电网故障与火电厂机组控制应对措施

电网故障与火电厂机组控制应对措施引言

美国东部时间2003年8月14日15：06美国俄亥俄州北部5条超高压输电线路间续发生故障，目前认为，由潮流大范围转移导致的快速电压崩溃，线路跳闸及系统解列后的频率崩溃缘由，输电系统发生连锁反应，到16：11事故扩大到美国东北部8个州，以及接壤的加拿大南部地区。发生了自1965年以来的北美洲最严峻的停电大事，也是世界电力史上前所未有的。致使该地区近5000万人失去了赖以生存的电力供应。经42时49分后电力供应才基本恢复。经济学家测算该事故造成的经济损失在每天300亿美元。美加电网大面积停电事故引起世界各国政府和电力工作者的关注，主要涉及的是国家能源链中的电力传输、电网牢靠性、电力平安以及电力体制等问题。面对电网故障后的发电平安问题，同样引起我们在宝钢从事电力工作人员的极大关注与反思。在电网发生故障时，电厂掌握系统做出了什么样的应对？为什么经过很长时间机组才能恢复运行，电网才完全正常？

1电力运行牢靠性的挑战

1.1电力系统的脆弱性

从美加电网停电后仅50天，英国、澳洲、瑞士、意大利等工业国家先后发生大面积停电事故。这不会是偶然巧合。就上海电网而言，最近一次重大故障发生在2002年2月19日，上海南桥变电站站控系统P13的总线耦合器故障，造成断路器频繁分合闸，导致南桥、杨高两站15组500kV相关线路跳闸，上海南网与华东网解列，造成大面积停电。（2）

就宝钢而言，1988年3月30日与1999年8月13日先后发生了电网蕴站、新站故障，造成宝钢电网与上海电网解列，孤立运行，造成程度不同的损失。我们留意到引发电网故障的缘由各不相同，但表明其脆弱性就在身边。

1.2宝钢电网与上海电网系统的连接宝钢三期工程建成后，从2001年开头，宝钢电网与上海电网的连接结构如图1：从目前看，该系统与上海电网有4回线联结，较为牢靠。但作为电厂还考虑到线路、变电站、电厂本身的检修，宝钢变电站及电厂本身可能突发的故障，网络的牢靠性就会下降。

1.3宝钢电厂在钢铁联合企业中位置宝钢电厂是宝钢股份公司这个钢铁联合企业中，按能源先行原则领先投入生产的单元厂。1、2号350MW火力机组分别于1982年、1983年投入运行。1997年与1999年10月又相继投入1台145MW联合循环燃气轮机组，和1台350MW的火力机组。宝钢电厂发电总容量为1195MW，受电网掌握年发电量约在72亿kWh。宝钢股份用电主要依靠宝钢电厂供应，目前用电负荷在800MW-1000MW之间。四期工程投产后将使负荷有阶跃性上升。<imgalt=““border=“0”hspace=“0”onload=“javascript:resizepic(this)”onmousewheel=“returnbbimg(this)”src=“/UploadFiles/Tech/20112/201102211626017841.jpg”/

图1：目前宝钢电网基本连接图

若上海电网、宝钢电网发生故障，对宝钢电厂机组带来不行克服的扰动，引起机组不稳定；若宝钢电厂的机组故障，电网对宝钢的供电在数量上受限制，两者都将给连续生产的钢铁企业带来不堪设想的后果。

再则，由于电力行业正在进行新一轮电力体制改革，快步进入市场化。由于要分摊投资、输配、发供电各方的成本、利润，电网向宝钢供电的电价远高于宝钢向网上供电的电价。所以电厂是否能确保平安发电不仅涉及到宝钢股份的平安生产、能源平衡、环境爱护，而且对其经营目标都有举足轻重的影响。

不仅如此，宝钢这个大型钢铁企业在不断进展扩建过程中，应具有基本战略，这就是电源与电网的建设应有相对超前，电源、电网、用户同时建设，其能源链就必定是薄弱的。

2电网故障后的电厂应对牢靠的发电厂、完善的电网、精益的管理必定提高电力系统的牢靠性，但对于数年一遇，甚至是数十年一遇的由电网固有的脆弱性带来的系统故障，仍无法避开。一旦发生，电厂处在了被动地位。在任何时间，由电网的故障性质、范围打算发电机组承受扰动的程度，由电网恢复的时间打算电厂设备承受特别工况下运行的时间。但我们认为，电厂面临电网故障亦应有乐观、有效的应对。只要电厂在电网故障发生时，能爱护发电机组，平安度过第一冲击，机组连续发电，即使仅带厂用电。如此，起码是避开电网故障的扩大，再则是缩短电网故障恢复时间。作为电厂可去思索和实践的是，针对本系统电网的结构，分析电网可能故障的类型，设计、调试、完善应对故障的自动爱护、掌握策略。原则首先是确保发电机组在故障发生、恢复的过程中的平安，机组在危及自身平安的工况下运行，一旦设备损坏，电网也就成了无米之炊。所以它要求发电机组的热工、继电爱护系统及整定值要正确、完善。机组在良好爱护下，才有条件争论以下的应对：1）当电网突然故障解列时，发电机组不能跳闸，否则将可能导致电厂停电事故。而停电后的爱护发电设备将成为风险巨大的工作，它全靠备用的柴油发电机组、蓄电池组、电源切换等系统的万无一失。且电厂全停后，就要承受等待外来电、汽源等能源的时间，它将延长电网恢复时间，可能引发更大故障。2）机组瞬间自动将负荷降到与外界负荷相适应的范围，它可能是带发电机组在最低负荷