秦山核电二厂一次调频的运行分析

随着大容量机组在电网中的比例不断增加，电网用电结构变化引起的负荷峰谷差逐步加大，用户对电能质量的要求也在不断提高。为了提高电网运行的稳定性、降低电网频率的波动和增强电网抗事故的能力，应保证电网频率在规定的范围内。电力系统运行的主要任务之一，就是对频率进行监视和控制，而发电机组具有的一次调频功能对维持电网频率的稳定起到至关重要的作用。

1  概况

秦山二厂3、4号机组一次调频通过DEH来实现，正常运行投入一次调频，投入条件为：调频死区为±6 rpm，限幅为19.8 MW；当电功率为80%（560 MW以下）时，即使转速偏差大于6 rpm，一次调频也不会动作。

2  一次调频运行分析

秦山二厂为核电机组，在任何情况下应以核安全为主，尽量减小电网对机组的瞬态影响。3，4号机组一次调频死区为±6 rpm，而浙江电网对机组的普遍要求为±2 rpm，这能保证当电网频率降低时，优先采用火电机组进行调频。只有当电网频率偏差过大（超过±6 rpm）时，3，4号机组的一次调频才开始动作，这样能尽量保证核电机组的稳态运行。

3，4号机组的运行方式为A模式，机组不调峰，带满功率运行。因一次调频而产生的机组降负荷对机组并无太大影响，因此，本文只考虑电网频率下降的情况。

2.1  超功率保护分析

3，4号机组的一次调频限幅为2.83%（19.8 MW），这一限值在机组100%满功率运行时，机组的一次调频可达到最大值。此时，机组的功率为102.83%.应避免核功率达到103%时触发C2信号，进而使控制棒无法提升，最终导致一次调频退出。但要考虑2.83%的电功率值，如果转换成核功率，当夏季机组效率较低时，比如3号机组的核功率为100%时，则电功率只有640 MW。此时，如果一次调频动作达到最大值，发电机的负荷为659.8 MW，则对应的核功率会达到103.9%.因此，在特殊情况下设置2.83%的限幅有可能使核功率超过103%，进而触发C2。但当核功率达到103%时，一次调频会自动退出，从而保证了核功率不超过103%.

2.2  超功率△T保护分析

为了防止超功率，机组设置有超功率△T保护。超功率△T有2个定值，一个为实测△T达到超功率△T的设定值时，动作为停堆、停机；另一个为C4信号的定值为超功率△T的设定值－3%，动作为产生Runback信号，汽机会以200% Pn/min的速率降负荷，每次持续0.5 s，间隔为14.5 s。

正常满功率运行时，超功率△T的设定值为107%左右，C4信号的定值为104%. 据上述分析，在夏季因机组满功率运行时一次调频动作核功率很有可能超过104%，进而触发C4信号，导致汽机快速降负荷Runback，最终机组会出现严重瞬态的情况。如果造成Runback，且一次调频不但没有改善电网频率特性，反而使电网频率进一步下降，则会得不偿失。如果一次调频导致回路切除，会使机组超功率更明显，有可能造成满功率（107%）停堆。

2013-07-05，秦山二厂3，4号机组由于电网故障一次调频动作，3号机组的核功率超过103%，C2信号触发。然而，秦山二厂1，2机组由于一次调频功能尚未投运，在此期间功率未受电网故障影响，保持稳态运行。

2.3  汽机调门的影响

为了保证汽机调门良好的调节特性，3，4号机组正常运行时限制调门开度为55%，以免调门开度过大，进而降低机组的稳定性。

当调门开度＞52%时，流量特性曲线变得陡峭，流量请求5%的变化对应调门约50%的开度。3，4号机组调门节流损失较大，开度满功率运行时，约53%，流量请求为95%，阀门流量曲线已经非常陡峭。如果此时一次调频动作，有1个流量请求突然增加，流量请求甚至会超过98%，导致调门迅速开大，严重时会导致阀门全开。这对汽机调门的运行不利，可能会使机组失去调节负荷的能力。

2.4  其他影响

高压调门开度因一次调频投切而快速开关时，蒸汽的进汽量会快速变化，使汽流发生剧烈扰动，产生汽流激振，导致汽机振动过大，最终停机。2003-01，我国某火电厂因一次调频动作而导致汽机振动过大，最终停机。

此外，一次调频动作会使机组超功率运行，对汽机叶片的应力增大。超功率运行会使燃料棒的温度变化较大，增大包壳和燃料的相互作用（PCI），进而使燃料棒破损的概率增大。

3  一次调频的运行建议

通过分析，在一次调频动作中，当核功率＞103%时，会自动退出一次调频。但考虑到调节系统的超调和测量误差，触发C4信号的可能性还是很大的。此外，一次调频会使反应堆超功率运行，对机组的瞬态影响很大，还会使包壳破损的概率提高，而对于核电机组，安全是永远处于第一位的。结合3，4号机组事件，提出以下4点建议：①最好不要投运一次调频。核电机组容量在电网中所占的比例较小，即使核电站一次调频动作，对电网频率特性的改善并不大，且会给反应堆带来瞬态影响。②如果要投运一次调频，则应充分考虑投运时机。机组功率在80%以下时投入一次调频，一次调频动作时对机组的瞬态影响较小。此外，还可增大调频死区、保证其他火电机组优先调频，以减少核电机组一次调频动作；可考虑进一步限定调频幅值，以减小超功率和甩负荷的风险。③修改DEH中的反馈逻辑。在流量请求超过98%，退出反馈时，SETPOINT设定值修改为当前电功率的实测值，这能避免因设定值为686 MW而导致超功率。④增加一次调频功能动作时的报警信号，以便一次调频动作时操纵员可及时干预。

参考文献

［1］高峰.一次调频引发的机组振动分析处理［J］.华东电力，2005（2）.

［2］魏路平.浙江电网机组一次调频问题的分析研究［J］.浙江电力，2004（1）.

［3］王玉辉.火电厂一次调频问题分析研究［J］.广西电力，2011（8）.

〔编辑：张思楠〕