ICS 27.140 K 55 NB 备案号：46549-2014 中华人民共和国能源行业标准 NB/T 42034—2014 孤网运行的小水电机组设计导则 Design guidelines for small hydropower unit operated in isolated grid 2014-06-29发布 2014-11-01实施 国家能源局 发布 NB/T42034—2014 目 次 前言 引言 -III 范围 1 规范性引用文件， 术语和定义 4 稳定性指标. 5 不适于孤网运行的小水电机组· 6对负载的限制· 7对机组自动化设备的要求 附录A（资料性附录） 改善小水电站孤网运行状况的技术措施 NB /T 42034—2014 前言 本标准是针对孤网运行的小水电机组制定，可作为小型水电站设计系列标准的组成部分。 本标准按照GB/T1.1一2009《标准化工作导则 第1部分：标准的结构和编写》给出的规则起草 本标准由中国电器工业协会提出。 本标准由能源行业小水电机组标准化技术委员会归口。 本标准主要起草单位：武汉市汉诺优电控有限责任公司、华自科技股份有限公司、武汉四创自动控 制技术有限责任公司、武汉市陆水自动控制技术有限公司、天津电气科学研究院有限公司。 本标准主要起草人：王党生、汪晓兵、陈启明、高雄清、郭建业、宋桂玲。 本标准为首次发布。 II NB/T42034—2014 引言 孤网运行的小水电机组，其稳定性与机组惯性时间常数Ta、引水系统水流惯性时间常数Tw、电网 负载特性及机组自动化设备性能密切相关。许多机组因T，过小、T过大及其他不利因素的存在，即使 没有负载变化，其频率也会在一定范围内周期性波动，使得机组调节频繁。当负载发生随机突变时，由 于突变负载与总负载的比值较大，因此频率波动峰值大、次数多，导致机组大幅度频繁调节。 此外，如果机组的励磁装置为简单的恒电压调节模式，其调节过程对频率构成正反馈耦合，也是导 致孤网频率波动的一个重要因素 机组大幅度的频繁调节，不仅影响电能质量和设备寿命，还可能因过速、低频、低油压等引起事故 停机，也可能因电压波动过大造成电站和用户的设备损坏。 上述问题涉及水轮机、发电机、水轮机控制系统（调速器）、励磁装置、保护、机组自动化等多个 因素。为使小水电机组满足孤网运行的要求，保证电站安全运行，将电能质量控制在合理水平，须在电 站设计和设备选型阶段综合考虑相关因素，统筹解决所述问题。 自前，国内外尚未见与孤网运行的小水电机组有关的技术标准。由于规范缺失，使该类小水电机组 的设计、选型有一定盲目性，导致部分电站孤网运行时频率、电压波动过大，甚至不能正常运行。为此， 特制定本标准。 III NB/T42034—2014 孤网运行的小水电机组设计导则 1范围 本标准适用于在一台或多台小水电机组（单机容量不大于10MW、转轮直径小于3.3m）组成的小容 量孤网中承担调频、调压任务的机组。 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/T9652.1水轮机控制系统技术条件 GB/T10585中小型同步电机励磁系统基本技术要求 GB/T14285继电保护和安全自动装置技术规程 NB/T35010水力发电厂继电保护设计规范 SL229小型水力发电站自动化设计规范 3术语和定义 规范性引用文件界定的以及下列术语和定义适用于本文件。 3.1孤网isolatedgrid 孤立运行或与大电网解列后处于孤立运行工况的电网。 4稳定性指标 在无负载变化的条件下，小容量孤网的稳定性应达到： a）频率波动：不超过土2%。 b）电压波动：不超过土3%。 5不适于孤网运行的小水电机组 5.1T值过小的机组： a）T<4s的轴伸贯流式机组、冲击式机组； b）T<6s的混流式机组、轴流式机组。 T值越小，机组抑制频率变化的能力越差，相同的负载变化引起的频率波动也越大。 5.2T值过大的机组 a）导叶接力器最短关机时间（或以两段关闭的第一段速度全关的时间）T’>6s的轴伸贯流式机组； b）导叶接力器最短关机时间（或以两段关闭的第一段速度全关的时间）T’8s的混流式机组、轴 流式机组； c）喷针接力器最短关机时间T'>15s的冲击式机组。 T值由调节保证计算确定，其大小直接决定了机组的功率调节速度。T值越大，机组的功率调节 速度越慢，相同的负载变化引起的频率波动也越大。 5.3手动空载转速摆动值超过土1%的机组。 5.4上述参数应在小水电站设计和设备选型阶段综合考虑，合理选用。对于孤网运行状况不良的已投 1 NB/T42034—2014 运机组，可参照附录A采取适当的技术措施加以改善。 6对负载的限制 6.1实际总负载 6.1.1对于冲击式和轴伸贯流式机组，不大于实际运行机组额定容量的50%。 6.1.2对于混流式和轴流式机组，不大于实际运行机组额定容量的75%。 6.2突变负载及间隔时间 6.2.1不大于调频机组额定容量5%的突变负载，发生间隔时间大于2min。 6.2.2不大于调频机组额定容量15%的突变负载，发生间隔时间大于20min。 7对机组自动化设备的要求 7.1水轮机控制系统（调速器） 7.1.1采用标准化程度高的微机调速器。调速器应满足GB/T9652.1的相关技术要求，具备自动识别孤 网工况和自动切换调节参数的功能 7.1.2压力油源： a）蓄能器容积不小于操作功相同的非孤网运行调速器蓄能器容积的1.5倍： b）油泵排量应保证自工作油压下限至工作油压上限的升压时间不大于40s； c）提供事故低油压信号。 7.1.3冲击式机组调速器： a）喷针与折向器应为并联调节； b）折向器最短投入、退出时间可以分别连续调整， 7.1.4转桨式机组调速器应能实现协联工况与定桨工况的自动转换 7.1.5机组黑启动： a）操作功不大于10000N·m的调速器，采用机械手动操作机构进行黑启动； b）操作功大于10000N·m的调速器，采用备用电源启动。 7.2励磁装置 7.2.1采用符合GB/T10585标准，具有孤网识别和自动切换调节方式功能的微机励磁装置。 7.2.2调节参数可以现场整定；具有自动灭磁功能。 7.2.3孤网运行时，励磁装置应与调速器协调控制，以有效抑制无负载变化时频率及功率的周期性波动 减小负载突变时电压及频率的波动幅值。 7.3机组继电保护 7.3.1采用微机保护装置，具备完善的保护功能，满足GB/T14285、NB/T35010的相关配置要求。 7.3.2发电机宜配置反应三相电流不平衡的负序过流保护，以保证保护的动作灵敏度。 7.3.3高频、低频保护的动作条件应适当放宽，以适应孤网运行的要求。 7.4机组自动化 宜采用符合SL229规范要求的微机自动化装置， 7.5 备用电源 应配置厂用直流电源或交流不间断电源。 2