Загрузка ...Проблемы и перспективы развития систем управления энергоблоком при аварии во внешней сети
Рост единичных мощностей энергоустановок в современной энергетике сопровождается объединением национальных энергосистем в транснациональные с большим количеством связей в виде линий электропередач. Укрупнение мощностей и энергосистем требует совершенствования методов управления энергоблоками, особенно в аварийных режимах, повышения их маневренности, живучести, способности сохранения в аварийных ситуациях в объединенной энергосистеме возможности пуска оборудования и участия в ликвидации аварийных режимов.
С одной стороны, постулаты противоаварийной автоматики говорят о том, что мощные энергообъединения более устойчивы к нарушениям режима, обусловленным отключением отдельных линий, мощных агрегатов или даже электростанций. Однако, за последние 10 лет в нашей стране сети выросли только на 6 %, мощность электростанций — на 20 %, а потребление электроэнергии, на 30 %. Постоянная перегруженность сетей в сочетании с увеличением перетоков мощности из-за торговли — это прямая опасность системных аварий. Причинами многих системных аварий, подобных авариям в Москве в 2005г. и в США, Италии и Великобритании в 2003 г. также являются: старение оборудования электрических станций и сетей, неудовлетворительное состояние системы противоаварийного управления, обеспечивающей надежность и живучесть энергообъединения.
После возникновения аварийной ситуации важно принять меры для того, чтобы как можно быстрее восстановить нормальный режим работы. Однако в случае отключения энергоблока от сети и соответственно потери нагрузки на генераторе, возникает проблема сохранения котлоагре- гата в работе, так как, например, для барабанного пылеугольного агрегата минимальная нагрузка составляет 60 % номинальной. Даже в случае наличия БРОУ возникает проблема с установлением баланса генерируемого и потребляемого пара. А в случае отключения оборудования, пуск после ликвидации аварии во внешней сети энергоблока даже из горячего состояния занимает много времени. Задачу по возможности быстрого восстановления нормального режима энергоблока позволяют решить системы автоматического выделения собственных нужд (АВСН). При наличии системы АВСН блок остается в работе на нагрузке собственных нужд, и выйти на номинальную нагрузку после ликвидации аварии можно в несколько раз быстрее. Поэтому по результатам расследования Московской аварии 2005 г. техническое руководство МосЭнерго пришло к решению о создании систем АВСН для всех агрегатов энергосистемы. Таким образом, выделение блока на нагрузку собственных нужд при системных авариях способствует повышению надежности и сохранности оборудования на блочном уровне, позволяет за короткое время восстановить нормальный режим работы энергосистемы.
В 80-90х г. прошлого столетия было выполнено большое число исследовательских работ по разработке систем АВСН при системных авариях на энергоблоках с различным составом оборудования. Была решена проблема сохранения собственных нужд для энергоблоков с прямоточными и с газомазутными барабанными котлами, хотя и здесь следует пересмотреть некоторые этапы. Кроме того были разработаны отраслевые директивные материалы. Однако необязательный характер требований привел к снижению внимания, уделяемого этим системам. В результате Московской аварии 2005г. 13 электростанций потеряли собственный нужды, в том числе и ряд энергоблоков, на которых уже были внедрены эти системы.
Поэтому на наш взгляд, рассматриваемые системы АВСН следует реализовать в составе технологических защит энергоблока, которые имеют наивысший приоритет. Условия эксплуатации и ремонта технологических защит позволяют гарантировать с высокой надежностью выполнение алгоритма, что не позволяют те же условия для автоматических систем.
Наибольшие трудности реализации этих систем наблюдается для энергоблоков с барабанными пылеугольными котлами. Для систем АВСН этих котлов до сих пор единственным решением является использование аккумулированной энергии при погашенной топке котла. А единственным методом определения возможного времени работы на аккумулированном тепле был эксперимент с полным сбросом нагрузки. Требуется 3-4 эксперимента. Стоимость одного сброса в современных условиях — около 150-200 тыс. руб. Авторы разработали расчетный метод расчета времени использования аккумулированной энергии. Также для одного из алгоритмов, предполагающих для погашения топки котла использовать технологическую защиту по уровню в барабане (о подобной возможности говорит практика внедрения систем АВСН), авторы расчетным путем показывают возможность такого варианта (например, для котла ТПЕ-214 при сбросе нагрузки уровень снизится минимум на 162 мм ниже нулевого). Подобные разработки позволяют сократить число опытов перед внедрением систем АВСН до одного.
Возникают трудности на этапе обнаружения аварийной ситуации. ОАО «Сибтехэнерго» разработало простой датчик обнаружения аварийной ситуации во внешней сети энергоблока. Для обнаружения системной аварии требуется два таких датчика, один из которых контролирует амплитуду и скорость изменения мощности генератора, а второй контролирует амплитуду и скорость изменения давления за регулирующей ступенью. В процессе эксплуатации датчик зарекомендовал себя как надежное устройство обнаружения аварийной ситуации. Однако наличие гидравлической системы с ее инерционностью и инерционностью самого датчика приводит к результирующей постоянной времени 2,5-3с., которые вызывают задержку в срабатывании системы АВСН. Поэтому авторы находятся в стадии разработки нового более быстродействующего датчика обнаружения аварийной ситуации.
Стоимость внедрения системы АВСН составляет около 250 тыс. руб. на один энергоблок. Оценка технико-экономической эффективности рассматриваемых систем показала, что срок окупаемости систем АВСН составляет около 2 лет, если вести оценку потерь в виде недоотпуска электроэнергии по доаварийной стоимости электроэнергии (рассматривается случай отключения только данного энергоблока, когда потребитель не несет потерь, и в системе есть резерв мощности). В случае возникновения крупной аварии в энергосистеме, когда отключаются несколько энергоблоков, и, учитывая потери потребителей и потери в промышленности, внедренная система АВСН окупается за одно срабатывание во время системной аварии.
Системы АВСН в рамках данных разработок можно применять на энергоблоках с барабанными пылеугольными котлами, число которых в России 200-250.
В дальнейшем планируется разработка систем АВСН для энергоблоков с газомазутными барабанными котлами, а также для ПГУ с котлом-утилизатором.
Дата публикации: 11.12.2011
Особенности и виды межкомнатных складных дверей
Варианты применения наружных LED экранов
