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瞬间甩负荷快控汽门(快关)保护概念简介

2024/4/25 9:48:26发布3次查看
在电网故障甩负荷的瞬间,利用汽机进汽调节门快速控制(fastvalving)来提高电力系统暂态稳定的保护措施,也有称为阀门超前动作(earlyvalveactuationeva)。
汽轮发电机在电网运行中发出的电功率可由公式pg=[eu/(xd,+xc)]sinδ确定。式中pg为发电机可发出的电功率e为发电机励磁感应电动势,u为电网电压,xd’为发电机宜轴同步电杭,xc为发电机外部系统阻抗。δ为发电机励缘感应电动势超前于发电机端电压的时间相位角,称发电机功角。该公式说明:当发电机励磁恒定,电网电压和频率不变时,系统阻抗xc越大,可发出的电功率越小(可假定xd’不变)。而功角大小表征在上述条件一定的情况下发电机产生电磁功率的能力。δ=90。时出现zui大电磁功率。可用功角特性曲线图(图1)说明电网故障前后瞬间发电机功率与功角的变化。正常运行时,发电机输出电功率pg1,与汽轮机的机械功率pt相等,为功角曲线i,功角为δl,在a点稳定运行。电网故障时(例如短路发生),系统等值阻抗增加,功角特性曲线变为ⅱ,由于发电机功角瞬间未变化,发电机功率降至pg2,而汽机的机械功率pt不可能突变,转子在pt—pg2的作用下加逐,功角增加,输出功率沿曲线ⅱ上升。若达到c点故障切除,(例如一条故障线路切除),系统等值阻抗减小,(比正常时阻抗仍大),功角曲线为ⅲ,此时功角为δ2:,而对应输出功率为pg3,因pg3>pt,又使转子减速。由于转子具有惯性,在机械功率与电功率的作用下将要经过多次摇摆才能稳定,即在e点又处于平衡状态。能否zui终稳定平衡下来决定了减速面积edgf大于加速面积abch,这是电网故障时系统稳定的判据。发电机的功率摆动将造成电网的不稳定当加速面积太大,摆动超过j点发电机失步将切机。(面积fgj为考虑减速面积有一定裕量)。曲线ⅱ和ⅲ是电网结构确定的,不同故障和切除后的状态确定了对应情况下的等值阻xc。通过对系统的分析能看出在不同情况故障情况下能否满足稳定的判据。为提高故障情况下系统的稳定,在故障切除时,将汽机机械功率以比正常调节快得多的速度减少是有效措施。即将汽机进汽调节门快速关闭一定时间,再根据要求将其开启,达到故障瞬间减少加速面积增加减速面积并保持在新的状态下稳定运行的目的。
根据电网的特点,一般情况下对汽门快控的要求可由汽机开度(对应汽机功率)与时间的关系曲线表示(图2)。图中各段时间为:tl要求在0.25秒左右(决定于汽机调节门zui快关闭时间);t2在0.2秒至2秒范围(可调);t3在1秒至10秒范围(可调)(t3与汽机调节门特性有关)。由于电网故障后新的运行状态不同,要求汽轮机快速减少负荷后恢复到不同状态,因此出现了持续快控和短时快控的要求,而持续快控又与当日寸电网负荷切除后维持在不同输出功率状态有关,一般在50%额定负荷或以下。为了实现持续快控的要求,机组配备汽机旁路系统有时也是必要的。
汽门快控可用汽机高压调节门或中压调节门实现,甚至同时快控高中压调节门,考虑到中压缸的功率约占汽机额定功率的60%,且关闭高压调门时对锅炉的汽压,汽温影响较大,一般快控只作用于中压调速汽门。
汽轮机检测电网故障的方法多用测量汽轮机机械功(可用再热蒸汽压力表征)与发电机输出功率差实现,并以此差值大小来启动快控功能。从整个电网的稳定看,宜由电网的自动装置发出指令,它可根据电网故障的部位和性质,确定电厂中装有快控功能的汽轮机那些应启动,快速关闭多少时间后再开启,和这些汽轮机zui终应将调节系统维持到多少负荷值。
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