浅议瓦斯发电站孤岛运行.doc

浅议瓦斯发电站孤岛运行 摘要瓦斯发电站与矿区系统并网运行时，极易受到系统扰动，而导致瓦斯电站脱网，成为孤岛系统。本文主要通过MATLAB/simulink对瓦斯电站系统进行建模，并对孤岛运行以及其稳定性进行仿真和分析。 关键词瓦斯发电站 孤岛运行 动态特性 MATLAB/simulink仿真 0 引言 近年来，瓦斯发电在各矿区逐渐兴起，成为瓦斯利用的主要途径。瓦斯发电站的装机容量一般较小，连接在电压等级比较低的配矿区配电网上。在淮南矿区，瓦斯发电站主要建在矿里，并网的电压等级为6.3KV和10.5KV。在由于受到系统波动，造成瓦斯电站主进线柜分闸，使电站成为孤岛系统。如果在脱网后，电站负荷和发电机组功率之间形成一种动态平衡，保证电压和频率在一个合理，则形成的孤岛系统能够稳定的运行。如果不能够形成平衡，则孤岛系统必将崩溃，造成瓦斯电站全面停电。由于发电机组在突然停机后，无法进行有效冷却降温和预润滑，经常造成会发动机组机械部件的损坏。所以对瓦斯电站来说，孤岛运行是一个很重要的运行方式。本文将利用MATLAB/simulink建立瓦斯电站和矿区配电网络模型，通过仿真，分析孤岛运行的一些特点。 1 系统模型的建立 图1是张集矿和张集瓦斯电站的模拟系统。矿区负荷用一个1MW的电阻负载和一个12MVA异步电动机来模拟。它通过一个额定容量为20MVA，额定电压为110/6.3KV的降压变压器与110KV电力系统相连。110KV电力系统用一个短路容量为1000MVA，品质因数X/R10的等效电源和一个5MW的负载来模拟。异步电机的额定电压为6.3KV，额定容量为12MVA。瓦斯发电机组为额定电压为400V，额定容量为2*1.3MW的同步发电机。瓦斯电站站区负载为0.1MW。同步发电机通过一台2.5MWA，0.4/KV升压变压器与矿6.3KV配电系统连接。在6.3KV系统汇流母线上用一个15MVar并联电抗器进行无功补偿。 2 孤岛运行的特点 孤岛系统能够实现稳定运行，需要具备两个前提条件。一是要求系统内的负荷小于瓦斯发电机组的有效容量，即使发电机组有足够的调整裕量。一般情况下，这个条件是容易满足的。即使不满足，也可以通过低电压负载减载、切除一些重要性小的负荷来满足这一条件。二是孤岛系统内的发电机组必须有很好的调速性能和电压跟踪能力，即频率-电压控制能力，确保系统内功率的动态平衡。 2.1 计划与非计划孤岛运行 孤岛运行一般分为两种，一种是计划孤岛运行，一种是非计划孤岛运行。计划孤岛运行是指根据电源和负荷的大小，确定合理的孤岛区域，在与主系统断开后，仍然能够恢复到相对稳定的运行状态。在淮南矿区，瓦斯发电站的孤岛运行主要是计划孤岛运行，孤岛区域目前主要是限制在瓦斯电发电站的内部。 为了更好的分析瓦斯发电站计划孤岛运行的特点，本文主要从两方面来分析。一是矿区供配电系统发生三相接地故障，在系统波动时断路器BC2跳闸，使瓦斯发电站系统与电网解列成为孤岛运行。二是在稳定运行情况下，断路器BC2断开形成的孤岛运行。 假设三相接地故障发生在0.5秒时，0.2秒后断路器BC2动作断开，瓦斯发电站成为孤立的系统。稳定运行情况下形成的孤岛运行是假设在0.7秒时，断路器BC2断开。 在发生三相接地故障时，电网电压波动较大，发电机励磁电压和发动机调速系统立即对发电机进行了动态调整，0.2秒后断路器BC2断开，系统逐渐恢复稳定。电网电压相对稳定时，发电机组虽然也进行了动态调整，但是调整的幅度明显较小。比较两组参数可以看出，在发生故障时，发电机端电压急剧下降，电流突然上升。虽然励磁系统和调速系统进行了及时的调整，但是电压还是在继续下降。如果不是断开断路器BC2，形成孤岛系统，瓦斯发电站系统必将崩溃。在解列脱网形成孤岛后，电压迅速得到了恢复，电流也因为负荷的降低而大幅下降。而稳定情况性形成的孤岛运行，系统能够较为平稳的从并网运行状态过渡到孤岛运行状态，电能的质量得到了很好的保证，对各种负荷设备也是很好的保护。