（山东电力建设第三工程公司 山东青岛 266100）
摘要：GE燃机的快速调节能力，在电厂运行中尤其是极其不稳定的国家电力系统中，被广泛适用于调峰或电网崩溃时的厂用自备电源；本文介绍了尼日利亚某电厂联合循环电厂燃机小岛运行设计、试验调整情况，并对试验过程中出现问题及注意事项进行了总结。
关键词：联合循环 燃机小岛运行
Abstract：GE gas turbine which has therapid adjustment ability is widely used in variableload plant or the standby power supply when grid collapse，especially in unstable power system；This text introduces Gas turbine island operation design and test adjustment in Nigeria combined cycle power plant,andsummarizes the problems and matters need attentionin the testprocess.
Key words: combine cycle，GE gas turbine，island operation
1、引言
尼日利亚某电站工程燃气-蒸汽联合循环电厂是由山东电力建设第三工程公司与尼日利亚国家综合电力工程项目签订的海外EPC工程。机组配置由4台GE 法国公司生产的9E燃气轮机机组（125MW）、4套杭州锅炉厂生产的余热锅炉和2套哈尔滨汽轮机厂生产的单轴、凝汽式汽轮发电机组（125MW）以及相关的辅助设备系统组成的联合循环发电机组。正常联合循环运行期间，燃机所燃烧热排气经烟道进入余热锅炉产生高低压蒸汽驱动汽轮机做功。机组采用天然气作为燃烧原料，运行模式受烟道挡板门控制可分为单循环模式及联合循环模式。燃机、汽机发电机由主变升压至330kV后经两条出线IKEJIA及AIYEDE输送至电网。
尼日利亚电力系统受电网容量及调度水平影响，电网极不稳定，据不完全统计每年AIYEDE及IKEJIA线路因短路或接地故障造成崩溃平均在20次以上。电网的异常波动也给正常运行的设备造成了危害。按照EPC合同技术协议规定，当电网出现异常状态或崩溃时，燃机需具备自动进入小岛运行（ISLAND）的能力脱离电网带厂用电运行，并能在电网恢复后具备反并网（FCB）能力。本文主要目的在于检验电网异常或故障时，燃机是否具备并能自动进入小岛运行的能力，并能在进入小岛后对于负荷波动自动调节，在电网恢复后反并网，同时对于锅炉汽机自动调节予以检验。
2、GE小岛运行原理
2.1燃机小岛运行的原理在GE文件中主要介绍如下：
小岛运行主要原理即当燃机在正常运行状态时，发电机出口断路器52G及主变高压侧断路器52L皆处于合闸状态，当异常状态或外网崩溃后燃机需在电压衰减过程中迅速跳开52LX而此时发电机出口断路器52G并未跳开，这样发电机将通过变压器带厂用电运行。当燃机检测到52LX（高压侧断路器常开状态点）由闭点转为合点时自动进入小岛运行，此时机组将由高负荷（125MW）瞬间甩负荷至厂用电低负荷（15MW以内）运行，TNR瞬间切换至燃机空载调节模式，燃机进入转速调节模式，电压（无功）进入自动调节模式。
2.2电网结构及前期设计
前期设计时考虑电厂及升压站作为一个整体（系统简略一次图如上），因此在小岛运行设计时考虑了异常状态时跳开330KV母线分段断路器，全厂由DCS选定的其中一台或两台带厂用电负荷，其余进入全速空载。汽机若之前在运行状态则需要直接打闸停机，锅炉挡板门关闭进入自动调节状态。外网恢复后，厂用电源通过启动备用变压器（SST）进行快切切换，燃机重新解列并网。
鉴于后期升压站需要增加线路，并且电站厂网分开，监理公司提出了方案的修改原则，不允许直接跳开升压站除主变高压侧外任何断路器，并要求刨除DCS中间环节，于是经重新现场讨论商定修改方案。
3、修改后运行方式
经讨论后修改方案即事先选定一台燃机投孤岛运行模式。当外网异常时，经过另加压频装置并与发电机保护定值配合后，压频装置先于发电机保护动作，解列所有主变高压侧断路器，人工预定燃机自动进入小岛运行并通过6kV备用母线与其余6kV母线充电供全厂负荷，其余燃机解列进入全速空载状态。汽机若之前在运行状态则直接打闸停机、锅炉挡板门关闭，机组进入汽包、凝汽器、除氧器液位自动调节状态。外部电网恢复后，其余厂用电源通过主变进行切换，进入小岛燃机6kV电源通过启动备用变压器（SST）进行切换，燃机重新解列并网。
4、试验过程
试验前燃机已经完成可靠性运行试验，汽机已经完成100%甩负荷试验，且DCS优化调整了运行各状态参数，小岛运行静态联锁试验已经完成。2012年12月22日外网发生故障，进行了动态验证。故障前#2燃机运行正常且带锅炉汽机运行。机组负荷：燃机120MW，汽机41MW（低压侧未并汽）。当外网故障时，频率瞬间升高至52.1Hz，电压瞬间降低至260kV，压频装置在0.1s内动作，跳开燃机及汽机主变压器，燃机此时进入小岛运行模式并带6.2MW全厂负荷运行。DCS接受到燃机进入小岛运行指令后，汽机打闸主汽旁路打开，汽包水位自动进入三冲量调节模式有较大波动，各个参数仍在控制范围之内。4小时后，外网恢复，燃机通过切换厂用电重新并网。燃机启动小岛运行过程曲线如下：
#3、#4燃机皆在运行过程中进行了小岛运行验证，运行状态进入良好，且比较稳定；
#3燃机在后续电网失电过程中，由于操作人员误将已进入小岛运行的机组负荷预选模式投入，造成了燃机退出速度控制模式，燃机频率异常升高造成解列退出；
#4在后续电网失电过程中，由于操作人员判断失误，误将已进入小岛运行的发电机出口断路器52G拉开，造成了孤岛运行状态解除，全厂失电柴发自启动。
5、建议及总结
小岛运行的进入是整个启动失败的关键，因此保护的配合是目前主要问题的根本，根据尼日利亚电网特点及电网故障时各参数分析，配合对发电机频率电压保护定值及时限调整，根据《Protective Relay Coordination继电保护配合》修订了本项目保护配合曲线。在实际的应用过程中效果显著，有效的对发电机保护及压频保护装置进行了优化配合，未发生过误动作或故障时投入失败现象。
燃机进入小岛运行后，不需要运行人员进行额外的操作，从几次的失败原因可发现皆为人为性误判断或操作造成，这就需要对运行人员操作技能及分析能力予以加强培训。
小岛运行发生后，机组从较大负荷瞬间减至较小负荷，各参数变化非常大，燃机由于具备快速调节能力，自动优化性能高因此稳定相对较快，但锅炉汽包水位有较大波动，主要参数测量及控制都不处于最佳工作点。因此，汽机机组各主要参数的设定值和保护动作值应在机组甩负荷试验时进行优化调整，以便能适应小岛运行要求，当小岛运行启动后具体锅炉、汽机自动应能自动投入，实际上也是对于机组设备及控制系统是否正常的检验。
参考文献
[1]尼日利亚联合循环电厂设计图纸.
[2]GE逻辑图及说明、图纸.
[3]《Gas Turbine Driven Generators》.
[4]《Protective Relay Coordination》.
论文作者:房益波
论文发表刊物:《电力设备》2017年第15期
论文发表时间:2017/10/20
标签：小岛论文; 电网论文; 汽机论文; 尼日利亚论文; 机组论文; 负荷论文; 断路器论文; 《电力设备》2017年第15期论文;