发电机组并网与孤网运行的技术特点分析

民营科技

2011年第1期26MYKJ 科技论坛

发电机组并网与孤网运行的技术特点分析

梁万秋

（迁安市九江煤炭储运有限公司，河北迁安064400）

1发电机组的正常运行方式

火力、风力发电厂及各企业自备电厂的发电机正常运行方式分为并网运行和孤网运行两种方式。两种运行方式的运行技术特点不同，而且差异较大。

2发电机组并网运行的技术特点

2.1并网的定义

发电机组并网运行是指发电机组与外部常规电网连接并联运行，可以用电缆直接连接或经过升压变压器连接。并网运行可分为“普通并网”和“并网不上网”两种。

1）普通并网运行的发电机组可以向外部电网输送多余的电能功率；2）并网不上网的机组则严格禁止发电机组的电能功率外送，即只能是从外部电网用电，因此，发电系统的“并网不上网”是指发电系统虽然与外部常规电网并网但其所发电量由企业全部自用，即所发电能并不传输到外部电网使用。

2.2发电机并列条件

发电系统的汽轮发电机一般选用的是同步发电机，同步发电机要投入电网并网运行。必须满足以下几个条件：

1）发电机的电压应与电网系统的电压大小接近一致，误差不超过±5%；2）发电机的频率应和电网系统的频率接近一致，误差不超过±0.2Hz，以发电机频率稍高于电网频率为好；3）发电机的相位应和电网系统的相位接近一致，相位差不超过±10°。4）发电机的相序和电网系统的相序必须一致。

2.3并网的方法

并网的方法有两种，一种称为准同期法，另一种称为自同期法。目前广泛采用技术先进、安全可靠、精度高的现代同步指示装置和自动化并联装置实现准同期法并网。所谓准同期法是指同步汽轮发电机与外部电网并网时，调节其电压、频率及相位角，使待并发电机的电压、频率及相位角尽可能与外部电网一致，达到并联运行投入的条件，减少系统震荡。

2.4选择合适的并网电压

我国常用的电压等级一般有10kV、35kV和110kV，发电系统的发电机组一般都是与110kV电压等级以下的外部常规系统并网，选择适当的并网电压是为了降低线路损耗，同时将电流控制在合适的范围之内。为使机组运行在一个安全合理的电压水平上，发电系统的发电机组并网电压选择6.3kV和10.5kV的居多。

2.5并网运行的发电机组采用负荷控制，根据电网调度的指令进行负荷调整

3发电机组孤网运行的技术特点

3.1孤网的定义

孤网一般指脱离大电网的小容量电网，是孤立电网的简称。

3.2孤网的分类

1）有几台机组并列运行形成小网，不与外部电网连接。2）只有一台机组供电的单机带负荷方式。3）并网运行的发电机组与外部电网解列，甩负荷后单带厂用电，是单机带负荷的一种特例。

3.3孤网运行的特点

1）发电机组的总发电量略大于或等于企业用电量。2）发电机组由负荷控制转变为频率控制，要求汽轮机的调速系统具有符合要求的静态特性、良好的稳定性和动态响应特性，以保证在外界负荷变化的情况下自动保持频率的相对稳定。负荷调整不再是运行人员关注的主要问题，主要任务是调整孤网频率，即维持发电机转速在3000r/min附近。

3.4孤网运行的适用范围

孤网运行主要是为了解决高耗能矿热炉冶炼企业负荷波动大、运行不稳定、三相电流不平衡的问题，因此适用于硅铁、电解铜、电解铝、电石、黄磷、烧碱、焦化、锌冶炼等企业的自备电厂。

3.5孤网运行对汽轮机调速系统的要求

为适应孤网运行要求，汽轮机的调速系统应具有下列特性：

1）调速系统应采用有差调节，各机组调速系统应有相同的不等率，通常取为4.5%～5%，以适应负荷分配的需要。2）对于单机带负荷机组，需采取措施使之具备手动或自动的调频功能。3）一次调频的范围应涵盖油动机全行程。4）要求机组的调速系统具有更高的灵敏度，更小的迟缓率和更快的动态响应。

3.6孤网运行时保证系统电能质量的措施

孤网运行时，应使电压、电压偏差、频率偏差、三相不平衡度、功率因数等指标符合国家标准，因此要采取相应的措施。

1）为了提高汽轮机组调节品质，减小频率偏差，建议汽轮机调节使用使用技术日趋成熟的数字电液调节系统，如DEH系统或Wood－ward505、505E控制器（以上两种控制系统均开发了孤网控制系统）。2）为了保证系统电压及电压偏差，发电机励磁调节系统采用微机静止励磁调节装置，以便实现自动或手动控制。

3.7孤网运行时发电机的相关操作

1）单机孤网运行时可以采用零起升压或单侧无压两种方式送电；2）网中有几台机组并列运行时，发电机的并列操作采用采用准同步法，即待并同步汽轮发电机与已运行发电机并列时，调节其电压、频率及相位角，使待并发电机的电状态尽可能与对方（已运行发电机）一致，即完全合乎并联运行投入的条件时手动或自动合入发电机出口断路器。

3.8孤网运行时厂用自备电源及用电设备的启动、停止操作

1）厂用自备电源。a.一般企业大都采用备用柴油发电机作为启动电源或应急电源。b.就近和其他企业取得联系，在应急情况下，由其他电源做为厂用自备电源。2）用电设备的启动、停止操作。a.动力电源采用外用电时，用电设备的启动、停止操作不受限制；b.纯孤网运行时，大型用电设备应使用软起装置或变频器以降低启动电流，减少对发电机的影响。当设备采用直接启动方式时，根据经验其容量尽量不要高于机组额定容量的10%。

设备启动前应提前联系，以便锅炉、汽机、电气专业事先做好准备，适当提高汽轮机转速、手动调整励磁提高发电机出口电压后方能启动。

设备停运时亦应提前联系，以便于运行人员及时调整频率和电压，避免出现超速或超压现象，给企业生产带来不必要的经济损失。

3.9孤网运行注意事项

1）当有几台发电机组并列运行时，要尽量使小容量机组抱持负荷稳定，让单机容量较大的机组担任调整任务。2）启动、停止大容量用电设备要事先取得联系，做好准备，防止出现事故。3）在孤网中担任调整任务的机组尽量采用手动控制，注意随时调整有功、无功，尽量稳定电压和频率，建议使用自动调节装置。4）孤网运行的稳定性差，随时都可能出现大量甩负荷现象，甚至出现外界全部停产的事故，所以应做好事故预想，搞好反事故演习。5）采用孤网运行技术后，对运行人员的技术要求相对要高，机、电、炉人员配置上要默契。6）要特别注意发电机的保护设置及定值的整定，应能满足三相电流不平衡、电压摆动大的要求。

结束语

无论发电机是并网运行还是孤网运行，都要注意运行调整和监督。并网运行时需要注意原动机的运行情况，应防止原动机的损坏。孤网运行时主要关注频率的变化情况，应尽量避免频率忽高忽低，所以要密切关注并调节原动机转速，以保证供电的相对稳定。

参考文献

[1]中华人民共和国能源部.进网作业电工培训教材[Z].

[2]北京电力学校.电气运行工人技术问答（同步发电机）[Z].

摘要：随着企业的发展，高耗能企业能源浪费的现象较为突出，企业利用余热、余气发电自发自用既符合国家节能减排的政策要求，也适应企业降耗的需求，因此在发电人才缺乏的情况下，企业鼓励员工了解和学习有关发电知识，培养技术型人才也是当务之急，鉴于此，现就发电机组并网与孤网运行的技术特点进行分析探讨。

关键词：并网；孤网；技术特点

作者简介：梁万秋，毕业于河北水利专科学校，1992年至今一直从事火力发电厂电力生产工作，历任值长、车间主任、副厂长，技术职务助理工程师。