丰万线单线运行时安全可靠性分析

　　内蒙古自治区有着丰富的煤炭资源，随着近年来的改革开放，内蒙古电业系统抓住经济发展的有利时机，大力发展电力事业，充分发挥资源优势，变输煤为输电，将强大的电能输入华北主网。目前，由于运行方式的变化，蒙西电网与华北电网联结的网架仅靠单条500 kV丰镇电厂至万全变电站线路连络。运行中的丰万线路若跳闸，蒙西网将出现较大数额的有功余额，解网后的蒙西电网、丰镇电厂将遭受高频的危害。尽管有关专业人员进行了必要的分析计算，但是毕竟是理论计算，尚无真正的实际运行经验，为适应这种方式的变化，保证电网及我厂安全稳定运行，对该方式进行分析及采取相应的措施，具有十分重要的意义。

　　1　丰万线单线运行时蒙西电网的稳定性

　　蒙西电网总装机容量4 279 MW，地区最大负荷1 900 MW。送华北电网938 MW。由于1998年华北电网采取了蒙西、山西分别送电方式，网间三回联络线，即大丰220 kV双回线和丰同500kV线路停运，电网间联系减弱，如果丰万线跳闸，蒙西网将与华北网解列运行。解列后的蒙西电网有功功率过剩，系统频率升高（其升高的幅度与有功过剩量，系统等效惯性时间常数，发电机组调速器的调速特性，负荷的频率因子等因素有关）。通过有关分析计算报告可知，如外送功率900MW，丰万线发生永久故障后，蒙西电网的最高频率可达到51．5 Hz，超过51．5 Hz的时间为1．6 s，经负荷频率调节特性调整以及发电机组调速系统作用后，系统最低频率为50．5 Hz，恢复频率接近50．6 Hz，为此蒙西电网装设了高频切机装置，总切机容量750 MW，高频切机方案见表1。

　　通过分析可知，高频切机装置可以大大地抑制丰万线掉闸后蒙西电网的频率升高。由于丰万线掉闸后蒙西网有功功率余额很大（占系统负荷比例50％左右），暂态过程中频率升高幅度也比较大，即使高频切机装置可靠动作，高频对蒙西网的危害仍然存在。

　　2　丰万线单线运行时丰镇电厂的稳定性

　　2．1　丰镇电厂运行方式

　　丰镇电厂地处内蒙古西部电网的东端，装机容量为6×200 MW，其中4台机组接于本厂升压站220 kV系统，2台机组接于500 kV升压站，220 kV系统有5条出线，分别为呼丰Ⅰ、呼丰Ⅱ线、丰集线、大丰Ⅰ线、大丰Ⅱ线（现停运）；500kV系统有3条出线，分别为丰达线、丰万线和丰同线（现停运）。220 kV系统与500 kV系统由站内联络变压器联络，正常运行时，丰镇电厂开机方式为“六保五”方式，最大出力900 MW，最小出力600 MW，蒙西电网东送电力由丰万线单线输出。若丰万线故障跳闸，首当其冲的是剩余功率窝在丰镇电厂母线上，按照频率的传播特性，丰镇电厂将出现更高的频率危害。

　　2．2　丰万线跳闸对汽轮机组安全稳定性的影响

　　丰万线高峰负荷时跳闸，蒙西电网剩余有功功率938 MW，然而高频切机装置有效可靠地动作时汽轮发电机组仍有超速的可能性，根据以往实践，在电网频率为50 Hz，机组带200 MW负荷全部甩去时，由于调节系统动作迟缓的影响，汽轮发电机组转子的转动惯性使得转速飞升，最大可达到3 180 r／min。在丰万线跳闸时，剩余功率将使系统频率升高，当升高至51．5 Hz，即转速达3 090 r／min时，进入高频切机动作区域，高频切机装置动作跳开发电机出口开关，在此转速基础上，汽轮发电机甩负荷后继续飞升180 r／min或更多，汽轮发电机转子转速将升至3 270 r／min 以上，此转速已进入汽轮机危急保安器动作转速［（8％～10％）n额定］区域内，此时若汽轮机进汽阀门切断稍有问题，很有可能造成汽轮机超速，损坏整台机组。从这一角度看，按频率切机的方法是否可以由丰万线跳闸信号作判据来启动跳机装置，对汽轮机更安全可靠，值得去探讨。

　　2．3　丰万线路跳闸对锅炉安全运行的影响

　　丰万线跳闸，未投高频切机的汽轮发电机组，因其转速的升高，调速系统调门将自动关小，可能将机组有功功率降低至机组最低稳燃负荷以下，造成锅炉安全阀动作或低负荷失去稳燃而灭火。

　　3　丰万线故障跳闸时，丰镇发电厂应采取的保安全稳定措施

　　按照电网方式安排，丰镇电厂高频切机装置接在51．0 Hz动作的机组为1、2、3号机组中任意一台，接在51．5 Hz动作的机组为4、5、6号机组中任意一台。

　　3．1　装置拒动时，手动打闸投高频切机的机组

　　当发电机频率升高至51．5 Hz，丰万线跳闸信号发出，且高频切机装置动作而投切的发电机未掉闸时，立即手动打闸（手动打闸汽轮机危急保安器滑阀），发电机不解列，将汽轮机短时无蒸汽运行，待电网频率恢复正常值时，汽轮机挂闸。此间要密切观察汽轮机排汽缸温度，必要时采取其他喷水降温措施，同时尽快降低其他机组有功出力至正常运行规定的最低负荷。

　　3．2　装置可靠动作时，保停运机组的厂用电

　　由于高频切机装置出口启动发变组保护3BCJ，对于我厂单元制接线的机组其结果是：发电机组解列不灭磁，汽轮机进汽门未关，仍然进汽作功，发电机发出的功率通过发电机出口高压厂用工作变压器接带本机厂用电运行（正常厂用电为10～13 MW），这样发电机从高频的电网解列，靠汽轮机的一次调频能力降速，成为独立的单机系统运行。汽轮机的转速和发电机出口电压的变化，影响厂用辅机的运行，辅机运行变化的结果又影响发电机出力，进入恶性循环状态，此时须有人为干涉才可保证机组稳定运行。电气人员调整发电机出口电压至额定15．57 kV，汽轮机人员调整同步器维持汽轮机转速在3 000 r／min，待电网频率恢复后，发电机组与系统同期并列。

　　特别需指出的是严防发电机超压和汽轮机超速，发现上述任何迹象时，立即手动灭磁和打闸。机组失去厂用电后，应立即切换至备用电源运行，保证机组安全停运。这需要在机组大小修后，加强对机组调速系统的各种静态试验，特别是超速试验，确保机组转速进入规定范围内时超速保护可靠地动作，是保证汽轮机组安全运行的基础。发电机正常要运行在自动励磁方式下，同时自动励磁调节系统的调节性能应有可靠的保证，一方面要加强对装置调整试验的管理，使其灵敏度在合格范围内，另一方面是选用先进的调节装置，保证其调节品质在允许范围内。定期进行发电机甩负荷的试验，是验证高频切机装置动作后，机组能否安全稳定运行的重要手段。由于目前蒙西网只有丰镇电厂拥有200 MW机组，没有成型的甩负荷试验经验，在条件成熟后，我们将积极开展此项工作，有的放矢地对各类技术措施进行完善和修订，以保证从各方面能充分适应这一方式的要求。