摘要：文章重点分析了F级多轴燃气蒸汽联合循环电厂的设备逻辑，并对FCB的控制逻辑加以分析，以及设备动作，结合“一拖一”(燃气—蒸汽)循环电厂的特点，对F级多轴燃气蒸汽联合循环电厂的FCB功能在实践中应注意的难点以及关键环节进行了阐述，目的是实现电厂FCB功能的100%负荷下的运行。
关键词：循环机组；FCB功能；多轴燃气蒸汽联合；实践
0 引言
通常，我们把“电厂的机组本身不存在问题，且运行正常，但电网出现故障的时候，为了实现电厂的孤岛运行，强制TCB跳闸，而GCB不跳的情况”称之为“FCB功能”[1]。一旦“FCB功能”实现，则意味着消除电网的故障后，可以直接运行“TCB 并网”,跳过重启阶段，直接进行“激活”供电。实现了最短速度的故障处理、供电恢复等过程[2]。对于当前社会的“保电用电”有着重要的促进作用。不仅如此，实现电厂的FCB功能，也是为了进一步的就电厂的“抗风险能力”问题，进行有效的提高，通过在电厂中实践FCB功能，极大的增加了电厂的安全生产的风险预警，并且有效的降低了发电机组的运行风险[3]。
1电厂FCB功能实现前提
要在电厂实现FCB功能，首先对电厂的汽轮机提出了两点要求：其一，在满负荷工况下，能够承受住低旁压力；其二，在高压缸中要有足够温度的鼓风发热[4]。
其次，实现电厂FCB功能对电厂的主蒸汽、再热蒸汽以及旁路蒸汽系统也有所要求。其中，考虑阀门及管材的承受能力是其前提条件。也就是说，要求阀门及管材既能够适应高压旁路和低压旁路的加温的情况，也能适应其减温的情况，保障在加减温时都能够正常运行[5]。
再次，为了进行蓄水以及缓冲汽水循环系统，除氧器的容量也是电厂实现FCB功能的前提之一。要求能够在FCB功能启动后，除氧器可以维持锅炉在BMCR的情况下稳定运行足够时间来达到工质的平衡[6]。
最后，机组连锁保护要符合设计要求，这也是实现电厂FCB功能前提条件中最重要的关键之一。为了实现FCB动作，一般要求炉、机、电采取的是单向大连锁方式，也就是说：停线不停电——停电不停机-停机不停炉[7]。
就总体框架而言，FCB功能触发逻辑基本是由电气保护装置来进行判断完成。通过FCB动作的实现，协调系统，统一调用信号。具体触发逻辑见图1：
图1 FCB触发逻辑图示
总的来说，相较于传统的单轴燃气—蒸汽循环机组或者单纯的煤电机组，要实现电厂的FCB功能，采用“F级多轴燃气蒸汽联合循环机组”的形式，会更加的简便。当然，在目前的环境下，使用“F级燃气蒸汽联合”的电厂不多，而在这些电厂中，实现了FCB功能的就更少了。
2 电厂FCB功能效果
F级多轴气体蒸汽组合循环单元实现了FCB函数。与其他类型的单位相比，成功率相对较高。只要燃机RB运行正常，就没有必要考虑汽轮机对燃机发电机的影响。
燃烧系统的阀门能迅速和适当地相互反应，以确保燃烧稳定，并在0.1秒内接收到FCB启动信号，FCB可能成功。剩下的问题主要是辅助系统的配合，涉及到余热锅炉水位的调整和控制，以及高中低旁路的开通。
因为汽包的水位不平衡和汽机旁路不开，会导致余热锅炉跳转、燃机发电机跳转、FCB失效。因此，需要辅助系统的自动控制逻辑设计和硬件设备来快速反映运行条件的变化。只要励磁调节器处于自动恒压模式，电气系统就能稳定发电机的定子电压，辅助系统就能稳定运行。
3 电厂FCB功能机组配置
在机组配置上，以“M701F4 改进型机组（东方电气集团公司）”为例，具体包括有燃机发电机、蒸汽轮机、低NOx燃气轮机、汽机主变、无补燃三压再热余热锅炉、燃机主变、汽机发电机等等，各一台，并辅助的其他相关设备若干。
在本套机组中，与电网的并网实现，依靠的是“燃机发电机”的“出口断路器（GCB ）”，以及“汽机发电机”的“主变高压侧断路器”，和“燃机发电机”的“主变低压侧供”。其具体的“电气接线”以及“热力循环”，参考下图所示：
图2 M701F4 改进型机组接线、热力示意图
如图所示，一旦发生电网事故，如“电网超限”等，则燃机进入“FCB状态”，此状态下，电厂燃机主变自动断开，同时汽机跳闸，汽机主变高压侧断路器。此时，维持真空泵、高中压给水泵、余热锅炉凝汽器等设备运行，旁路系统运行，确保了在“FCB状态”的燃气轮机发电机组的正常运行，电厂用电进入“孤岛运行”。而在恢复电网功能后，机组从“孤岛运行”的状态中脱离，并且在极短的时间内，通过燃机主变高压侧断路器，机组转入到并网。
4 影响电厂FCB功能实践的因素
启动燃机发电机FCB功能的指令一般采用安全控制装置的切割指令，或是燃机发电机主高开关TCB行程的辅助接触，或是发电机负载下降过长的延迟。根据火电厂的经验，他们大多选择安全控制装置的切割指令。对于如何选择启动FCB的指令，应考虑以下因素：
首先，安全控制装置不是每个发电厂的标准装置，而FCB启动指
令相对单一；
第二，当FCB是跳跃的主要高开关，且主要高度开关跳转有多种原因时，很难选择FCB启动指令；
第三，燃机TSC的控制系统保护要求必须在0.1秒内接收到启动FCB的信号，否则频率超过51.5hz，导致岛屿失效。
因此，考虑上述原因，选用TCB立管开关的辅助触点和发电机出口开关的GCB信号来启动燃机发电机的FCB模式。速度很快（只有70ms），而且简单容易实现。
在这期间，又需要考虑两个因素。首先，频率波动，负载后单位的频率被解除，如果返回时间较长，发电机是否能承受，尤其是逆变器是否会跳闸。这些需要测试和验证。其次是电压波动的范围。发电机可以在额定输出不变的情况下，在-5％～ +10％的变化范围的额定电压内工作。这需要发电机激励系统快速反应，并在机组倾倒负载后稳定发电机电压。
5 结论
综上所述，在电厂中，实现其FCB功能，是为了应对当前市场提出的要求，是新形势下，预防电网大面积停电的重要手段，对于电网的自愈功能，有着积极的作用。因此，为了能够尽快的推广和普及电厂FCB功能的实现，有必要在建厂初期，就进行有关建设，确保满足FCB 功能的要求，例如，进一步的做好设备招标、设计等工作，并且在机组运行、FCB 试验、现场调试等不同阶段，做好协调工作，确保切实的实现电厂的FCB 功能的实现。
参考文献
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[5]朱梅芳,包劲松,秦攀,楼可炜,李龙.9F单轴燃气—蒸汽联合循环机组的热力性能试验[J].浙江电力,2014,33(10):58-62.
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[7]柳超,王建伟,刘建刚.9FA燃气-蒸汽多轴联合循环机组的凝结水泵变频改造[J].浙江电力,2014,33(06):48-51.
论文作者:赖小燕
论文发表刊物:《电力设备》2018年第30期
论文发表时间:2019/4/11
标签：电厂论文; 蒸汽论文; 功能论文; 机组论文; 发电机论文; 燃气论文; 汽机论文; 《电力设备》2018年第30期论文;