9E级燃机电厂中的黑启动负荷浅析

　　摘要：本文对电厂的黑启动负荷进行统计和分析，通过计算选择出合理的黑启动柴油发电机容量。
　　关键词：黑启动，负荷，计算，电厂
　　引言
　　随着近年来电网规模的不断扩大和电网结构的改善,电网的稳定运行水平有了显著提高。但也要考虑到电网实际运行过程中存在的不稳定因素,如多种故障的发生、继电保护的拒动和误动、灾难性天气现象的出现以及人员的误操作等等,容易引发电网解列甚至崩溃,造成大面积停电。
　　1负荷分析
　　通过对某9E级燃机电厂的负载情况进行分析，可知，一台燃机机组低压启动负载容量总计1474.7kVA，高压启动负载容量总计3332.5kVA，且系统中最大负载为一台功率1450kW的燃机启动电动机，起动电流倍数为3倍，其次为一台功率为800kW的循环水泵，起动电流倍数为5.5倍，其他负载均为相对较小的负载，因此，我们在计算发电机组功率时，可以只考虑空载投入1450kW燃机启动电动机和800kW的循环水泵时电流冲击这一种情况即可，系统其他情况对发电机组功率的要求均小于这种情况。
　　黑启动高低压负荷统计表
　　序号 名称 电压（kV） 额定容量（kW） 综合系数K 安装台数 连续台数 间断台数 工作容量（kVA）
　　1 燃机启动电动机 6 1450 0.85 1 1  1232.5
　　2 高压给水泵 6 500 1 2 1  500
　　3 循环水泵电机 6 800 1 2 2  1600
　　4 低压负荷统计(明细见黑启动低压负荷) 6 2106.76 0.7 1 1  1474.7
　　 黑启动计算容量（kVA）       4807.2
　　
　　黑启动低压负荷统计表
　　序号 名称 额定容量（kW） 综合系数K 安装台数 连续台数 间断台数 工作容量（全kVA）
　　1 燃机启动负荷 160 1 1 1  160
　　2 LNG接受气化站启动电负荷 200 1 1 1  200
　　3 天然气处理站启动电负荷 30 1 1 1  30
　　4 高压启动油泵 110 1 1 1  110
　　5 顶轴油泵 22 1 2 1  22
　　6 EH油抗燃油泵 11 1 2  1 5.5
　　7 EH油输送泵 1.5 1 1  1 0.75
　　8 凝结水泵 185 1 2 1  185
　　9 真空泵 75 1 2 1  75
　　10 闭式冷却水泵 185 1 1 1  185
　　11 仪表用空压机 75 1 2 1  75
　　12 仪表用微热再生空气干燥装置 9 1 2 1  9
　　13 原水泵 45 1 3 2  90
　　14 超滤水泵 18.5 1 4 3  55.5
　　15 高压泵 75 1 4 4  300
　　16 中间水泵 45 1 3 2  90
　　17 除碳器风机 7.5 1 2 1  7.5
　　18 除盐水泵 45 1 3 2  90
　　19 化学加药装置 26 1 1 1  26
　　20 水汽集中取样分析装置 22 1 2 2  44
　　21 补给水泵电机 30 1 3 2  60
　　22 旋转滤网 4.5 1 3 2  9
　　23 旋转滤网冲洗水泵 4.5 1 3 2  9
　　24 反应池搅拌机 0.37 1 3 3  1.11
　　25 反应池搅拌机 0.55 1 3 3  1.65
　　26 反应池搅拌机 0.75 1 3 3  2.25
　　27 加药装置 7.5 1 4 2  15
　　28 排泥泵 18.5 1 4 2  37
　　29 浓缩脱水一体机 18.5 1 1 1  18.5
　　30 水平无轴螺旋输送机 1.5 1 2 2  3
　　31 服务水泵电机 45 1 3 2  90
　　32 热控负荷 100 1 1 1  100
　　 黑启动计算容量（kVA）      2106.76
　　
　　2系统基本概况及要求
　　2.1系统负载总容量：4807.2kVA
　　2.2燃机启动电动机容量：1450kW
　　2.3燃机启动电动机起动方式：软起动
　　2.4燃机启动电动机起动电流倍数：3倍
　　2.5循环水泵电动机容量：800kW
　　2.6循环水泵电动机起动方式：直接启动
　　2.7循环水泵电动机起动电流倍数：5.5倍
　　2.8燃机启动电动机及循环水泵电动机起动时系统允许最低压降：25％
　　2.发电机组容量计算
　　公式一（全部负载正常运行时发电机组容量计算）
　　Se1≥4807.2（kVA）
　　Pc=Sc*COSφ=4807.2*0.86=4134.19kW
　　其中：Se1－柴油发电机组的额定功率（kVA）；
　　COSφ－负载功率因数,取0.86；
　　公式二(根据发电机短时过负荷能力计算发电机组容量)
　　Se2≥{Se1+[(1.25Kq-K)×PDm]}/1.5
　　其中:Se2－柴油发电机组的额定功率(kVA)；Se1－全负载定常运行时总容量，取公式一的计算结果（kVA）；Kq－起动电流倍数；
　　K－常数，取0.8；
　　PDm－最大电动机额定功率（kW）；
　　所以：Se2＝{4807.2+[(1.25×5.5-0.8)×800]}/1.5=6444.8kVA
　　公式三（根据加载时允许的电压降决定发电机组容量的计算）
　　Se3≥PDm×Kq×X'd×Um/[(1-Um)×COSφ]
　　其中：Se3－柴油发电机组的额定功率；COSφ－负载功率因数；PDm－最大电动机额定功率（KW）；Kq－起动电流倍数；X'd－发电机的暂态电抗，这里取0.218；Um－系统允许的最低电压；
　　所以：Se3＝800×5.5×0.218×75%/[(1-75%)×0.86]=3346.05kVA
　　公式四（柴油机的首次加载能力计算）
　　P≥2.5×Kq×PeD×COSφ1
　　其中：P-柴油机有功功率；Kq－起动电流倍数；PeD－初始投入负荷的额定功率（kW），在此采用较为严格情况，取PeD=PDm；COSφ1－负载起动功率因数；P≥2.5×5.5×800×0.25=2750kW
　　综上所述，柴油发电机组容量至少应大于6444.8kVA，有功功率至少应大于4134.19kW，
　　3发电机组选型
　　根据机组容量计算结果，我们选择以下方案。选择3台常用功率为1800kW/2250kVA的柴油发电机组。
　　4发电机组功率校验
　　4.1校验柴油机有功功率：由计算结果可知，系统起动所需最大有功功率为4134.19kW，而方案中所选机组的功率为1800kW，由3×1800>4134.19可知，所选方案满足负载起动时系统所需有功功率的要求。
　　4.2压降水平校核
　　4.2.1根据发电机功率计算母线压降
　　其中：Um－系统允许的最低电压水平（计算值）；
　　Se－修正后的发电机功率,取Se=3×2250=6750kVA；
　　Kq-起动电流倍数,取K=3；
　　PDM－最大负载额定功率,取PDM=1450KW；
　　X'd－发电机的暂态电抗,根据选定发电机的参数取X'd=0.218；
　　所以：Um＝Se/(Se+1.25Kq×PDM×X’
　　＝6750/(6750+1.25×5.5×800×0.218)＝84.9％即系统电压降低15.1％，满足系统压降的要求
　　4.2.2根据堵转容量校验母线压降P=Pm×K/COSφ
　　其中:P-负载堵转容量(kVA)；
　　Pm－负载额定功率；
　　COSφ－负载功率因数；
　　K－起动电流倍数；
　　所以：P=1450×5.5/0.86=9273kVA
　　根据所选发电机及堵转容量，根据软件模拟加载计算，当最大电动机起动时的系统压降为18%，满足系统压降的要求。
　　5黑启动注意问题
　　5.1保厂用电机组和黑启动机组应取自不同单元，避免相互影响；
　　5.2线路的高频保护必须投跳；黑启动机组加减处理视负荷送出情况而定，值班员应予密切关注并跟现场说明是黑启动，黑启动机组允许其调频、调压。
　　6结束语
　　通过以上计算，我们知道，选用3台常用容量为1800kW的发电机能满足电厂黑启动的要求。具有自启动能力的水电机组是黑启动的最好电源。今后的发展：如何保证在失去厂用电的情况下在最短的时间内能够开启机组，重新恢复厂用电源和对系统进行送电是电力系统研究和关注的焦点。
　　参考文献
　　[1]发电厂《125Mw汽轮机运行规程》

《9E级燃机电厂中的黑启动负荷浅析》

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