機(jī)。2003-01，我國(guó)某火電廠因一次調(diào)頻動(dòng)作而導(dǎo)致汽機(jī)振動(dòng)過(guò)大，最終停機(jī)。

此外，一次調(diào)頻動(dòng)作會(huì)使機(jī)組超功率運(yùn)行，對(duì)汽機(jī)葉片的應(yīng)力增大。超功率運(yùn)行會(huì)使燃料棒的溫度變化較大，增大包殼和燃料的相互作用（PCI），進(jìn)而使燃料棒破損的概率增大。

3 一次調(diào)頻的運(yùn)行建議

通過(guò)分析，在一次調(diào)頻動(dòng)作中，當(dāng)核功率>103%時(shí)，會(huì)自動(dòng)退出一次調(diào)頻。但考慮到調(diào)節(jié)系統(tǒng)的超調(diào)和測(cè)量誤差，觸發(fā)C4信號(hào)的可能性還是很大的。此外，一次調(diào)頻會(huì)使反應(yīng)堆超功率運(yùn)行，對(duì)機(jī)組的瞬態(tài)影響很大，還會(huì)使包殼破損的概率提高，而對(duì)于核電機(jī)組，安全是永遠(yuǎn)處于第一位的。結(jié)合3，4號(hào)機(jī)組事件，提出以下4點(diǎn)建議：①最好不要投運(yùn)一次調(diào)頻。核電機(jī)組容量在電網(wǎng)中所占的比例較小，即使核電站一次調(diào)頻動(dòng)作，對(duì)電網(wǎng)頻率特性的改善并不大，且會(huì)給反應(yīng)堆帶來(lái)瞬態(tài)影響。②如果要投運(yùn)一次調(diào)頻，則應(yīng)充分考慮投運(yùn)時(shí)機(jī)。機(jī)組功率在80%以下時(shí)投入一次調(diào)頻，一次調(diào)頻動(dòng)作時(shí)對(duì)機(jī)組的瞬態(tài)影響較小。此外，還可增大調(diào)頻死區(qū)、保證其他火電機(jī)組優(yōu)先調(diào)頻，以減少核電機(jī)組一次調(diào)頻動(dòng)作；可考慮進(jìn)一步限定調(diào)頻幅值，以減小超功率和甩負(fù)荷的風(fēng)險(xiǎn)。③修改DEH中的反饋邏輯。在流量請(qǐng)求超過(guò)98%，退出反饋時(shí)，SETPOINT設(shè)定值修改為當(dāng)前電功率的實(shí)測(cè)值，這能避免因設(shè)定值為686 MW而導(dǎo)致超功率。④增加一次調(diào)頻功能動(dòng)作時(shí)的報(bào)警信號(hào)，以便一次調(diào)頻動(dòng)作時(shí)操縱員可及時(shí)干預(yù)。

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〔編輯：張思楠〕