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國外工程中火電廠黑啟動問題的研究

   2012年04月12日 16:08  
  1、引言
  
  所謂黑啟動是指整個電力系統(tǒng)因故障停運后,不依賴別的電網(wǎng)的支持,通過系統(tǒng)中具有自啟動能力機組的啟動,帶動無自啟動能力的機組,逐步擴大電力系統(tǒng)的恢復范圍,zui終實現(xiàn)整個電力系統(tǒng)的恢復。黑啟動問題實際上就是黑啟動機組經(jīng)長距離啟動路徑,對被啟動電源的母線進行空充,然后逐步帶上被啟動機組的廠用電負荷,啟動被啟動機組,zui后被啟動機組與黑啟動機組并網(wǎng)。
  
  一般來講,所有發(fā)電廠的啟動都需要一定的啟動電源的供應。水電廠的廠用電負荷相當小,僅為電廠zui大負荷的0.1%-1%;火電廠則大得多,約為5%-8%;核電廠為4%-5%。由于水輪機組對廠用電要求較低,啟動速度快,因此適宜作為黑啟動機組。
  
  我國對黑啟動問題的研究還處于起步階段,黑啟動一般采用水電機組去啟動其它火電機組的型式,如華北電網(wǎng)利用北京十三陵抽水蓄能電廠進行過黑啟動石景山火電廠的試驗,華東電網(wǎng)利用天荒坪抽水蓄能電廠啟動華東電網(wǎng)的黑啟動試驗,廣東電網(wǎng)利用廠州蓄能水電廠進行過黑啟動試驗。以上幾次黑啟動試驗都取得了一定的成功,積累了一定的經(jīng)驗。
  
  但在目前很多國外工程的設計中,由于當?shù)仉娏ο到y(tǒng)比較薄弱,大面積停電的情況時有發(fā)生,因此國外的很多火電廠都要求具備黑啟動的能力,并提供黑啟動用的柴油發(fā)電機組,當無法從電網(wǎng)取得電源時應能通過柴油發(fā)電機組向電廠中的重要負荷供電來重新啟動發(fā)電機組。
  
  下面本文針對本院在國外某2×60MW火電廠工程在投標設計階段的實際情況,對該工程黑啟動方案的確定和柴油發(fā)電機組的選擇進行了深入的分析。
  
  2、黑啟動步驟
  
  電廠失電后,需馬上啟動柴油發(fā)電機組,然后啟動工藝專業(yè)的重要電動機以便重新進行發(fā)電機組的啟動,經(jīng)與各工藝專業(yè)進行配合后,確定黑啟動過程中各系統(tǒng)電動機的啟動大致分為以下幾步:
  
  1)啟動電廠的水處理系統(tǒng)和輸煤系統(tǒng),準備進行單元機組的啟動;
  
  2)停止水處理系統(tǒng)和輸煤系統(tǒng);
  
  3)啟動循環(huán)水泵;
  
  4)啟動鍋爐和閉式冷卻水系統(tǒng);
  
  5)空壓機及壓縮空氣系統(tǒng)啟動;
  
  6)啟動爐供油泵啟動、啟動鍋爐點火;
  
  7)機組潤滑油系統(tǒng)啟動;
  
  8)EH油系統(tǒng)啟動;
  
  9)循環(huán)水系統(tǒng)啟動;
  
  10)凝結(jié)水系統(tǒng)啟動;
  
  11)給水系統(tǒng)啟動;
  
  12)鍋爐燃油系統(tǒng)啟動;
  
  13)風煙系統(tǒng)啟動,包括引風機,一次風機,二次風機和高壓流化風機;
  
  14)汽輪機投軸封;
  
  15)汽輪機抽真空;
  
  16)爐膛吹掃;
  
  17)給煤機投入;
  
  18)鍋爐點火;
  
  19)鍋爐升溫升壓;
  
  20)汽輪機沖轉(zhuǎn)升速。
  
  3、柴油發(fā)電機組的選擇
  
  3.1計算負荷
  
  由上述黑啟動步驟可知,當水處理系統(tǒng)和輸煤系統(tǒng)運行結(jié)束后,再啟動其它的輔助系統(tǒng),由于水處理系統(tǒng)和輸煤系統(tǒng)的電負荷相對比較小,因此在計算柴油發(fā)電機的容量時,可不計入,zui大的同時運行的廠用電負荷如下表所示:
  
  表一黑啟動zui大廠用電負荷統(tǒng)計表
  
  3.2柴油發(fā)電機容量選擇
  
  根據(jù)《火力發(fā)電廠廠用電設計技術(shù)規(guī)定》DL5153-2002要求,柴油發(fā)電機組容量按下述條件進行選擇計算:
  
  1)柴油發(fā)的連續(xù)輸出容量應大于柴油機的zui大計算負荷。即應滿足:
  
  Se≥Sc(3.1)
  
  式中:Se-柴油發(fā)電機額定容量(kVA);
  
  Sc-柴油發(fā)電機組的zui大計算負荷(kVA)。
  
  由表一可知,Sc為4922kVA,因此,Se應大于4922kVA,若選擇柴油發(fā)電機的功率為2000kW,功率因數(shù)為0.8,則柴油發(fā)電機的額定容量為2500kVA,需選擇2臺即可滿足要求。
  
  2)柴油發(fā)電機帶負荷起動zui大一臺電動機時過載能力校驗。
  
  發(fā)電機在熱狀態(tài)下,能承受150%Se,時間為15s,即:
  
  3.2
  
  式中:PDM-zui大容量電動機額定功率(kW);
  
  Kq-zui大容量電動機的起動電流倍數(shù),本工程為電動給水泵1600kW,可取6;
  
  K-換算系數(shù),可取0.8
  
  則:
  
  若選擇柴油發(fā)電機的功率為2000kW,功率因數(shù)為0.8,則柴油發(fā)電機的額定容量為2500kVA,需選擇5臺可以滿足zui大容量電動機的啟動要求。
  
  綜上所述,本工程需選擇5臺柴油發(fā)電機能滿足黑啟動要求。
  
  4、結(jié)論
  
  火電廠的黑啟動問題對于我院來講還是一個全新的課題,目前國內(nèi)火電廠的設計基本不考慮黑啟動用的柴油發(fā)電機組,但對于國外工程來講,一般招標文件都要求考慮黑啟動方案的設計,因此,本文針對本院某一國外工程在投標設計階段的實際情況,對黑啟動問題進行了深入地研究,并為今后國外工程中黑啟動方案的設計提供了參考依據(jù),具有一定的實際意義。

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