發電機并網與升負荷技術

◎周海濤

一、單元機組并列

單元機組并列是把汽輪發電機組并入電網的操作過程。汽輪發電機組轉速達到額定值后，經檢查確認設備正常，完成規定試驗項目，相應的電氣保護裝置投入后，就能進行發電機的并網操作。機組的并網操作采用準同期法，避免非同期并網。

發電機與系統并網時要求主開關合閘時無沖擊電流，并網后方可保持穩定的同步運行。因此，準同期法并網要滿足待并網的發電機與系統電壓相等、電壓相位一致和周波相等三個條件。若電壓不等。其后果是并網后發電機與系統間有無功性質的沖擊電流出現；若電壓相位不一致，會產生較大的沖擊電流，使發電機燒毀或使發電機端部受到電動力作用而損壞；若頻率不等，會產生拍振電壓和拍振電流，在發電機軸上產生力矩，發生機械振動，可能使發電機并入電網時不能同步。準同期法并網的優點是發電機無沖擊電流，對電力系統無影響。

準同期法分為自動準同期、半自動準同期和手動準同期三種。調整汽輪發電機組的轉速、調整發電機變壓器組出口的電壓以及合主開關三相操作全部由運行人員手動操作的即為手動準同期；三項操作全部由自動裝置來完成的，即自動準同期；三項操作中有一項以上為自動裝置完成的稱為半自動準同期。

現代大容量機組通常都采用自動準同期法并網，在系統控制方式中投“自動同期”方式，自動裝置可以按系統的頻率檢查待并網發電機的轉速，并且發出調節脈沖來調節待并網發電機的轉速，使它達到比系統高出一個預先整定的數值，再檢查同期回路便開始工作，這些是由發電機自動準同期裝置來完成的。在待并網發電機以一定的轉速向同期點接近時，由電壓自動凋整裝置通過調節轉子勵磁回路的勵磁電流來改變發電機電壓，在待并網發電機電壓與系統電壓相差±10%以內時，它就在一個預先整定好的提前時間上發出合閘脈沖，合上主斷路器，使發電機與系統并列，并網成功。

二、升負荷至額定值

對中壓缸啟動機組，初負荷暖機結束后要進行切缸操作。即由中壓缸進汽方式切換為高壓缸進汽方式，高排逆止門釋放，一般要在切缸后負荷廠暖機20min左右，以使蒸汽溫度和高壓缸溫度較好匹配。

初負荷暖機后。選定目標值和升負荷率進行升負荷的操作。機組升負荷，實質上是增加汽輪機的進汽量。主要靠加強鍋爐燃燒增大鍋爐蒸發量。主蒸汽壓力也相應提高。確保穩定的升負荷，也可能避免通流部分蒸汽流量增加過快，導致高壓外汽缸及其法蘭跟不上轉子的加熱，造成正脹差超過允許值。

因其蒸汽壓力和溫度隨著負荷的增加而提高，汽輪機金屬溫度也隨之升高。一般而言汽輪機金屬溫度的升高速度與負荷增加的速度成正比。所以，在升負荷過程中，控制金屬的溫升率即控制汽輪機升負荷的速度。允許升負荷的速度取決于最危險區域金屬的允許升溫速度。

隨著機組負荷的增加，根據規程要求，必須進行鍋爐一次風機和磨煤機啟動并投入煤粉，倒電動泵運行為汽動泵運行，停除氧器再循環泵，以及關閉蒸汽疏水，倒軸圭打氣源，輔助汽源的倒換、電氣倒廠用電等操作。

汽壓的升高，蒸汽的性質與水日趨接近，其溶鹽能力也迅速增強。為控制蒸汽品質，必須嚴格限制鍋爐水中的含硅量。所以，啟動中安排幾個不同的壓力段進行鍋爐水的連續定壓排放，即洗硅。只有待鍋爐水質已達到下一壓力級的含硅量時，鍋爐才允許繼續升壓。在洗硅過程中，鍋爐要進行燃燒率控制。

要尤其注意高壓加熱器、低壓加熱器、汽動給水泵的啟動。高、低壓加熱器都能隨機啟動，高壓加熱器也可在60MW負荷下定壓投入，而這時要注意控制高壓加熱器升溫率。采用汽動給水泵的機組，在四段抽汽壓力足夠時就可投入汽動泵運行，以及早停下電動給水泵做備用，以降低廠用電率，提高機組經濟效率。

三、單元機組啟動過程中注意事項

1.機組啟動要根據啟動曲線進行，進行升溫升壓率控制。

2.在汽輪機沖轉、切缸、并網、升負荷等過程中，要嚴密監視汽包水位。在水位自動調節失靈，要改為手動調整，需要時要用定排作為輔助控制手段。

3.在升壓過程中加強與化學聯系，在爐水含硅量超過標準時，要停止升壓。增加排污次數，或降低汽壓運行，直到爐水含硅量滿足要求時才能重新升壓。

4.制粉系統投入后要檢查煤粉著火情況，在煤粉無點燃時，要停運對應的煤粉燃燒器，等加強燃燒后再投粉。在鍋爐負荷小于50%BMCR時煤粉燃燒器的點火僅能利用其對應的油槍，不得借用鄰近煤粉燃燒器進行點火。

5.每項自動裝置投運后，都必須檢查其控制功能正常，不然，要改為手動調整，并及時檢查原因后投入自動。

6.升速及升負荷過程中，進行每一步操作時都要檢查TSI系統無報警，如不正異常，處理后才能進行后續操作。

7.發電機并列后，負荷帶到50%額定負荷和滿負荷時，技術人員要對發電機本體及一次回路、勵磁回路、主變壓器、廠高壓變壓器本體進行精細的檢查，無異常報警。

四、中壓缸啟動技術

1.縮短了沖轉至帶負荷的啟動時間。由于汽輪機沖轉前對高壓缸進行倒暖，這樣，在啟動初期啟動速度不受高壓缸熱應力和脹差的限制；同時，由于高壓缸不進汽做功，在同樣的工況下，進入中壓缸的蒸汽流量大，暖機更充分迅速，從而縮短了沖轉至帶負荷的時間。

2.提前越過脆性轉變溫度。啟動初期，僅中壓缸進汽。進汽量較大，使高壓轉子和中壓轉子盡早越過低溫脆性轉變溫度，提高機組高速運轉的安全可靠性。

3.汽缸加熱均勻。中壓缸啟動時，高中壓缸加熱均勻，溫升合理，汽缸易于脹出，脹差小。與常規的高中壓缸聯合啟動方式相比，盡管多了一個切缸操作，而從整體上能提高啟動的安全性和靈活性。

4.對特殊工況具有良好的適應性。主要體現在空負荷和極低負荷運行方面。機組在并網前或并網中，經常遇到要在額定轉速下長時間空負荷運行的情況，在采用高中壓缸聯合啟動方式時，即使是在冷態啟動，也可能帶來諸如高壓缸超溫等方面的問題。采用中壓缸啟動方式。只要關閉高排逆止門，維持高壓缸真空，汽輪機即可安全長時間空負荷運行；汽輪機在極低負荷下運行時，采用中壓缸進汽方式，只要打開旁路，隔離高壓缸，就能保持長時間安全地運行；電力系統故障時，在單機帶廠用電的條件下，也可以采用該方式運行，這樣，如果事故排除后，就可以迅速重新帶負荷。