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水电站的黑启动
1黑启动的概念
大面积停电后的系统自恢复通俗地称为黑启动。所谓黑启
动,是指整个系统因故障停运后,系统全部停电(不排除孤立小
电网仍维持运行),处于全“黑”状态,不依赖别的网络帮助,
通过系统中具有自启动能力的发电机组启动,带动无自启动能力
的发电机组,逐渐扩大系统恢复范围,最终实现整个系统的恢复。
黑启动的关键是电源点的启动,水轮发电机组与火电、核电机组
相比,具有辅助设备简单、厂用电少,启动速度快等优点,理所
当然成为黑启动电源的首选。水电站的黑启动是指在无厂用交流
电的情况下,仅仅利用电厂储存的两种能量——直流系统蓄电池
储存的电能量和液压系统储存的液压能量,完成机组自启动,对
内恢复厂用电,对外配合电网调度恢复电网运行。机组具有黑启
动功能不仅是电站在全厂失电情况下安全生产自救的必要措施,
也是电网发展的需要。
在电网大面积停电后,采取电网黑启动措施,将大大减少电
网停电时间,尽快恢复电网的正常运行。2005-09-26,受第18
号台风“达维”的影响,海南省发生了罕见的全省范围大面积停
电。海南电网公司立即实施黑启动方案,这是国内除演练以外第
一次实施的“黑启动”。
在正式下达“黑启动”命令后仅1h25min,就有电厂宣告“黑
启动”成功,系统开始逐步恢复供电。
2003-11-09,由云南电力集团公司牵头组织了漫湾电厂、昆
明电厂、以礼河电厂、昆明供电局等有关单位,进行了云南电网
的黑启动试验,试验选择了黑启动方案之中最为复杂、最具有代
表性的一个方案作为试验网络。采用漫湾电厂机组自启动后,零
起升压方式和全电压冲击2种方式恢复以500kV、220kV和110kV
输变电系统构成的比较复杂的目标网架,实现利用有自启动能力
的黑启动电源恢复启动无自启动能力的昆明电厂火电机组和以
礼河电厂水电机组的方案,完成试验系统的孤岛并列。试验全面
模拟了电网黑启动后的整个恢复过程。
以下是笔者承担机组自启动操作任务后,对水电站机组作为
黑启动电源运行时的注意事项及操作步骤所作的初步探讨。
2水电站黑启动的注意事项
2.1调速系统
水电站黑启动的关键是在失去厂用交流电时能否维持控制
水轮机导叶开启的调速系统的操作油压。调速系统的油压装置一
般能满足机组在运行中可能发生的最不利运行情况的需要,即首
先甩去额定负荷,导叶接力器全关1次,然后摆动若干次(按进
行1次全关闭考虑),接着机组又并入电网带上额定负荷,导叶
全开1次(对转浆式水轮机其轮叶接力器也相应动作)。经上述调
整后,油压装置仍能保证事故停机用油,在事故终了,尚能保持
最低允许油压。故在正常情况下,油压装置的油压可以保证机组
进行一次正常自启动,但需要注意压油槽的油气比例,压油槽油
位不能低于操作最低油位。
2.2励磁系统
励磁系统在黑启动时应考虑两点:第一,励磁风机电源问题,
如果励磁风机电源不是由本机自供电,在黑启动时由于没有厂用
交流电源,励磁风机将不能运行,受功率柜温度限制,励磁系统
可能无法长时间运行;第二,对长线路充电问题,如果黑启动的
机组需向系统充电,则需要考虑线路末端过电压问题,故黑启动
机组带长线路起励时应采用手动起励,逐步升压的方式。
2.3辅助设备
对于一些立式机组,顶盖排水系统采用厂用交流电源,一旦
厂用交流电消失,在机组开启时短时间内顶盖可能满水,导致水
导油盆进水,不利于黑启动操作,此时应考虑机组的漏水量以及
排水系统是否能够满足要求。
对于技术供水采用水泵供水的系统,由于没有厂用交流电,
冷却水不能投入,此时应考虑轴瓦温度及油温在黑启动过程中是
否能满足要求,对于采用顶盖供水、坝前取水或钢管取水的技术
供水系统则不存在此问题。
机组是否可以进行惰性停机也应考虑,如不能进行惰性停
机,则应考虑相应的制动系统是否能满足要求。
主阀是黑启动过程中机组事故的最后一道防线,在无交流电
的情况下应能够自动关闭。如不能够自动关闭,在黑启动时应注
意解决。
2.4直流系统
直流系统是黑启动时唯一的电源,是电站的继电保护、操作、
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