汽轮机阀切换操作不当引发的电网低频振荡分析

　　引言

　　云南某电厂汽轮机为亚临界、一次中间再热、单轴、双缸、双排汽、反动凝汽式汽轮机，具有较好的热负荷和变负荷适应性，采用数字式电液调节(DEH)系统。机组能在冷态、温态、热态和极热态等不同工况下启动，并可采用定压和定压-滑压-定压运行方式中的任一种方式运行。调峰运行时宜采用定压-滑压-定压运行，滑压运行的范围是30%-95%的经济连续出力ECR(Economic Continuous Rating)负荷。新蒸汽从下部进入置于该机两侧的2个固定支承的高压主汽调节联合阀，由两侧各3个调节阀流出，经过6根高压导汽管进入高压缸喷嘴室，通过各自的喷嘴组流向正向的冲动式调节级，然后返流经过高压通流部分的12级反向的反动式压力级后，由高压缸下部两侧排出进入再热器。

　　一、低频振荡的来由

　　目前，大容量机组普遍采用快速励磁系统。此举虽然增加了电力系统静态稳定和暂态稳定，但也因系统阻尼减弱而可能产生动态不稳定，即振荡失步问题。PSS即电力系统稳定器，它作为励磁系统的一个附加单元，应用其后不但可以消除快速励磁系统可能产生的负阻尼，而且可以提供正阻尼，使系统运行更加稳定。目前，国内生产的大容量机组基本都具有PSS功能。2003年2月23日和3月6日、3月7日南方电网先后发生5次频率为0.4Hz低频振荡，根据事后的仿真分析，在某些电网运行方式下系统的弱阻尼是造成电网低频振荡的主要原因，而投入大机组的PSS并合理地整定其参数是解决该问题的主要措施。

　　二、云南电网低频振荡事件分析

　　2.1 事发前电网运行概况

　　2008年4月21日，云南电网与南方电网通过500kV罗百双线联网运行，500kV罗马线停运检修。云南省内500kV网架除500kV宝峰玉溪I回线和玉溪墨江I回线停运检修外，主网其他500kV线路均正常运行。在10:25:00左右，云南全网发电出力约8770MW，省内负荷约7050MW，经500kV罗百双线送往广东的电力有950MW。其中，云南某电厂开两机运行，分别通过220kV红唐双线并入500kV红河变运行，其中，1号机组满负荷300MW运行，2号机组带负荷15OMW左右。全网各厂站PSS装置均按要求随机投入运行。

　　2.2 事件的发生

　　2008-04-21T10:28:02-10:34:05电网发生低频振荡，在南方电网各主要送出断面线路上均不同程度有所反映，振荡持续时间约6min3s ，振荡频率0.36-0.38Hz。云南电网内振幅最大的线路是500kV罗百双回线(500kV罗马线停运)，最大振荡幅值达231.9MW，其次为该电厂的2号机组，最大振荡幅值达66.6MW。

　　2.3 事件发生的经过

　　该厂2号机组在10:26:00-10:35:00期间，进行正常的汽机“单阀”切为“顺阀”运行时，由于机组运行工况控制不佳，主蒸汽压力参数高(16.76MPa) , 而所带负荷低，GV阀位给定过小(39.64%)，切换过程中GV阀位给定值落入39.5%-40.5%不灵敏区，造成阀门波动，尤其是GV4、GV5波动大，导致负荷波动(电厂监控系统显示机组负荷在142-165MW之间波动)。由于系统阻尼相对比较弱，2号发电机组以0.38Hz的频率持续功率波动，机组对电网产生一个持续的强迫扰动，该扰动的频率与电网的某个振荡模式(电网分析云南、贵州对广东存在约0.4Hz的振荡模式)比较接近，诱发电网产生低频振荡。