Установление соответствия энергоблоков на базе авиационных двигателей требованиям к общему первичному регулированию частоты

Автор: Степанов В.В. - начальник отдела систем управления  ООО «Силовая электроника» (Stepanov@sil-el.ru)

В 2014 году на 16 газотурбинных энергоблоках мощностью 12,0 МВт и 4 газотурбинных энергоблоках мощностью 25,0 МВт производства ОАО «Авиадвигатель» специалистами ООО «Силовая электроника» совместно с ООО «Спутник-Энергетика» были выполнены работы по проверке на соответствие энергоблоков «Техническим требованиям к генерирующему участников оптового рынка» в части общего первичного регулирования частоты (ОПРЧ). Испытания проводились на электростанциях ОАО «Сургутнефтегаз» и ОАО «Лукойл».

Требования ОАО «СО ЕЭС» к участию в ОПРЧ

Все генерирующее оборудование должно участвовать в общем первичном регулировании частоты.

Для участия в ОПРЧ генерирующее оборудование должно соответствовать следующим требованиям:

· зона нечувствительности не должна превышать 0,05 Гц;

· статизм первичного регулирования должен находиться в пределах 4,0–5,0%.

Регуляторы активной мощности, установленные на генерирующем оборудовании, должны быть оснащены частотными корректорами;

· «мертвая полоса» первичного регулирования в регуляторах активной мощности не должна превышать (50,000±0,075) Гц.

Не допускается блокировка действия регулятора частоты вращения турбины со стороны регулятора активной мощности.

Для недопущения препятствия действию регулятора частоты вращения турбины со стороны регулятора активной мощности генерирующего оборудования настройки его частотного корректора должны быть согласованы с характеристиками регулятора частоты вращения турбины.

При первичном регулировании технологической автоматикой генерирующего оборудования в пределах регулировочного диапазона должно быть обеспечено поддержание требуемого регулятором частоты вращения турбины значения первичной мощности.

При отклонениях частоты, когда требуемое регулятором частоты вращения турбины значение первичной мощности выходит за пределы регулировочного диапазона, во избежание действия технологических защит на отключение основного и вспомогательного оборудования технологической автоматикой должно обеспечиваться сохранение параметров основного и вспомогательного оборудования в пределах допустимых значений.

Групповые регуляторы активной мощности не должны допускать блокировки действия регуляторов частоты вращения турбин и регуляторов активной мощности с частотными корректорами.

В устройствах, обеспечивающих участие генерирующего оборудования в первичном регулировании частоты, должны использоваться только измерения частоты вращения турбины.

При скачкообразном изменении частоты изменение активной мощности генерирующего оборудования в процессе первичного регулирования должно носить апериодический характер. При этом в квазиустановившемся режиме отклонение фактической мощности генерирующего оборудования от требуемой величины задания активной мощности должно быть не более ±1% от номинальной мощности генерирующего оборудования.

Для участия в ОПРЧ маневренные характеристики генерирующего оборудования ТЭС должны удовлетворять следующим требованиям:

· при отклонении частоты, вызывающем необходимость реализации первичной мощности (на загрузку или разгрузку) величиной 10 % и менее номинальной мощности генерирующего оборудования, должно обеспечиваться гарантированное участие генерирующего оборудования в ОПРЧ в пределах регулировочного диапазона. При этом в случае скачкообразного отклонения частоты при величине требуемой первичной мощности 10 % и менее номинальной мощности генерирующего оборудования должна обеспечиваться:

· реализация не менее половины требуемой первичной мощности за время не более 15 с;

· реализация всей требуемой первичной мощности за время не более 5 мин.;

· в случае скачкообразного отклонения частоты при величине требуемой первичной мощности более 10 % номинальной мощности генерирующего оборудования в пределах регулировочного диапазона должна гарантированно обеспечиваться реализация первичной мощности величиной 10 % номинальной мощности генерирующего оборудования с динамикой не хуже указанной предыдущем пункте;

· реализация первичной мощности величиной более 10 % номинальной мощности генерирующего оборудования в пределах регулировочного диапазона, а также реализация первичной мощности за пределами регулировочного диапазона, должна быть обеспечена с максимальными величинами и скоростью, определяемыми техническими возможностями генерирующего оборудования, режимами его работы и технологической автоматикой.

Проверка готовности генерирующего оборудования ТЭС к участию в ОПРЧ должна осуществляться путем проведения контрольных испытаний.

По результатам контрольных испытаний формируется отчёт, который утверждается техническим руководителем электростанции и направляется в СО на подтверждение соответствия генерирующего оборудования ТЭС Техническим требованиям.

 Содержание и порядок выполнения работ

·   доработка алгоритмов регулирования активной мощности и частоты САУ ЭГЭС;

·   корректировка прикладного программного обеспечения САУ ЭГЭС (выполнены ООО «Спутник-Энергетика»);

· разработка программы испытаний Объекта для реализации функций участия электростанции в общем первичном регулировании частоты в энергосистеме;

· проведение испытаний. Результаты испытаний оформлены в виде технического отчета с приложением необходимых графических материалов.

Доработка регулятора активной мощности, реализованного в составе САУ ЭГЭС, выполнялась в части его оснащения частотным корректором. Коррекция задания по активной мощности производилась на основании отклонения измеренной частоты вращения турбины за пределы «мертвой полосы» первичного регулирования. В канал регулирования частотного корректора подключен возмущающий сигнал по частоте для обеспечения возможности выполнения контрольных испытаний. Предусмотрена возможность включения/отключения частотного корректора, подключения/отключения возмущающего сигнала. Системой мониторинга обеспечивается регистрация срабатывания частотного корректора и его основных параметров.

Работа частотного корректора согласована с заданием по активной мощности от системы ГРАМ и заданием оператора АСУТП.

Для обеспечения динамических требований при подготовке к контрольным испытаниям на некоторых энергоблоках увеличено быстродействие регуляторов скорости, реализованных в блоках управления двигателем.

Контрольные испытания проводились по согласованной РДУ программе для двух диапазонов нагрузок:

·  при 90 % номинальной мощности;

·  вблизи нижнего предела регулировочного диапазона при 20-25% номинальной мощности.

На основании предоставленных пояснительных записок по испытаниям выданы рекомендации и получены подтверждения от «СО ЕЭС» о регистрации типа энергоблоков «генерирующее оборудование, готовое к участию в ОПРЧ».

          В отчетах представлены следующие материалы:

технические характеристики ГТЭС; технические  характеристики основного оборудования энергоблока ЭГЭС; данные по системам автоматического управления мощности электростанции; краткое описание проведенных испытаний; программа  испытаний; графики переходных процессов.