1000MW超超臨界機組集控技術的研究與應用

鄭鎮暉

（廣東惠州平海發電廠有限公司，廣東惠州，516000）

0 引言

廣東惠州平海發電廠有限公司一期工程1.2機組為我國上海電氣集團1000MW超超臨界機組。設計投產之初，主要承擔電網基本負荷運行，但在目前電網新運營形勢下，需具備相當調峰能力，在特殊工況下，甚至需深度調峰運行。新形勢下，對老機組帶來新考驗，同時也累積出更新的運行集控經驗，例如機組啟停更為頻繁，調峰幅度更大，負荷響應更快，環保排放指標更苛刻。現將該類型機組在新形勢下所遇各特殊異常事件及原因作詳細分析探討。

1 電除塵系統異常事故

1.1 電除塵系統異常事故分析原因

機組滿負荷出力時，電除塵出力異常（效率驟降或進水導致電場跳閘）。

1.2 電除塵系統異常事故處理措施

（1）機組滿足吹灰條件時，聯系化環人員，及時投入吹灰。吹灰時機控制在整點開始十五分鐘內。若電除塵出力異常時，立即停止吹灰，并立即匯報值長。

（2）鍋爐煙塵排放濃度偏高時，進行引風機出力偏置設置，減少故障側電除塵煙氣量，但兩臺引風機電流偏差控制不超過50A，同時注意監視引風機本體運行，防止引風機失速。

（3）當單側電除塵因故障造成吸收塔入口煙塵大于80mg/Nm3（3min均值）或凈煙氣煙塵濃度折算值超過10mg/Nm3（3min均值），存在小時均值超過10mg/Nm3的風險，應降負荷處理，通過降負荷等措施短時間內如無法將煙塵控制到合格范圍內，應快速停運對應側風組，保證煙塵小時均值不超限。

1.3 機組快速降負荷注意事項

（1）RB功能投入，手動急停上兩層磨煤機，保留ABD或ACD磨煤機運行；

（2）檢查RB動作正常；機組切至TF方式、鍋爐主控指令減至550MW、爐膛壓力、風量控制正常、等離子拉弧正常、檢查給水量平穩下降、確認機組負荷平穩下降；

（3）機組負荷降至620MW后，RB復位。繼續控制給煤量與給水量降負荷，并設置風組出力偏置（降低電除塵故障側出力）；

（4）防止空預器卡塞，在降低停運側風機出力前，退出兩臺空預器的密封間隙調整裝置。并聯系設備部，做好風機倒轉制動準備；

（5）防止風組停運過程中RB誤發，風機停運前應將機組RB退出（風機停運后負荷高于600MW機組RB將觸發），并退出氧量自動，關閉送風機出口聯絡擋板。

（6）風組停運順序為：一次風機-送風機-引風機-空預器；

一次風機停運前，注意防止磨煤機堵磨，提前將磨煤機分離器轉速降低（偏置-20），增加磨煤機液壓加載力偏置（偏置+20）；風組停運時，注意停運對應側脫硝系統；風組停運后，及時關閉空預器進出口擋板，保持空預器轉動；風組停運后，注意監視運行風機出力，防止風機過流；機組降負荷后，注意監視運行側脫硝入口溫度，及時投入0抽。

2 機組調峰啟動異常范例

2.1 異常概況

2020年10月01日平海電廠1號機組調峰停運，經公司領導批準，與中調溝通后，啟動1號機組。為適應電力市場的需求，10月3日23:00接到中調啟動指令后，部門立即組織協調人員恢復和啟動系統，經過多方連夜努力，10月04日09:30，1號爐具備點火條件；與中調溝通后，12:02，1號爐點火成功；17:05，1號發電機并網；19：58，投入脫硝系統；21:01，投入機組CCS協調控制及RB；22:08，投入AGC，機組具備帶滿負荷能力交系統調度。

具體啟動曲線如下：

本次機組啟動為1號爐調峰停運后冷態啟動。接到開機指令后，運行人員立即聯系設備維護人員進行工作收尾，結束工作票。同時，安排各加班人員入廠協助進行系統恢復及機組啟動工作。

沖轉前中壓主汽閥前溫度上升較慢，經多次開關主汽閥和提高再熱器壓力，加強疏水，中壓主汽閥前溫度上升明顯加快，啟機總體進程較為順利。可作為典型1000MW超超臨界機組快速調峰啟動案例分析。

在此次啟動中，出現中壓主汽閥前溫度上升緩慢，影響汽機沖轉走步時間，是大部分該類型機組調峰啟動容易出現的問題。

2.2 異常原因

（1）本次汽機高調閥處溫度266℃，不需要進行暖閥，采用主汽壓大于2Mpa后執行暖閥程序走了兩次，每次投入暖閥主汽門開啟后檢測到調閥溫度大于210℃后立即關閉主汽門，由于主汽閥前疏水點與閥門間區域疏水量小，該處溫度上升緩慢。

（2）通知并網時間由原來的20:00以后突然提前至17:00，升溫升壓速率突然加快，疏水時間不足，為保證溫升率不超過2℃/min，加煤速度偏慢。

2.3 采取措施及防范

（1）發現中壓主汽閥前溫度上升緩慢后，多次執行暖閥步序，加強管道內蒸汽流通量，溫升效果明顯。

（2）通過調整高低旁開度，調整再熱器壓力升降擾動，促進疏水。

（3）適當提高再熱器壓力，保證1.6Mpa以上，確保疏水暢通

圖2 1號機組啟動缸溫曲線

3 典型1000MW超超臨界機組停運操作范例

3.1 案例概況

2021年01月29日，1號機組C修停運。本次停機爐側主汽溫降至534℃，再熱蒸汽溫降至517℃，機組解列，手動MFT，鍋爐悶爐。01月29日20:14退出1B汽泵運行；20:22分1號機負荷425MW退出CCS，切TF模式；20:34汽輪機打閘，發電機解列滅磁；20:38鍋爐MFT；20:48鍋爐吹掃完成，停運風組；22:34盤車投入正常，盤車轉速73rpm，汽輪機轉子惰走120分鐘。整個機組停運過程脫硝未退出，順利完成停機前制定的各項目標。

這里需特別說明，在目前我國環保排放要求日益嚴格前提下，機組停運時，需特別考慮污染物排放（尤其是NOx排放）情況，如存在排放超標，需立即打閘機組。所以，判斷機組停運是否安全順利標準，污染物排放是一個重要指標。本次中調正式下達停機指令離機組打閘時間較短，給燒空原煤倉和滑降主再熱汽溫的時間比較倉促，但班組內各崗位人員分工明確，配合恰當，各項工作安排較為順利，圓滿完成了本次停機任務，但其中亦遇到磨煤機斷煤和退泵過程給水波動異常情況，可作為機組停運典型范例。其中機組停運曲線如下。

3.2 停機過程存在問題及原因

3.2.1 C磨突然斷煤

原因：C磨原煤倉料位計顯示失真，顯示煤量138噸，實際煤倉已燒空，導致C給煤機煤量突然快速下降直至斷煤。

圖3 組停運曲線

防范措施及整改情況：1C原煤倉料位計填寫缺陷單，提醒檢修人員對該測點檢修，提高測量準確性，為運行操作提供真實數據。立即加大其他運行中A、E磨煤機出力至73噸，保證總煤量基本穩定，保證鍋爐燃燒穩定。另外，針對原煤倉料位計顯示不準確，做好事故預想，防止突然斷煤。

3.2.2 退出1B汽泵，給水流量波動大，過熱度快速上漲

原因：1C磨煤機斷煤，要求快速退出1B汽泵，1A汽泵出力未同步增大，造成給水流量由1200t/h減至1035t/h，過熱度快速上漲。

防范措施及整改情況：降低1B汽泵出力時，監視1A汽泵出力同步增大，保證給水流量穩定。過熱度快速上漲時，及時解除1A汽泵自動，手動增加轉速，保證給水流量。

4 防范系統振蕩組織措施及技術措施

由于我單位機組與500kV系統接入，為保證1、2號機組及電網安全運行，防止因大功率發電機非同期并列或失磁等原因引起的系統振蕩，以及針對系統出現的電網振蕩能夠及時正確地進行處理，需進行相關技術總結，用以指導現場具體操作。

4.1 運行中采取防止功率振蕩措施

發電機并網操作必須采用自動準同期方式，嚴格執行操作票制度，安排有操作經驗的電氣專業監護人進行監護。發電機正常運行中勵磁方式應采用AVR模式運行，自動備用通道應保證能夠自動切換操作。正常運行中應保證發變組保護、線路保護按規定投入；功角測量裝置、電網安全穩控裝置、失步解列裝置、故障錄波裝置等要按中調命令投入。運行人員應按照巡回檢查制度對裝置、設備進行認真檢查，發現問題及時通知有關人員處理。

運行值班過程中認真監盤，精神集中，嚴格按照調度命令調整機組出力。因系統事故，電壓劇烈波動等引起發電機的自動勵磁調節器和強行勵磁動作，在允許的時間內運行人員認真監視其動作，發現電壓異常及時匯報中調和相關專業人員。若發電機失磁，應立即降低發電機有功出力，檢查失磁原因迅速恢復勵磁；若不能恢復應解列發電機。若發電機失磁，發電機失磁保護動作，按機組緊急停運處理。

4.2 功率振蕩事故處理

電網同步振蕩和異步振蕩的判別和處理進行系統振蕩事故處理，首先判斷出是同步振蕩還是異步振蕩，兩者發生均會出現電氣量擺動，但也有明顯的區別。

同步振蕩特點是：各機組電氣量以平均值為中心振蕩，不過零；振蕩周期穩定清晰不變，擺動頻率低，一般在0.2-2.0HZ；表數波動平緩無跳變，機組振動較小，觀察電壓及頻率的變化可以估算振蕩周期；中樞點電壓保持較高水平一般不低于80%，同步振蕩出現各機組仍保持同步運行，頻率基本相同。

4.3 同步振蕩的現象及處理

原因：發電機失磁或低勵引起；人員誤操作或保護誤動引起；汽輪機調速系統故障。

現象：定子電流表數往復擺動，通常電流超過額定值。定子電壓表數劇烈擺動，通常電壓指示降低。有、無功功率表數劇烈擺動。轉子電流表數在正常值附近擺動。發電機發出有節奏的響聲，且與表數擺動合拍。如發電機和系統同步振蕩，發電機表數與系統表數擺動一致，如發電機與系統發生異步振蕩，發電機表數和系統表數擺動相反，失步保護動作停機，故障錄波器動作。發電機電壓、母線電壓波動并保持較高水平（一般不低于80%）。發電機有功、無功在正常值附近波動，機組振動小，振動節奏和表數波動合拍，發電機頻率在正常值附近波動，振動周期清晰，波動頻率一般在0.2-2.0HZ范圍。同步振蕩一般沒有機組保護動作。高、中壓調閥擺動頻繁且幅度大。

處理措施：立即將發現的情況匯報中調。確認機組發生振蕩，立即退出機組CCS，轉“手動”模式。如汽輪機調速系統故障，應立即現場確認閥門位移傳感器故障，應緊急關閉故障閥門，同時關閉該閥門油動機進油門，盡快平息波動。依據情況立即增加發電機勵磁電壓，必要時可適當降低發電機有功。若振蕩發生在機組啟動或停機過程，應立即暫停操作。若發電機組非同期并網、勵磁系統異常等強迫振蕩引起的同期振蕩，應立即消除上述故障，如一時無法消除，則應解列發電機組。在采取以上措施后，應報告調度值班人員，聽候調度指令。系統振蕩恢復同步過程中，有關參數指示值波動減慢，波動幅度逐漸減小至消失，頻率差逐漸減小至消失。

4.4 異步振蕩的現象及處理

異步振蕩的特點是各機組電氣量擺動頻率較高，振蕩周期不清晰，表數顯示跳變，機組發出不正常的、有節奏轟鳴聲；定子電流、機組功率振幅很大，過零；線路電氣量出現較高頻率擺動，振動中心電壓變化很大；異步振蕩出現時各機組已不能保持同步運行出現一定的頻率差。

原因：由于系統故障引起。發電機失磁或低勵引起。人員誤操作或保護誤動引起。

現象：發電機定子電流指示往復擺動，并超過正常值。轉子電流表數變動較大。發電機電壓、母線電壓劇烈變動，通常電壓指示降低。發電機有功、無功指示劇烈擺動，同時發出不正常的有節奏的轟鳴聲且與表數擺動合拍，機組振動較大。線路電壓電流變化較大振蕩中心的電壓變化最大，各機組不能保持同步運行；頻率變化大，而且出現一定的頻率差。異步振蕩一般伴有保護動作。如發電機和系統同步振蕩，發電機表數與系統表數擺動一致，如發電機與系統發生異步振蕩，發電機表數和系統表數擺動相反，失步保護動作停機，故障錄波器動作。

處理：立即將發現的情況匯報中調。退出 CCS，若頻率升高，可減少機組有功出力；若頻率降低，可增加機組出力，直至振蕩消除，在振蕩平息前不得投入 CCS。如果振蕩原因由系統引起，增加發電機勵磁電流。當采用自動勵磁時，嚴禁干擾勵磁調節器動作。根據振蕩情況，立即增加發電機無功出力，增加發電機勵磁電流，盡量使母線電壓運行在允許值上限，根據中調及值長命令執行。如果振蕩原因是由于發電機誤并列引起，或因發電機失磁引起的系統振蕩，立即將發電機解列。如果發電機和系統發生振蕩，失步保護未動作，應立即將發電機解列。 系統發生振蕩時未經調度員的許可，不得將發電機從系統中解列。若振蕩發生在機組并網時，應立即解列發電機。系統異步振蕩恢復時有關參數指示值波動減慢，波動幅度減小逐漸消失，頻率差逐漸減小至消失。