摘要：由于某地区组成的区域电网存在比较单薄的设备配电结构，系统配电稳定性差，单个部件故障将会造成区域电网的振荡波动甚至解列，那么利用火电厂的FCB功能使机组在电网事故时保持“孤岛运行”，能使机组快速有效地恢复区域电网供电，带有FCB功能的机组这时候就能在电网崩溃时使机组幸存下来，对电网恢复起到了举足轻重的作用。本文根据某省出现的一个孤网运行故障，介绍了火电厂FCB设施在孤网运行中起到的作用，并对于孤网运行特征提出了科学的处理策略。
关键词：孤网运行；重要作用；火电厂；FCB机组
孤网一般泛指脱离大电网的区域电网的简称。
FCB是指火电机组在电网或线路出现设备故障而汽机锅炉正常的情况下不联跳汽机和锅炉，汽机保持3000r/min，或者是发电机和汽机故障跳闸，保持锅炉继续运行，汽机仍可保持3000r/min空载运行，锅炉快速减少燃料量，同时高低压旁路快速开启，以实现机组仅带厂用电的孤岛运行方式。
为不断提升复杂电力系统故障下火电设备启动性能，某地区组成的区域电网中火电机组设备相继开展了FCB功能建设与技术改造，具有迅速切负荷（FCB）作用。
由于孤网运行中大停电后发电机组在没有任何外来电源的条件下进行黑启动是极为困难的，FCB设备具有在故障状态下与系统分列，带厂用电孤岛运转的能力，进而为电力系统保留一定电源点，能用作电力系统的开启电源，既能快速恢复发电，又有利于电网安全，也节约了锅炉重新点火的启动成本，对减少锅炉寿命也起了很大作用。
1、孤网运转中火电厂FCB设备的重要性
FCB属于发电机组由于内外部事故与电力系统解列，但没有出现锅炉MFT现象，瞬间甩掉所有对外配电负荷的条件下，保持发电机解列厂用电运转和停机不停炉的智能操控功能。因为规避了锅炉主燃料跳闸，进而极大减少了电力系统恢复配电的时间，还有利于机械的稳定停运。现存的机组FCB作用有如下三类：（1）停网不断电。当发电机组出现外部事故时，汽轮机不断电，带厂用电负荷一直运行。（2）跳闸不停机。当发电机组出现某些故障时，发电机停电，但汽轮机不停电。（3）跳闸不停炉。当发电器-变压器的内部事故联跳汽轮机和汽轮机故障停电时，锅炉继续运行。
机组FCB的作用有助于机组稳定运行，能提升火电厂的安全性以将损失减到最少。FCB的触发能够减少主燃料跳闸的频率，能节约诸多时间及能耗，对减少运行成本非常有利。FCB功能针对电力系统黑启动，修复主网架配电具有显著意义。
当前，某区域电网中具有FCB功能的机组包含A电厂、B电厂。FCB功能对孤网电力系统、电厂等均有重要作用。
2、实例分析
系统接线图见图1所示。
图1 系统接线图
通过分析发现，孤铝Ⅱ线停电后，相关机组由于负荷降低，FCB开启，机组孤岛运转带系统负荷。和原来的孤网系统运转不同，这次小系统中没有迅速调整的水电，并且火电设施出力远远超过站中负荷，存在很大的不平衡功率。
总之，这次孤网系统可以安全稳定主要有如下几点因素：
①机组具有FCB功能，FCB开启会快速转变控制方式，迅速减少负荷，为小系统可以顺利进行孤网运行打好了基础。
②燃气机组具有迅速调整负荷能力。如果是一般火电，就算安装了FCB机组，因为AB两电厂机组还要带220kV变电所1/3的负荷，要求人工调整机组出力，因此，火电设备反应相对迟缓，调整难度大，孤网安全可靠运行几率下降。
③机组出力和站中负荷相对搭配。如果此次机网协调火电机组总负荷由3*200MW之上的更大负荷甩负荷，那么高频保护将会运行直接跳机，不能孤网运转，而且可能低频维护启动跳机，这就是严格管理联络线功率的本质所在。
3、孤网运行需注意的事项
确保孤网系统可以安全运行，提升供电稳定性。当前，某省电力系统已经采取了强化机组参数控制、优化电力系统结构、建立健全的保护控制措施、制定孤网运转专项预案和加强运维者培训等对策，具体内容是：
（1）强化机组参数控制。对具备FCB作用的机组，应当定期检查测试，确保FCB功能有效。孤网安全运转的核心是频率平衡，因此，孤网运行过程需要所有机组均投入一次调频，尽量将一次调频盲区设置成±2r/min，并加大一次调频的制约幅度，以确保频率可靠。
通过本案例分析得知，如果机组没有安装FCB机组，或是功能不稳定，孤网系统将无法安全运行。而且，燃气机组迅速负荷调节水平，确保了系统出现问题后，负荷快速可调，进而确保了系统运转频率与电压的可靠。
（2）优化电力系统。采取坚强、紧密的电力系统，充分使用电磁环网增强区域配电稳定性，降低孤网出现的几率。针对网络系统弱化的区域，稳定运行中，联络线功能要尽量按零控制，以避免联络线停电后孤网失稳，频率降低。尤其是在恶劣条件下，更需要严格管理联络线功率。
本事件中，如果半岛站采取220kV并列的工作模式，或是半岛站建立了220kV/110kV电磁环网，就不会产生孤网运行现象，网络系统的坚强方可从本质上确保供电的稳定性。
（3）建立健全的保护温控策略。孤网运转电压问题、维护配合现象、安自问题均要得到全面重视。比如，将孤网内的少数变压器中性点调整成直接接地工作，以提高孤网短路电流能力，如此有助于提升机电保护运行的灵活性；校核孤网内220kV及其之下电压等级结构的机电保护运行灵活度，避免由于灵敏度不够而出现保护越级运行故障。孤网中低频降载设备运行门槛值要大于低周切机设备运行门槛值，防止切机加快孤网失稳。孤网中所有设备高频切机设备运行门槛值要根据阶梯式确定，防止高频切机引起巨大扰动造成孤网失稳。
4、结束语
文章介绍了某省出现的一起含FCB功能设施孤网运行事件，介绍了FCB机组于孤网运行中起到的作用，归纳了防止孤网运行的有效措施、孤网之后的系统调控策略与孤网结构并网需注意的事项。突显了FCB是有利于孤网及电厂安全运行，有利于电网快速恢复，减少机组电量损失、节约锅炉启停成本等重要作用。
参考文献：
[1]蔡新雷.一起含FCB机组的孤网运行事件分析及应对策略[J].电世界，2018，59（05）：10-13.
[2]邓少平.冶金发电厂孤网控制系统设计研究[J].电力勘测设计，2018（01）：45-48.
论文作者:谢建新
论文发表刊物:《电力设备》2018年第32期
论文发表时间:2019/5/16
标签：机组论文; 电网论文; 负荷论文; 系统论文; 锅炉论文; 功能论文; 电力系统论文; 《电力设备》2018年第32期论文;