发电机并网与升负荷技术

◎周海涛

一、单元机组并列

单元机组并列是把汽轮发电机组并入电网的操作过程。汽轮发电机组转速达到额定值后，经检查确认设备正常，完成规定试验项目，相应的电气保护装置投入后，就能进行发电机的并网操作。机组的并网操作采用准同期法，避免非同期并网。

发电机与系统并网时要求主开关合闸时无冲击电流，并网后方可保持稳定的同步运行。因此，准同期法并网要满足待并网的发电机与系统电压相等、电压相位一致和周波相等三个条件。若电压不等。其后果是并网后发电机与系统间有无功性质的冲击电流出现；若电压相位不一致，会产生较大的冲击电流，使发电机烧毁或使发电机端部受到电动力作用而损坏；若频率不等，会产生拍振电压和拍振电流，在发电机轴上产生力矩，发生机械振动，可能使发电机并入电网时不能同步。准同期法并网的优点是发电机无冲击电流，对电力系统无影响。

准同期法分为自动准同期、半自动准同期和手动准同期三种。调整汽轮发电机组的转速、调整发电机变压器组出口的电压以及合主开关三相操作全部由运行人员手动操作的即为手动准同期；三项操作全部由自动装置来完成的，即自动准同期；三项操作中有一项以上为自动装置完成的称为半自动准同期。

现代大容量机组通常都采用自动准同期法并网，在系统控制方式中投“自动同期”方式，自动装置可以按系统的频率检查待并网发电机的转速，并且发出调节脉冲来调节待并网发电机的转速，使它达到比系统高出一个预先整定的数值，再检查同期回路便开始工作，这些是由发电机自动准同期装置来完成的。在待并网发电机以一定的转速向同期点接近时，由电压自动凋整装置通过调节转子励磁回路的励磁电流来改变发电机电压，在待并网发电机电压与系统电压相差±10%以内时，它就在一个预先整定好的提前时间上发出合闸脉冲，合上主断路器，使发电机与系统并列，并网成功。

二、升负荷至额定值

对中压缸启动机组，初负荷暖机结束后要进行切缸操作。即由中压缸进汽方式切换为高压缸进汽方式，高排逆止门释放，一般要在切缸后负荷厂暖机20min左右，以使蒸汽温度和高压缸温度较好匹配。

初负荷暖机后。选定目标值和升负荷率进行升负荷的操作。机组升负荷，实质上是增加汽轮机的进汽量。主要靠加强锅炉燃烧增大锅炉蒸发量。主蒸汽压力也相应提高。确保稳定的升负荷，也可能避免通流部分蒸汽流量增加过快，导致高压外汽缸及其法兰跟不上转子的加热，造成正胀差超过允许值。

因其蒸汽压力和温度随着负荷的增加而提高，汽轮机金属温度也随之升高。一般而言汽轮机金属温度的升高速度与负荷增加的速度成正比。所以，在升负荷过程中，控制金属的温升率即控制汽轮机升负荷的速度。允许升负荷的速度取决于最危险区域金属的允许升温速度。

随着机组负荷的增加，根据规程要求，必须进行锅炉一次风机和磨煤机启动并投入煤粉，倒电动泵运行为汽动泵运行，停除氧器再循环泵，以及关闭蒸汽疏水，倒轴圭打气源，辅助汽源的倒换、电气倒厂用电等操作。

汽压的升高，蒸汽的性质与水日趋接近，其溶盐能力也迅速增强。为控制蒸汽品质，必须严格限制锅炉水中的含硅量。所以，启动中安排几个不同的压力段进行锅炉水的连续定压排放，即洗硅。只有待锅炉水质已达到下一压力级的含硅量时，锅炉才允许继续升压。在洗硅过程中，锅炉要进行燃烧率控制。

要尤其注意高压加热器、低压加热器、汽动给水泵的启动。高、低压加热器都能随机启动，高压加热器也可在60MW负荷下定压投入，而这时要注意控制高压加热器升温率。采用汽动给水泵的机组，在四段抽汽压力足够时就可投入汽动泵运行，以及早停下电动给水泵做备用，以降低厂用电率，提高机组经济效率。

三、单元机组启动过程中注意事项

1.机组启动要根据启动曲线进行，进行升温升压率控制。

2.在汽轮机冲转、切缸、并网、升负荷等过程中，要严密监视汽包水位。在水位自动调节失灵，要改为手动调整，需要时要用定排作为辅助控制手段。

3.在升压过程中加强与化学联系，在炉水含硅量超过标准时，要停止升压。增加排污次数，或降低汽压运行，直到炉水含硅量满足要求时才能重新升压。

4.制粉系统投入后要检查煤粉着火情况，在煤粉无点燃时，要停运对应的煤粉燃烧器，等加强燃烧后再投粉。在锅炉负荷小于50%BMCR时煤粉燃烧器的点火仅能利用其对应的油枪，不得借用邻近煤粉燃烧器进行点火。

5.每项自动装置投运后，都必须检查其控制功能正常，不然，要改为手动调整，并及时检查原因后投入自动。

6.升速及升负荷过程中，进行每一步操作时都要检查TSI系统无报警，如不正异常，处理后才能进行后续操作。

7.发电机并列后，负荷带到50%额定负荷和满负荷时，技术人员要对发电机本体及一次回路、励磁回路、主变压器、厂高压变压器本体进行精细的检查，无异常报警。

四、中压缸启动技术

1.缩短了冲转至带负荷的启动时间。由于汽轮机冲转前对高压缸进行倒暖，这样，在启动初期启动速度不受高压缸热应力和胀差的限制；同时，由于高压缸不进汽做功，在同样的工况下，进入中压缸的蒸汽流量大，暖机更充分迅速，从而缩短了冲转至带负荷的时间。

2.提前越过脆性转变温度。启动初期，仅中压缸进汽。进汽量较大，使高压转子和中压转子尽早越过低温脆性转变温度，提高机组高速运转的安全可靠性。

3.汽缸加热均匀。中压缸启动时，高中压缸加热均匀，温升合理，汽缸易于胀出，胀差小。与常规的高中压缸联合启动方式相比，尽管多了一个切缸操作，而从整体上能提高启动的安全性和灵活性。

4.对特殊工况具有良好的适应性。主要体现在空负荷和极低负荷运行方面。机组在并网前或并网中，经常遇到要在额定转速下长时间空负荷运行的情况，在采用高中压缸联合启动方式时，即使是在冷态启动，也可能带来诸如高压缸超温等方面的问题。采用中压缸启动方式。只要关闭高排逆止门，维持高压缸真空，汽轮机即可安全长时间空负荷运行；汽轮机在极低负荷下运行时，采用中压缸进汽方式，只要打开旁路，隔离高压缸，就能保持长时间安全地运行；电力系统故障时，在单机带厂用电的条件下，也可以采用该方式运行，这样，如果事故排除后，就可以迅速重新带负荷。