Прохождение провалов электрической нагрузки энергосистемы

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

При участии ТЭС в регулировании электрической нагрузки наиболее широкое распространение получили следующие способы «резервирования» (снижение генерирующей мощности в энергосистеме, в результате чего в ней появляется дополнительная резервная мощность):

- разгружение энергоблока в пределах регулировочного диапазона нагрузок;

- снижение мощности турбоагрегата на ТЭС с поперечными связями до минимально возможного уровня (до 20..30 %N_ном) с остановом части котлов;

- останов блока на период провала нагрузки с последующим пуском (ОПР);

- перевод турбины энергоблока в моторный режим (МР) с одновременным остановом и горячей консервацией котла блока

- перевод турбины в МР с разгружением группы котлов на ТЭС с поперечными связями;

- перевод энергоблока в режим горячего вращающегося резерва (ГВР) в так называемый режим частичных оборотов.

Эти способы вывода агрегатов в резерв («резервирования») могут быть использованы на турбоагрегатах всех типов. Для теплофикационных турбоагрегатов, используются еще несколько вариантов снижения электрической мощности, при сохранении отпуска тепла.

Каждый из перечисленных выше режимов работы обладает определенными эксплуатационными преимуществами и недостатками. Выбор того или иного способа «резервирования» определяется в конечном итоге исходя из условий экономичности и надежности работы оборудования в том или ином режиме.

Остановочно-пусковые режимы (ОПР)

Эти режимы, наряду с режимами разгружения, являются основными режимами «резервирования». Используются в основном при прохождении провалов большей продолжительности или когда разгружение блоков не обеспечивает требуемого уровня снижения нагрузки. Преимуществом данного режима является максимальная глубина разгружения - 100%Nном. Дополнительные затраты топлива на останов-пуск складываются из следующих этапов:

∆B_пуск=∆B_разгр+∆B_резерв+∆B_подг+∆B_раст+∆B_наб.об+∆B_нагр+∆B_стаб

В формулу последовательно входят затраты топлива на разгружение блока; связанные с поддержанием блока в резерве, т.е. в остановленном состоянии; связанные с подготовительными операциями к пуску блока; связанные с растопкой котла и набором параметров пара до «толчковых» для турбины; на набор оборотов и синхронизацию турбоагрегата; дополнительный перерасход топлива, связанный с этапом нагружения; дополнительные затраты топлива, связанные с этапом стабилизации теплового состояния (блока) на окончательной нагрузке.

Операции по пуску блока являются штатными. ОПР эффективно применять при глубоких и продолжительных провалах, 10 часов и более.

Недостатки данного режима:

- ограничение числа пусков на весь срок службы по условиям надежности работы металла (для большинства турбин допустимое число пусков из горячего состояния составляет n= 1500 - 2000 пусков и n =600 из холодного состояния);

- снижение надежности из-за дополнительных термических напряжений в процессе пуска, которые могут превосходить допустимые значения из-за сбоев и нарушений в технологии пуска;

- ограничения скорости набора нагрузки (продолжительность с момента начала пуска до полного нагружения до N_ном составляет для большинства блоков от 1,5 до 8 часов, в зависимости от продолжительности простоя и типа блока);

- сложность автоматизации пусковых операций;

- большая вероятность ошибок персонала при частых пусках блоков

- дополнительные расходы топлива, связанные с остановом пуском блока.

- лишение энергосистемы горячего резерва мощности.

Статистический анализ повреждений запорно-регулирующей арматуры на одной из электростанций, привлекавшейся длительное время к регулированию графика нагрузки энергосистемы (т. е. к работе в остановочно-пусковых режимах), показал, что число повреждений арматуры почти линейно зависит от числа пусков и остановок.

Разгружение энергоблоков

Разгрузка блоков предпочтительней их остановки, т.к. связана с меньшей потерей надежности, а при длительности разгрузки до 8 часов и экономичней остановки блока на это же время.

Диапазон изменения нагрузки в значительной степени зависит от типа установленного на станции оборудования и от вида сжигаемого топлива (см. п.3.1).

Целесообразность использования режима для прохождения провалов нагрузки с различной глубиной и продолжительностью обуславливается, в основном, его экономическими преимуществами. В зависимости от условий (глубины) разгружения м.б. использованы различные способы регулирования: работа на номинальном давлении, разгружение и последующая работа на скользящем давлении, использование комбинированного способа регулирования.

График прохождения провала нагрузки и его этапы

Моторный режим (МР)

Моторный режим (режим двигателя) - работа турбогенератора, когда подача пара через паровпускные органы турбины прекращается, но генератор от сети не отключается, а переходит в режим двигателя и вращает ротор турбины с синхронной частотой, потребляя из сети мощность, необходимую для преодоления сил трения в подшипниках турбины и генератора, а также сил трения и вентиляции в лопаточном аппарате турбины.

Схема паропроводов при переводе турбин К-200 в моторный режим: 1 - подача пара на уплотнение; 2, 3 - подача пара в ЦСД и ЦНД; 4 - отсос пара в конденсатор; 5 - впрыск конденсата в выхлопной патрубок

Достоинства моторного режима:

- перевод агрегата в МР гораздо проще и занимает намного меньше времени, чем ОПР, т.к.

турбина сохраняет температурное состояние близкое к состоянию при работе под нагрузкой, вращается с синхронной частотой; ее не надо разворачивать, можно сразу подавать пар и повышать нагрузку. Отсутствие этапа разворота ротора турбины уменьшает расхолаживание ее паровпуска, что снижает термические напряжения. Число возможных переводов блока в МР оценивается в 9000…10000, что в 5..6 раз больше, чем для ОПР;

- энергосистема не лишается горячего резерва мощности, т.к. агрегат, работающий в МР, легко переводится в генераторный режим;

- обеспечивается глубокая разгрузка блока: диапазон изменения нагрузки 100%;

- более быстрый набор нагрузки по сравнению с ОПР, хотя и более медленный, чем при разгружении блока..

Недостатки:

- дополнительные затраты топлива и энергии на поддержание моторного режима;

- сохранение затрат топлива на останов и пуск котла блочных установок.

Режим горячего вращающегося резерва (ГВР) или режим частичных оборотов (РЧО)

Энергоблок разгружается на скользящих параметрах, генератор отключается от сети. Закрывается ГПЗ турбины и при достижении частоты вращения ротора турбины 800…1100 об/мин через байпас ГПЗ подается пар с таким расчетом, чтобы эта частота вращения ротора сохранялась. Котел не гасится и продолжает работать на одном дымососе и на одном вентиляторе, а поддержание выработки небольшого количества пара обеспечивается работой на одной растопочной форсунке или газовой горелке. Вакуум в конденсаторе сохраняется и на уплотнения турбины подается пар по пусковой схеме энергоблока (рис.). Преимущества ГВР: - котел остается в работе, трубопроводы острого пара и пара промперегрева прогреты; отсутствует этап пуска с «толчком» турбины, и при пуске блока требуется только

Схема работы энергоблока 200 МВт в режиме горячего вращающегося резерва: DDпв - подача питательной воды с соседнего блока; Dпу, Dку - подача пара на передниеи задние концевые уплотнения турбины; Dброу - сброс «лишнего» пара в конденсатор; Dэж – подача пара на эжекторную установку.

«добор» оборотов до номинальных и синхронизация генератора.

Недостатки:

- разогрев последних ступеней ЦСД и ЦНД турбины из-за потерь на трение и вентиляцию и ввиду высокой температуры пара, из-за его низкого расхода через пароперегреватель котла,

- довольно большой расход тепла на поддержание режима ГВР.

Поэтому режим ГВР не нашел широкого применения в энергетике.