摘要：霍林河霍煤鸿骏电力分公司三期2*300MW机组、四期2*350MW机组长期孤网运行，由于电解铝的“阳极效应”，使电解槽电压急剧升高，造成用电负荷突然增大，为此通过改造DEH逻辑关系、设置低频保护、调整电压、加强对控制电源的检查和试验等措施，保证了孤网的安全运行。以7号机为例，提出了保证正常接带负荷的措施，如根据负荷限制主汽压力低限等。
关键词：孤网；阳极效应；安全运行
一、概述
孤网运行是孤立运行电网的简称，也就是说就是机组脱离电力网，成为独立的电网，也称孤岛运行。
在电力建设规程曾有规定，电网中单机容量应小于电网总容量的8%，以保证当该机组发生甩负荷时不影响电网的正常运行。正常电网中的各台机组一般有10%—15%的过载余量，如果电网中的机组调速系统都正常投入，一旦某机组发生甩负荷，并且该机组容量小于或等于电网总容量的8%时则电网所失去的功率可以暂时由电网中的其他机组的过载余量承担，电网频率下降0.2Hz，相当于机组转速下降12r/min，对供电质量的影响仍在运行规程的规定的范围内。
最大单机容量小于电网总容量8%的电网，可以称为大电网，目前我国各大地区电网的机网容量比已经远小于8%，可以看做无限大电网。
相比之下机网容量比小于8%的电网统称为小网：孤立运行的小网，称为孤网，孤网可分为下列几种情况：
1、只有一台机组供电的单机带负荷方式。
2、有几台机组并列运行，机网容量比大于8%，不与外部电网连接。
3、机组甩负荷自带厂用电，称为小岛运行工况，是单机带负荷的一种特例。
二、孤网运行的特点
1、发电机是由负荷控制转变为频率控制，要求调速系统具有符合要求的静态特性，良好的稳定性和动态响应特性，以保证在用户负荷变化的情况下自动保持电网频率的稳定。这就是通常所说的一次调频功能。运行人员关注的问题不在是负荷的调整，而是调整孤网频率，使之维持在3000r/min。这种调整通过操作调速系统的给定机构来完成，称为二次调频。由于孤网容量较小，其中旋转惯量储存的动能和锅炉所具备的热力势能较小，要求机组的调速系统具有更高的灵敏度，更小的迟缓率和更快的动态效应时间。
2、对于孤网运行当中，还存在着负荷分配的问题，所以要求所有机组应具有相同的速度变动率要求网中有调度机构进行二次调频，维持额定频率。
综上所述，为了适应孤网运行的要求，汽轮机的调速系统应具有下列特性：
1、调速系统应采用有差调节，以实现一次调频：在孤网运行中各机组的调速系统应具有相同的不等率，通常要求为4.5%-5%，适应负荷分配的需要。
2、对于单机运行带负荷运行的机组，可增加无差二次调频，实现自动二次调频。（2992/3015）。
3、一次调频的实施范围应涵盖油动机全部行程。
4、调速系统的迟缓率应符合IEC（国际电工委员会）规定，一般不应另设调频死区。
5、调速系统应具有良好的稳定性和动态响应特性。
此外在DEH实践中发现，DEH的转速调节系统，稳定性远低于机械液压调速系统，这是由于离散控制系统存在采样失真和运算延迟，导致系统稳定性下降。只有将控制周期设定得足够小，其稳定性才能趋近于连续调节系统。现行各种DEH，其调速系统均不同程度地处于稳定性较差的状态。由于调速系统的稳定性较差，在机组并网后，如果投入一次调频，便造成负荷波动大。许多人将这种现象解释为DEH太灵敏、抢负荷，所以设置调频死区，或干脆退出一次调频，回避了稳定性问题。这是一种不当的控制策略，其结果是DEH机组不参与调频。在大电网的情况下，少数机组不参与一次调频，对电网频率稳定性影响不大，因而不为人们所重视;随着大机组进入主力， DEH不调频，对电网频率的影响越来越大，尤其是孤网运行工况，往往因此造成网频大幅度波动，甚至导致停机或电网崩溃。
在孤网运行的情况下，网中的各机组必须参与一次调频，必须具有静特性正确、稳定性好、动态响应快的调速系统，必须解决DEH参与一次调频的问题。这是DEH参与孤网运行的关键技术问题。虽然机械液压调速系统迟缓率略大，但在总体上保证了电网的安全运行。无论是大网小网或单机运行工况，均能正常工作。因此机械液压调速系统的静态、动态特性和控制策略，可以作为指导解决DEH调速系统一次调频问题的依据。
三、孤网运行存在哪些难题
1、发电机的电压，频率和汽轮机转速不稳定，会根据负荷的变化跟踪变化，电源品质差，安全系数低。
2、.在负荷频繁变动情况下，对汽机冲击很大，长期运行会造成汽机调速器损坏，甚至冲垮汽机正常工作状态。
3、在功率变化时，主汽压力变化明显。由于锅炉热负荷惯性较大，造成燃烧调整难度加大。
4、由于孤网运行的特点，任意一台机组跳闸。其他无故障机组会出现严重低频现象，造成低频跳机，甚至造成厂用电全停。
5、排气频繁，噪音大，严重浪费热能和水资源。
综上所述主要是孤网运行的发电厂，无法解决大负荷冲击和小负荷频繁波动引起发电机周波波动带来的影响，机组经常被冲跨，或者就根本无法运行。
四、孤网运行引发的危险点
1、转速易波动且有时过大，一二次调频调整不及时容易造成低频或高频事故。
2、对锅炉主汽压力要求严格，与负荷双重影响容易造成低频事故。
3、由于电网过小，启动大容量电力设备容易使母线电压下降过大，容易使辅机设备低电压保护动作。
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4、孤网运行特性使之机组无法投入协调控制，使操作人员操作量加大。
5、由于负荷的频繁变化，对炉侧燃烧调整造成较大困难，压力变化明显。
6、对于孤网机组容易出现全厂停电事故。
7、非同期点增多，容易造成非同期并列。
8、对调速系统要求较高，长时间的频繁调整，容易使调节系统损坏
9、重要辅机故障跳闸或出现异常时，无法及时迅速的加减负荷，会引起参数急剧变化。
10、机组故障跳闸时，会使孤网中其他机组相续跳闸。
11、负荷摆动时容易造成机组调门震荡。
12、孤网运行机组联系加减负荷时要相应注意其他机组的负荷变化，防止负荷飘移。
13、孤网运行机组停机时，调门无法全开，造成滑停困难。蒸汽对汽缸冷却不均匀，长时间容易引起汽缸变形。
五、孤网安全运行事故防范措施
对于为孤网运行机组配套的DEH，可以采用下列控制策略。
一次调频：
1、调速不等率统一设置为5%。
2、调速系统迟缓率按IEC规定：150MW以下的机组，小于0.1%，150MW以上的机组，小于 0.06%。
3、不得再设置调频死区，设置调频死区等于增大迟缓率。
4、在油动机全行程范围内，均为一次调频范围。当电网周波低时，
网中所有机组应尽其所能支持电网负荷，避免电网崩溃。因而不能人为限制油动机行程以限制一次调频范围。锅炉调压系统按负荷变化的平均值调整燃料量及相关系统;负荷增加幅度较大时，可考虑前馈信号加速燃料调整。
5、调速系统应当正常投入，不能人为切除。
6、DEH调速回路（一次调频）应设计成快速响应回路，其静特性、稳定性和动态响应特性应符合一次调频的要求。
7、油动机时间常数应小于0.3s，建议0.2s。（注意：油动机时间常数是指小信号的响应时间，不是快关时间）
8、在孤网运行方式时，应考虑留有一定的旋转备用容量，以支持一次调频功能的发挥。
9、孤网运行方式时，DEH应采用阀控方式，由阀控回路实现一次调频。
二次调频：
1、对于孤网运行，二次调频应采用自动方式或人工方式，调整网中各机调速系统的给定机构。
2、对于单机带负荷或带厂用电工况，可采用无差调节方式实现自动二次调频。
OPC方式：
1、建议采用加速度信号作为OPC的起动判据。
2、取消103%no判据。
3、仍可保留油开关跳闸信号，该信号代表功率负荷不平衡，与加速度判据等价。
4、不建议采用负荷功率不平衡判据，原因是电负荷传感器延时和调节级压力测量延时，使判据动作延时。
运行防范措施：
1、编写专门针对孤网运行的规程、预案、防范措施。
2、在机组负荷配备条件满足的情况下，安装稳控装置。可实现高周切机，低频减载。
3、设立铝厂直通电话，出现异常或变工况时可直接联系铝厂短时间加减负荷。
4、保证运行时主再热蒸汽参数的稳定
5、保证运行时主再热蒸汽为高参数运行
6、运行中密切关注机组转速及频率的变化，应在规定范围内
7、控制调门开度，不应过大。有足够的富裕度。
8、孤网运行时，启动大功率设备，应首先调整厂用母线电压。防止电压过低母线跳闸。
9、运行时注意负荷变化情况。因铝厂阳极效应严重或当负荷变化时及时联系调整。
10、加强运行人员的培训工作，努力提高自身素质。
六、结论
1、孤网运行的关键是如何维持网频稳定。
2、维持网频稳定的关键是调速系统的一次调频能力。
3、DEH一次调频的关键是如何解决离散控制系统的采样失真和运算延迟问题，即稳定性和动态响应问题。
只有真正的解决了上述问题，再通过检修人员的精心维护 、运行人员的细心调整，才可能实现孤网机组的安全稳定运行。
参考文献
[1]《发电机组的并网与孤网运行的技术特点分析》.
[2]《孤网运行概述》.
论文作者:孙福臣,庞金鹏
论文发表刊物:《电力设备》2017年第34期
论文发表时间:2018/5/15
标签：机组论文; 负荷论文; 电网论文; 系统论文; 稳定性论文; 判据论文; 频率论文; 《电力设备》2017年第34期论文;