26年潛心鑽研,他們攻克次同步諧振治理世界級難題,讓全球最大火力發電廠由藍圖變成現實;他們為錫盟送端系統「量身定製」次同步諧振治理方案,助力建成面向全國的清潔能源輸出基地;歷經複雜工程環境檢驗,他們的一系列技術成果已真正成為解決這一難題的「靈丹妙藥」。他們,就是中國能建華北院(以下簡稱「華北院」)次同步諧振治理團隊。
次同步諧振是汽輪發電機組與串聯電容補償的輸電系統相互耦合時,產生的機電振蕩現象,一旦發生,將導致電力設備嚴重損毀。由次同步諧振引起的扭振損壞是電力工業大機組、大電網發展中的常見問題,次同步諧振的治理,是實現大容量坑口電廠遠距離輸電的關鍵。
超前布局 解決世界級難題
20世紀80年代,承擔著規劃、設計華北地區電網重任的華北院,提議在內蒙古託克託縣建設大型火電廠,並形成了通過4回500千伏線路加串聯電容補償的方式,為600-700萬千瓦機組輸送電力的大膽規劃。
「在火電廠採用高補償度串補措施,將可能導致次同步諧振現象,造成嚴重安全隱患。」據次同步諧振治理團隊成員徐珂介紹,如何解決這一世界級難題,是實現託克託電廠規劃裝機規模的關鍵。
1994年,華北院啟動「串補輸電及抑制嚴重次同步諧振技術研發及應用」專題研究,成為國內首個鑽研相關技術的電力勘測設計公司。
「我們要將次同步諧振治理做到頂尖水平。」團隊成員康海燕說。歷經20餘載科研攻關,該團隊創造了多項全國第一:首次提出通過優化發電機軸設計,解決次同步諧振問題;率先證明了測量辨識軸系參數和發電機電氣參數,是實現次同步諧振治理的關鍵;研發出第一臺次同步諧振測量裝置和首套電氣參數測量辨識方法等。
一系列技術成果,讓託克託電廠成功實現國內首個串補加次同步諧振阻塞濾波器輸電方案,這也是世界上規模最大、系統最複雜的案例。
2003-2006年,託克託電廠連續保持著每年投產2臺60萬千瓦機組的速度。次同步諧振治理團隊憑藉過硬的科研水平,為託克託電廠一至四期機組成功送電掃除了技術障礙,也為華北院承攬相關工程奠定了基礎。
紮根一線 引領技術進步
2014年,次同步諧振治理團隊在東方電機廠進行國內首例66萬千瓦火電機組的非常規發電機參數測試工作。團隊成員跨越0.001-1000赫茲的頻帶,共計完成1045相次試驗,獲得近1200個寶貴的數據文件。
由於許多試驗項目從未在大型機組上進行過,從試驗數據的處理、分析到發電機參數辨識,都離不開團隊成員的刻苦鑽研。他們在2年內完成了軸系優化設計、參數測量辨識、離線建模仿真、試驗平臺研製等環節,撰寫了近20卷研究報告。
2015年,華北院成功籤約託克託電廠五期機組次同步諧振治理工程,這是公司在該領域首個總承包項目。新型超超臨界機組,更複雜的系統,與機組同步、一次成功投產的要求——團隊成員面臨著前所未有的挑戰。
2017年4月,託克託電廠五期工程阻塞濾波器投產驗收試驗正式啟動,機組投產一次成功。2017年5月,該工程次同步諧振治理項目順利通過中國電機工程學會評審,標誌著世界在役最大火電廠的出力可以保證全部送出。
託克託電廠全部機組投產,標誌著次同步諧振治理團隊將技術提升到了新的高度,在遠距離安全經濟輸電方面達到了世界領先水平,具備全面推廣應用、取得更大經濟社會效益的條件。
厚積薄發 走在行業前沿
技術引領行業,創新開拓項目。自2017年起,次同步諧振治理團隊相繼承接錫盟特高壓輸變電工程部分配套電源次同步諧振風險評估項目,和錫林浩特熱電廠次同步諧振治理項目。
「錫盟送端系統線路複雜,且由於交、直流串補和風電火電打捆等多種因素影響,次同步諧振治理非常困難。」受錫林浩特熱電廠、京能五間房電廠和大唐錫林浩特電廠等錫盟送端電源委託,次同步諧振治理團隊開展了專題研究。
紮根現場是解決難題的最好方法。2018年3月,團隊成員前往錫林浩特熱電廠現場,開展發電機參數、汽輪發電機軸系扭振參數測試。他們通過刻苦攻關,克服施工期間試驗條件不完備的限制,相繼解決定轉子接線、電纜線路阻抗、轉子精確定位和電焊工作幹擾等難題。
錫林浩特天氣變化莫測,上午還風沙蔽日,下午卻是漫天大雪,晝夜溫差近20攝氏度,夜間溫度可達零下10攝氏度。為了維護試驗儀器,團隊成員經常天不亮就趕到現場。儘管穿著羽絨服,但夜裡刺骨的寒冷仍讓人瑟瑟發抖。
「千淘萬漉雖辛苦,吹盡黃沙始到金」正是對團隊科研過程的真實寫照。憑藉一股頑強精神,他們用10多天時間完成了試驗,為次同步諧振風險評估順利進行奠定了基礎。
2019年3月,「錫林浩特熱電廠擴建工程項目2臺35萬千瓦機組次同步諧振問題」課題通過中國電機工程學會評審。2019年9月,該項目次同步諧振治理工程可行性研究報告通過電規總院評審。
在不斷解決重大工程實踐難題的同時,次同步諧振治理團隊還接連實現技術突破,相繼獲得省部級榮譽1項、行業榮譽4項、發明專利5項、軟體專有技術1個。
在次同步諧振治理團隊的技術支持下,華北院牽頭編寫了《汽輪發電機組軸系扭振保護設計規程》和《電力系統次同步諧振及次同步振蕩風險評估設計規程》行業標準,為該公司承攬次同步諧振的相關風險評估項目起到了指導作用。
一路走來,次同步諧振治理團隊以先進的理念、可靠的技術,為中國電力工業發展持續貢獻著智慧與力量,在能源高效利用領域不斷創造新的成績。