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标准解读《储能系统辅助燃气轮机组黑启动系统现场试验导则》

标准解读《储能系统辅助燃气轮机组黑启动系统现场试验导则》

2022-03-30

       中国电工技术学会团体标准T/CES 095-2022《储能系统辅助燃气轮机组黑启动系统现场试验导则》由中国电工技术学会标准工作委员会储能技术工作组归口,中国大唐集团科学技术研究总院有限公司华东电力试验研究院牵头编制完成。该标准规范了储能系统辅助燃气轮机组黑启动系统现场静态试验、动态试验和试验报告要求,填补了储能系统辅助燃气轮机组黑启动系统现场领域标准的空白。

       1. 标准起草单位及主要起草人

       起草单位:中国大唐集团科学技术研究总院有限公司华东电力试验研究院、中电华创(苏州)电力技术研究有限公司、湖南大学、中国大唐集团科学技术研究总院有限公司水电科学技术研究院、中国电力科学研究院、国网综合能源服务集团有限公司、广东大唐国际肇庆热电有限责任公司、大唐万宁天然气发电有限责任公司、大唐陈村水力发电厂、贵溪发电有限责任公司、南京南瑞继保电气有限公司。

       主要起草人:陈延云、胡磊、何智龙、帅智康、盛明珺、戴申华、田冠玉、周二保、王晓晖、胡罡、许英才、江彬、许皓程、吴占元、周喜超、周炳、王官宏、李旭、梅志刚、兰建辉、魏家柱、王萍、王亚顺、周建中、黎帅、徐俊元、梁辰、何天磊、陈聪、王晓剑、杨建卫、曹晟磊、王尊。

       2. 标准编制背景

目前国内燃气轮机组数量众多,同时已经具有不同容量燃气轮机储能黑启动机组,储能黑启动优点明显、有较大的市场竞争力,应用前景广泛,现有燃气轮机电厂想要实现成为储能黑启动机组意愿强烈。另外目前储能系统辅助燃气轮机组黑启动试验没有相关的行业标准,现场该试验没有统一的规范,各环节没有统一标准。

       3. 标准主要内容

       从内容上来看,该标准主要包含以下几个部分:

       3.1 范围

       本标准规定了容量50MW及以上燃气轮机组储能黑启动系统试验,其他容量燃气轮机组储能黑启动试验可参照本文件。

       3.2 规范性引用文件

       下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文件。

       凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。

       GB 3100 国际单位制及其应用

       GB 50172 电气装置安装工程 蓄电池施工及验收规范

       GB/T 1.1 标准化工作导则 第 1 部分:标准化文件的结构和起草规则

       GB/T 38334 水电站黑启动技术规范

       GB/T 2820.5 往复式内燃机驱动的交流发电机组 第 5 部分:发电机组

       DL/T 596 电力设备预防性试验规程

       DL/T 724 电力系统用蓄电池直流电源装置运行与维护技术规程

       DL/T 995 继电保护及电网安全自动装置检验规程

       DL/T 1502 厂用电继电保护整定计算导则

       3.3 术语和定义

       包括黑启动、储能系统辅助燃气轮机组黑启动、黑启动试验孤网试验黑启动耗时黑启动机组A类黑启动B类黑启动、电池储能的功率转换系统的定义。

       3.4 常规试验

       静态试验包含常规试验和补充试验。

       3.4.1 静态试验

       常规试验试验包括:储能系统绝缘测试储能系统直流电阻测试、厂用电源切换静态试验、蓄电池充放电试验、升压变压器保护试验,静态试验参考DL/T596、DL∕T995、DL/T 1502标准执行。对于蓄电池充放电试验方法参照 GB 50172,试验结果满足 DL/T 724 的技术要求。除此之外,蓄电池系统放电电量,应满足2次机组启动期间电量需求。蓄电池系统放电容量,除应满足机组启动期间最大负荷需求外,还应满足最大容量电机的工频启动需求,并留有一定裕度。

       3.4.2 补充试验

       (1) PCS小电流试验

       在直流输入端接入试验直流电压,输出端接一电阻性负载。使用示波器观察交流输出电压波形。启动PCS系统,逆变电路在180°导通方式。输出交流电压可按(1)式计算:

                                                 (1)

       式中:

       Ud——逆变桥输入直流电压,V;

       Uab——逆变桥输出交流侧线电压,V。

       (2) PCS三相不平衡度试验

       直流输入端接入试验适应的直流电压,测试三相电压不平衡度 ,仪器采样时间为3s。输出电压不平衡度可按(2)式计算:

                                (2)

       式中:

      ——3s内第k次测得的三相不平衡度;

       m——3s内均匀间隔取值数(m>6)。

       (3) PCS冷却装置功能性试验

       检查冷却风机或冷却水泵辅助触点和转动方向正确。

       (4) PCS信号校验

       对PCS系统的全部操作、保护、限制及信号回路按照设计逻辑进行传动检查,确保符合设计逻辑及供货要求。

       (5)  PCS电气保护功能

       1)直流过电压保护。在直流侧电压采样输入直流电压,其大小相应于直流侧过电压保护定值的1.05倍,使网桥侧过电压保护动作,记录对应的保护动作时间。

       2)交流过压/欠压保护。在交流侧电压采样端输入交流电压,其大小相应于交流侧过电压保护定值的1.05倍,使机桥侧过电压保护动作,记录对应的保护动作时间。在交流侧电压采样端输入交流电压,其大小相应于交流侧欠电压保护定值的0.95倍,使机桥侧欠电压保护动作,记录对应的保护动作时间。

       3.5 动态试验

       3.5.1 一般试验条件

       (1) 储能系统辅助燃气轮机组黑启动试验应和电网调度充分沟通,根据各试验阶段、试验范围、初始状态(交流供电部分消失、交流供电全部消失)制定试验实施方案,方案中应明确试验停电范围、安全隔离点、安全措施和故障紧急处理预案。

       (2)储能系统辅助燃气轮机组黑启动试验应按照电网黑启动预案,结合电站设备实际情况进行。

       (3)储能系统(蓄电池、PCS、升压变压器)设备正常,蓄电池功率满足燃机黑启动所需最大功率要求、蓄电池电量满足燃机两次黑启动所需电量要求。

       (4)柴油发电机设备正常,具备启动能力。

       (5)黑启动快切系统正常。

       (6)发电机励磁系统正常以及各系统继电保护装置投入。

       (7)热控DCS系统状态正常,黑启动逻辑验证合格。

       (8)试验期间机组应断开与电网电气一次的连接,即机组变压器单元高压侧断路器在断开位置,机组在非并网状态。

       (9)控制用直流系统工作正常。

       (10)动态试验应按照本标准罗列试验项目按顺序进行。

       3.5.2  A类黑启动厂用电恢复试验

       试验前热控DCS黑启动处于手动模式,发电机非并网状态(主变高压侧断路器和机端断路器均在断开状态),厂用电由启备变提供,储能蓄电池端口开关合闸位置。手动远方断开厂用中压母线备用进线开关,升压变压器高压侧开关合闸成功,厂用中压母线受电成功。厂用电设备运行正常。各母线电压有效值控制在±5%额定电压范围内。

       3.5.3  B类黑启动厂用电恢复试验

       试验前热控DCS黑启动处于手动模式,发电机非并网状态(主变高压侧断路器和机端断路器均在断开状态),厂用电由启备变提供,储能蓄电池端口开关合闸位置。手动远方断开厂用中压母线备用进线开关,柴油发电机启动成功带起保安段负荷,保安段工作和备用电源进线开关断开。升压变压器高压侧开关合闸成功,厂用中压母线受电成功。厂用电设备运行正常。各母线电压有效值控制在±5%额定电压范围内。

       3.5.4  机组启动试验

       厂用中压母线受电成功,厂用中压母线以下负荷具备受电条件。对于B类黑启动,厂用保安电源工作正常。之后按照正常启机流程,厂用电中压、低压各系统负荷启动运行正常,厂用中压母线上最大电机空载启动母线上的电压水平不宜低于额定电压的80%。燃机点火、高盘成功,发电机额定转速。

       3.5.5  发电机零起升压试验

       发电机额定转速,励磁系统热备用。发电机自动方式零启升压,发电机建压成功,机端电压为额定电压,励磁系统和继电保护系统无异常。

       3.5.6  孤网运行试验

       黑启动厂用电恢复成功,发电机建压成功,升压变压器高压侧开关分闸位置,快切热备用,热控孤岛运行逻辑验证合格,燃气机系统具备孤岛运行条件。DCS远方手动启动快切,发电机带起厂用负荷;发电机带厂用电运行,机组进入孤岛运行状态。热控系统正确调节,机组运行平稳,参数正常。

       3.5.7  燃机发电机并网试验

       线路停电,升压站停电,机端断路器和主变高压侧断路器具备手动远方合闸功能。手动远方合上机端断路器和主变高压侧断路器,线路开关单侧检无压空充合闸;发电机运行正常,母线和线路受电成功。继电保护及安全自动装置无异常告警及动作情况,发变组过激磁保护不启动,线路差动保护可靠躲过空充电流。励磁调节器调节合理。发电机机端电压频率、升压站母线电压频率、线路电压频率在48.5-50.5Hz。其他各系统正常。

       3.5.8  停机试验

       程序解列发电机,完成厂用电切换,停机成功。

       3.6 试验报告

       试验报告应包括以下内容:

       a)试验机组的发电机、PCS系统、励磁系统、储能系统各设备的技术参数;

       b)试验仪器、时间、地点、环境以及试验项目;

       c)试验相关数据、曲线;

       d)试验结论应提出投运建议。

       4. 标准制定效益

       《储能系统辅助燃气轮机组黑启动系统现场试验导则》的编制规范储能系统辅助燃气轮机组黑启动现场试验目的、项目及方法,指导储能系统辅助燃气轮机组黑启动现场试验工作。本标准的制定,有利于储能系统辅助燃气轮机组黑启动现场试验的安全和高效开展,有利于提高燃机储能黑启动的安全稳定,同时对所有储能黑启动具有借鉴意义,因此该导则具有明显经济效益、社会效应和示范效应。