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摘 要:改革开放以来,我国国民经济发展较快,社会用电量不断增长,带动了我国电力工业的迅速发展。火力发电是我国的主要发电形式,近年来,随着我国电力需求不断增长与环境恶化日趋严重的矛盾不断凸显,大力发展新能源发电迫在眉睫,核电作为一种新型清洁能源,大力发展核电对我国经济和社会发展有着重要的意义。核电机组与传统机组不同,其在接入电网后会与电网产生较为严重的相互影响,本文主要针对大型压水堆核电机组与电网的相互影响机制进行了分析和研究,并对其进行了简要的阐述。
关键词:大型压水堆核电机组;电网;影响
1 引言
近年来,随着我国对新能源发电的不断重视,水力发电、光伏发电、核电等新型清洁能源都得到了快速的发展,其中核电由于发电量大、发电稳定等优势,即将面临大规模的接入电网。由于核电机组与传统的火电机组有着不同的特性,其单机容量大,且涉及核安全,接入电网后将产生较为严重的相互影响,本文主要针对大型压水堆核电机组与电网间的相互影响机制进行简要的分析和阐述。
2 大型压水堆核电机组对电网的影响分析
2.1大型压水堆核电机组对电网潮流和短路电流的影响
大型压水堆核电机组在接入电网稳定运行后,其对电网潮流分布以及短路电流的影响水平与同容量的水电机组和火电机组基本相同。
2.2大型压水堆核电机组甩负荷对电网的影响
大型压水堆核电机组在运行中出现异常时,可能造成机组的紧急停堆,另外当电网发生故障时,也可能导致大型压水堆核电机组与电网失去同步,进而导致核电机组解列或者紧急停堆。在核电机组甩负荷时电网和机组将发生一系列的动态响应,如下图所示:
在上图中,t=5s时核电机组突然与电网发生解列,此时发电机负荷瞬间降低至5%左右,燃料温度随法应对的功率降低而减小,蒸汽发生器的蒸汽压力在缓慢升高后逐渐趋于平稳,电网在核电机组甩负荷后频率小幅降低,一段时间后恢复至低于原值的另一稳定值附近,电网电压也发生小幅的波动,在电力系统的自我调节下最终趋于平稳。
2.3大型压水堆核电机组故障对电网的影响
当核电机组出口线路发生三相短路时,保护装置将迅速将故障线路与其并列线路切除,此时将发生一系列动态响应,如下图所示。
通过对上图分析可以看出,核电机组在发生故障并切除后,机组母线电压、输出功率在发生短时波动后快速恢复正常,由于功率波动引起了机组的冷却剂温度和蒸汽压力的小幅上升,一段时间后逐渐趋于稳定。由于核电反应堆及动力设备响应速度较慢,当机组发生故障时,如果及时切除故障,对电网和核电机组的影响一般较小。
3 电网对大型压水堆核电机组的影响分析
3.1电网电压波动对大型压水堆核电机组的影响
电网的电压水平会对大型压水堆核电机组的稳定性产生重要的影响,当电网因故障或其他原因导致机组母线电压下降到一定程度后,核电机组将与电网发生解列,仅带着厂用负荷继续运行,此时电厂发电机的突然甩负荷导致发电机出口电压水平不断升高,如果相关调节系统动作不及时,将会造成厂用母线的电压升高,母线及下游设备故障,而且发电机及核电机组在低功率下运行是非常不稳定的。
3.2电网频率波动对大型压水堆核电机组的影响
电网的频率波动首先会对核电机组的调速器产生影响,进而对汽轮机的蒸汽压力和流量场所影响,使得反应堆的功率发生波动。特别地当电网频率快速降低时,厂用母线的频率也会随之下降,这时反应堆主冷却剂泵的感应电动机转速将降低,使得冷却剂的流量迅速降低,燃料温度快速升高,甚至有可能造成机组中燃料元件的损毁。另外由于频率的降低会导致主给水流量的降低,进而导致蒸汽发生器的液位降低,有可能引发核电机组的紧急停堆,进而加剧电网的波动,造成更加严重的事故。
如果电网长期运行于低于额定值的频率下运行,可能会引发机组汽轮机的叶片谐振,由于汽机的转速低末级叶片处的湿度较高,产生的水滴可对叶片造成严重损坏,此时如果电网采取措施仍不能恢复正常频率,核电机组将与电网解列,仅带厂用负荷继续运行。
3.3电网故障对大型压水堆核电机组的影响
当电网发生轻微故障时,核电机组的端电压、有功无功功率、母线频率都会发生小幅波动,一般情况下电网都能够及时地将故障部分切除,配合核电机组的自我调节,一段时间即能重新恢复稳定,此时大型压水堆核电机组受电网故障的影响较小;而当电网发生严重故障时,功率和频率波动较大,可能会触发核电机组的低频保护和低电压保护,导致机组甩负荷,进而对电网造成进一步冲击,引发电网进一步的频率和功率振荡,由于电网潮流分布的改变,可能诱发电网的大规模解列和停电,造成较大的影响,此时应及时采取相关措施,保证电网和机组的安全稳定运行。
4 结束语
随着我国电力需求的不断增长,核电等新型清洁能源必将得到进一步的发展和推广,本文主要针对大型压水堆核电机组与电网的相互影響机制进行简要的分析和阐述,相信随着相关技术的不断发展完善,核电必将在我国电力工业中发挥更加重要的作用。
参考文献
[1] 钟磊等. 大型核电机组接入电网的稳定性研究[J]. 浙江电力,2013,11(3):33-35.
[2] 熊莉等. 大型核电站的建模及接入电网的相互影响[J]. 电力自动化设备,2011,5(11):73.
关键词:大型压水堆核电机组;电网;影响
1 引言
近年来,随着我国对新能源发电的不断重视,水力发电、光伏发电、核电等新型清洁能源都得到了快速的发展,其中核电由于发电量大、发电稳定等优势,即将面临大规模的接入电网。由于核电机组与传统的火电机组有着不同的特性,其单机容量大,且涉及核安全,接入电网后将产生较为严重的相互影响,本文主要针对大型压水堆核电机组与电网间的相互影响机制进行简要的分析和阐述。
2 大型压水堆核电机组对电网的影响分析
2.1大型压水堆核电机组对电网潮流和短路电流的影响
大型压水堆核电机组在接入电网稳定运行后,其对电网潮流分布以及短路电流的影响水平与同容量的水电机组和火电机组基本相同。
2.2大型压水堆核电机组甩负荷对电网的影响
大型压水堆核电机组在运行中出现异常时,可能造成机组的紧急停堆,另外当电网发生故障时,也可能导致大型压水堆核电机组与电网失去同步,进而导致核电机组解列或者紧急停堆。在核电机组甩负荷时电网和机组将发生一系列的动态响应,如下图所示:
在上图中,t=5s时核电机组突然与电网发生解列,此时发电机负荷瞬间降低至5%左右,燃料温度随法应对的功率降低而减小,蒸汽发生器的蒸汽压力在缓慢升高后逐渐趋于平稳,电网在核电机组甩负荷后频率小幅降低,一段时间后恢复至低于原值的另一稳定值附近,电网电压也发生小幅的波动,在电力系统的自我调节下最终趋于平稳。
2.3大型压水堆核电机组故障对电网的影响
当核电机组出口线路发生三相短路时,保护装置将迅速将故障线路与其并列线路切除,此时将发生一系列动态响应,如下图所示。
通过对上图分析可以看出,核电机组在发生故障并切除后,机组母线电压、输出功率在发生短时波动后快速恢复正常,由于功率波动引起了机组的冷却剂温度和蒸汽压力的小幅上升,一段时间后逐渐趋于稳定。由于核电反应堆及动力设备响应速度较慢,当机组发生故障时,如果及时切除故障,对电网和核电机组的影响一般较小。
3 电网对大型压水堆核电机组的影响分析
3.1电网电压波动对大型压水堆核电机组的影响
电网的电压水平会对大型压水堆核电机组的稳定性产生重要的影响,当电网因故障或其他原因导致机组母线电压下降到一定程度后,核电机组将与电网发生解列,仅带着厂用负荷继续运行,此时电厂发电机的突然甩负荷导致发电机出口电压水平不断升高,如果相关调节系统动作不及时,将会造成厂用母线的电压升高,母线及下游设备故障,而且发电机及核电机组在低功率下运行是非常不稳定的。
3.2电网频率波动对大型压水堆核电机组的影响
电网的频率波动首先会对核电机组的调速器产生影响,进而对汽轮机的蒸汽压力和流量场所影响,使得反应堆的功率发生波动。特别地当电网频率快速降低时,厂用母线的频率也会随之下降,这时反应堆主冷却剂泵的感应电动机转速将降低,使得冷却剂的流量迅速降低,燃料温度快速升高,甚至有可能造成机组中燃料元件的损毁。另外由于频率的降低会导致主给水流量的降低,进而导致蒸汽发生器的液位降低,有可能引发核电机组的紧急停堆,进而加剧电网的波动,造成更加严重的事故。
如果电网长期运行于低于额定值的频率下运行,可能会引发机组汽轮机的叶片谐振,由于汽机的转速低末级叶片处的湿度较高,产生的水滴可对叶片造成严重损坏,此时如果电网采取措施仍不能恢复正常频率,核电机组将与电网解列,仅带厂用负荷继续运行。
3.3电网故障对大型压水堆核电机组的影响
当电网发生轻微故障时,核电机组的端电压、有功无功功率、母线频率都会发生小幅波动,一般情况下电网都能够及时地将故障部分切除,配合核电机组的自我调节,一段时间即能重新恢复稳定,此时大型压水堆核电机组受电网故障的影响较小;而当电网发生严重故障时,功率和频率波动较大,可能会触发核电机组的低频保护和低电压保护,导致机组甩负荷,进而对电网造成进一步冲击,引发电网进一步的频率和功率振荡,由于电网潮流分布的改变,可能诱发电网的大规模解列和停电,造成较大的影响,此时应及时采取相关措施,保证电网和机组的安全稳定运行。
4 结束语
随着我国电力需求的不断增长,核电等新型清洁能源必将得到进一步的发展和推广,本文主要针对大型压水堆核电机组与电网的相互影響机制进行简要的分析和阐述,相信随着相关技术的不断发展完善,核电必将在我国电力工业中发挥更加重要的作用。
参考文献
[1] 钟磊等. 大型核电机组接入电网的稳定性研究[J]. 浙江电力,2013,11(3):33-35.
[2] 熊莉等. 大型核电站的建模及接入电网的相互影响[J]. 电力自动化设备,2011,5(11):73.