孤网运行下的解列减载方案

印尼 INDORAMA 2X30MW 工程 解列和减载方案设计及实施经验 马洪涛 1 周文平2 1 中国华电工程 集团 有限公司 北京 2 国电南自电网稳定控制有限责任公司 江苏 南京 摘要 摘要 电力系统的频率和电压是反映电网有功功率 无功功率是否平衡的重要质量指标 在事故和异常运行情况下 电力系统会出现严重的有功和无功功率失衡 造成系统频率和 电压下降或升高 直接影响供电的质量 如不及时处理 可能使事故扩大 处理不当 甚 至导致系统瓦解或崩溃 在一般的系统运行状态下 低频减载是重要而有效的手段 本文 就印尼 INDORAMA 电厂电气系统 工厂电气系统 以及印尼国家电网 PLN 电气系统 构成的局部电力网络的解列减载逻辑功能的设计特点 方案等进行介绍 是适用于并网小 电源系统 自备电站 的解列和减载功能总结 希望对以后的相关项目有所帮助 关键词 关键词 解列 减载 INDORAMA 电厂 伴随着世界电力系统向大容量 高电压和大电网互联的发展 受政治 经济 环境 技术等因素的制约 快速发展中的电网必定要走多样化电源的发展道路 随着电网中分散 式并网电源的增多 主网故障时或与主网解列后 如何保证这些分散式发电系统如自备电 厂自身的安全稳定成为一个重要问题 印尼 INDORAMA 2X30MW 电厂是印度人在普瓦卡塔开 设的化纤厂印度拉马 INDORAMA 工厂的自备电厂 是中国华电工程集团有限公司总承包 的海外项目 该电厂与印尼国家电网 PLN 相连接 在电厂建设过程中各方一直高度重 视该系统的安全稳定 制定了详细的安全稳定控制方案并加以实施 本文就该局部电力网 络的解列减载逻辑功能的设计特点 方案等进行介绍 是适用于并网小电源系统 自备电 站 的解列和减载功能总结 希望对以后的相关项目有所帮助 项目基本情况介绍项目基本情况介绍 中国华电工程 集团 有限公司 简称 CHEC 作为国际工程项目 EPC 承包商 负责 承建印度尼西亚首都雅加达附近的 INDORAMA 2 30MW 热电厂工程 本工程为新建项目 融资方为世界银行组织成员之一的 INTERNATIONAL FINANCE CORPORATION 简称 IFC 建 设规模是 2 30MW 抽凝式机组 2 150t h 煤粉锅炉 发电机变压器组单元接线方式 以 两回 20KV 电压等级的联络线线与 PT INDORAMA SYNTHETICS TBK 简称 IRS 工厂现有的 20KV 配电系统联网 两个工厂配电装置之间距离 500 米 工厂现有 70 20KV 户外变电站 1 座 70KV 侧是印尼国家电力公司电网系统 简称 PLN 变电站设置 70 20KV 等级 25MVA 有载调压变压器和 22MVA 有载调压变压器各 1 台 工厂内的配电系统电压等级为 20KV 6 3KV 和 380V 其电源除引自 70KV 变电站外 工厂 内还有 6 台 6KV 3600KVA 柴油发电机组和 2 台 380V 1500KVA 柴油发电机组联合供电 项目电气技术特点介绍项目电气技术特点介绍 一 电压等级和接地方式 一 电压等级和接地方式 20KV 系统 直接接地系统 单母线分段接线 户内布置 开关柜方案 电厂与工厂 20KV 系统之间通过双回电缆线路连接 每回出线具备送出电厂两台机组扣除厂用电 后的全部发电功率的能力 6 3kV 厂用系统 电阻接地系统 40 100A 两台机组的高压厂用变压器采用暗备 用接线 380V 厂用系统 直接接地系统 每台机组设置两台低压厂用变压器 暗备用接线 380V 公用系统 直接接地系统 输煤 循水 水源地分别设置两台低压厂用变压器 暗备用接线 发电机中性点 接地变压器带二次接地电阻 15KVA 0 4 二 解列减载的技术要求二 解列减载的技术要求 1 业主要求 EPC 总承包商完成以下工作 a 当印尼国家电力公司 PLN 电力网络发生的频率和电压扰动 波及 INDORAMA 工厂生产时 或者工厂配电装置与 PLN 间的联络线发生短路等故障 情况下 实现在工厂 20KV 电气系统与 PLN 系统间的快速解列 grid islanding 功 能 b 解列后 自备电站的机组具有直接带 INDORAMA 电厂和化工厂负荷继续运行 孤网运行 当机组不能满足工厂负荷需求时 或者工厂负荷有较大波动时 完成对工厂负荷的分轮减载 load shedding 功能 2 孤网运行容易引发的电气系统问题列举如下 电网电压 频率波动比较大 厂用电供电可靠性降低 很容易全网停电 机组面临 黑起动 的可能 机组很容易发生突然出现甩负荷 负荷突增现象 机组启动频繁 3 设置解列减载功能的目的和要求分析 基于孤网运行方式 必须设置一个考虑周全的减载方案 才能满足工厂的安全生 产 因此 该解列减载装置必须满足下列要求 a 在各种运行条件和过负荷条件下均能有效防止系统电压和频率下降到危险点以 下 b 在较短时间内使频率恢复到正常值 不出现超调或悬停 c 切除的总负荷应尽可能小 d 整个方案的投资费用尽可能低 4 国内外电力系统频率允许设定值的对比 4 1 根据印尼国家电网的要求 EPC 合同中对电厂和工厂电气系统的频率运行范围 和时间规定如下 如果电力系统的频率波动范围在 48 5 51 0Hz 以内 要求汽轮机能 够连续运行 不发生任何故障 如果频率波动超过这个范围 限制时间如下表要求 频率 Hz 累计允许运行时间 每年 分钟 允许运行时间 每次 秒 51 53030 51 51 5180180 48 5 51连续连续 48 48 5300300 47 5 486060 47 51010 4 2 根据 IEC34 标准的规定 电网在不同频率条件下允许运行时间要求如下 允许运行时间 频率 Hz 每年累计时间 分钟 每次允许时间 秒 51 51 53030 50 5 51 180 180 48 5 50 5连续 48 48 5300300 47 5 486060 47 47 51020 4 3 根据国内 DL T684 1999 大型发电机变压器继电保护整定计算导则 大型汽轮 发电机组对频率异常运行的要求如下 频率 Hz 累计允许运行时间 每年 分钟 允许运行时间 每次 秒 51 53030 51180180 48 5 50 5连续连续 48300300 47 56060 47 01010 注 上表所列发电机允许频率偏差范围 以及允许的持续和累积时间 可以用来作为 对新机组基本性能的要求 也可作为频率继电器制造厂家确定其产品的定值范围的依 据 5 可以看出 印尼电网对频率高频段的要求高于 IEC 和国内标准 相当于电力系统 提高了对发电机组和其他电气设备承受能力的要求 综合考虑 根据 EPC 合同要求 采用定制生产的解列减载装置 国电南自电网稳定控制有限公司生产的 SSD540C 型 电网微机解列及减载装置升级版 该装置根据 INDORAMA 工厂 20KV 受电及配电 回路的不同负荷要求设计制造 对解列减载设备要求当系统频率在 47 52Hz 间变化 时 解列减载装置能正常工作 该装置比普通解列减载装置多设置 10 个出口 运行 方式根据 INDORAMA 工厂与电网连接的 2 条线路 2 个发电机运行状态 电厂与工 厂间 2 条线路的运行方式设置 各种运行方式通过控制字投入 退出实现 6 广义上 该解列减载装置的逻辑原理可以用于并网小电源系统 自备电站 的解 列和减载 不仅具有常规的滑差解列 低频过负荷解列 方向接地和相间故障解列 过频过压解列 低频低压解列等解列功能 同时还具有解列后减载的功能 能够避免 解列后小电源系统的频率电压异常引起的小电源系统全面崩溃等事故的发生 三 解列减载功能描述三 解列减载功能描述 1 解列逻辑判断条件 S1 低频滑差解列 高频滑差解列 频率降低且频率滑差大于定值 或者频率升高且 滑差大于定值 解列系统 S2 低频过负荷解列 当并网电源向系统外送功率 若频率降低 解列系统 S3 方向相间或接地故障解列 当并网线路发生接地方向或相间方向故障且有一相电 压低于电压定值 解列系统 相间方向和接地方向的延时满足反时限方程 Tms It 为提高装置的可靠性 计算出的延时若小于 50ms 以 50ms 计 方向相间的正向动作区为 90 arg UBC IA arg UCA IB arg UAB IC 30 方向接地的正向动作区为 18 arg 3I0 3U0 180 S4 S7 低频 低压 过频 过压解列 当系统低频 低压 过频 过压时 经过相应的延时解列系统 P1 解列闭锁逻辑 当机组全部停机或并网线路全部断开 装置将解列功能闭锁 t 1 2 Hz S 母线 或联络线 频率母线 或联络线 频率 51 Hz OR 外送功率外送功率 15 MW且延时且延时 0 3 S 频率频率 0 3 S TMS 0 15 任一相低电压任一相低电压 27 80 频率频率 2 Sec 延时延时 0 2 Sec 电压电压 1 Sec 电压电压 115 延时延时 0 2 Sec S3 S4 S5 S6 S7 用用Ia Ib Ic 3I0判别接地方向过流 判别接地方向过流 I0 10 TMS 0 125 2 NanJing Guodian Nanzi Grid Stability Control CO Ltd Abstract The voltage and frequency of power system are important guide line which can reflect the balance of active power and reactive power of the grid If any accident or abnormal condition happened active power and reactive power will be unbalanced it will impact the power quality because the voltage and frequency of power grid will raised or fell The accident will be extended to all power system in case delay disposal power system will be collapsed or fell apart in case wrong disposal Grid islanding and load shedding is significant and effective method in normal power system operation The report introduce the design characteristic logical scheme of electrical Grid islanding and load shedding system based on the small power grid composed by the INDORAMA Captive Power Plant power system INDORAMA SYNTHETICS TBK power system and Indonesia power grid PLN and it is applic