姚 遠，張 強

（嫩江尼爾基水利水電有限責任公司尼爾基發(fā)電廠，黑龍江齊齊哈爾 161005）

尼爾基發(fā)電廠黑啟動方案分析

姚 遠，張 強

（嫩江尼爾基水利水電有限責任公司尼爾基發(fā)電廠，黑龍江齊齊哈爾 161005）

1 黑啟動及黑啟動方案

大面積停電后的系統(tǒng)自恢復通俗稱為黑啟動。具體是指整個系統(tǒng)因故障停運后，在系統(tǒng)全部停電，處于全“黑”狀態(tài)下，不依賴別的網(wǎng)絡幫助，通過系統(tǒng)中具有自啟動能力的發(fā)電機組啟動，帶動無自啟動能力的發(fā)電機組，逐漸擴大系統(tǒng)恢復范圍，最終實現(xiàn)整個系統(tǒng)的恢復。黑啟動的關鍵是電源點的啟動，水輪發(fā)電機組與火電、核電機組相比，具有其它電力設備不具有的優(yōu)點——輔助設備簡單、廠用電少，啟動速度快等。

作為一個相對獨立的系統(tǒng)，水力發(fā)電廠的黑啟動是指在無廠用交流電的情況下，僅僅利用電廠儲存的兩種能量——直流系統(tǒng)蓄電池儲存的電能量和液壓系統(tǒng)儲存的液壓能量，完成機組自啟動，對內(nèi)恢復廠用電，對外配合電網(wǎng)調(diào)度恢復電網(wǎng)運行。機組具有黑啟動功能不僅是電站在全廠失電情況下安全生產(chǎn)自救的必要措施，也是電網(wǎng)發(fā)展的需要。

黑啟動方案就是指電力系統(tǒng)發(fā)生大規(guī)模停電后，盡快有序地恢復并重新構(gòu)建一種新的穩(wěn)定運行方式的預案和實際操作方案。

2 尼爾基發(fā)電廠黑啟動主要步驟

尼爾基發(fā)電廠采用河床式電站廠房，廠內(nèi)裝有4臺ZZ587A—LH—732型水輪發(fā)電機組，單機容量62.25 MW，總裝機容量250 MW。

2.1 發(fā)電廠一次系統(tǒng)

2臺150 MVA主變壓器，其機變接線方式為兩機送一變擴大單元接線方式。發(fā)電機出口電壓為13.8 kV，經(jīng)主變升壓為220 kV。1，2號機送1號主變，且在一號主變低壓側(cè)公共母線接有1號廠用變壓器31 T，其帶Ⅰ段廠用電源。3，4號機送2號主變，且在2號主變低壓側(cè)公共母線接有2號廠用變壓器32 T，其帶Ⅱ段廠用電源。1，2號主變送至220 kV公共母線，220 kV母線為單母線運行方式，最終通過線路斷路器送至黑龍江省拉東變電站。

廠用電方面，10.5 kV共有3段母線。正常運行狀態(tài)下，1號廠用變（31 T）、2號廠用變（32 T）運行分別為10.5 kVⅠ段母線及10.5 kVⅡ段母線送電。從地區(qū)變電所引來10.5 kV電源3開關正常在合閘狀態(tài)單帶10.5 kVⅢ段母線。1號廠用變壓器31 T低壓側(cè)1開關單帶10.5 kVⅠ段母線，2號廠用變壓器32 T低壓側(cè)2開關單帶10.5 kVⅡ段母線。10.5 kVⅠ，Ⅲ段母線聯(lián)絡1013開關及10.5 kVⅡ，Ⅲ段母線聯(lián)絡1023開關處于熱備用狀態(tài)。

2.2 水輪發(fā)電機組

水輪機為軸流轉(zhuǎn)槳式，立軸布置，型號ZZA833—LH—640；發(fā)電機為立軸半傘式密閉自循環(huán)空氣冷卻三相凸極同步發(fā)電機，型號SF62.5—56/10850。額定容量62.5 MW，額定電壓13.8 kV；額定電流2 988 A；額定轉(zhuǎn)速107.1 r/min；額定頻率50 Hz。

電廠勵磁部分的調(diào)節(jié)器為雙微機三通道調(diào)節(jié)器，其中A，B通道為微機通道，C通道為數(shù)字通道。正常工作時起勵裝置采用殘壓起勵，黑啟動時則采用零啟升壓的方式。

當失去廠用電源時，由于電廠調(diào)速器、監(jiān)控現(xiàn)地LCU控制站和勵磁裝置均采用交、直流雙路電源供電，均不影響其正常工作。

2.3 4號機組帶廠用電（黑啟動）送電操作順序

拉開4號機引出線1341開關（并檢查開關在開位）；拉開3號機引出線1331開關（并檢查開關在開位）；拉開尼拉線引出線2251開關（并檢查開關在開位）；拉開2號主變高壓側(cè)2202開關（并檢查開關在開位）；合上2號主變中性點22022刀閘；拉開二號廠用變壓器低壓側(cè)2開關；拉開地區(qū)10.5 kV開關（并檢查開關在開位）；4號機組同期方式選擇開關切至“手動”位置；4號機組同期切換開關切至“切除閉鎖”位置（滑差表）；4號機A，B套勵磁調(diào)節(jié)器切手動，系統(tǒng)電壓跟蹤退出，殘壓啟勵退出，零啟升壓投入；檢查4號機滅磁開關在投入；用上位機下達開機令；將4號勵磁調(diào)節(jié)器柜上“整流/逆變”把手切至“逆變”位置；檢查4號機端電壓為零伏，手合4號機引出線1341開關；將4號勵磁調(diào)節(jié)器柜上“整流/逆變”把手切至“整流”位置，同時按4號機起勵按鈕及DDL觸發(fā)按鈕，機端電壓建立后，手動增勵至13.8 kV，將A，B套勵磁調(diào)節(jié)器切至自動；合上2號廠用變壓器低壓側(cè)2開關，帶全廠廠用電。

3 黑啟動的注意事項

1）根據(jù)事故處理原則中保證廠用電的原則，在發(fā)生事故時應在最短時間內(nèi)恢復廠用電。因此在一般狀況下，當廠用電失去時，首選的恢復方式是利用來自地區(qū)變電所的可靠電源，具有時間短、供電可靠等優(yōu)點。只有在廠用電失去，地區(qū)變電站同樣無法正常供電且短時間內(nèi)無法恢復的時候，再采用黑啟動方式。

2）因廠內(nèi)各排水泵不能長期失電，而黑啟動實施過程時間較長，因此尼爾基發(fā)電廠特設1臺柴油發(fā)電機作為水泵的保安電源，可提供水泵近2 h的供電，避免發(fā)生更為嚴重的事故。

3）選擇自啟動機組時應選擇備用狀態(tài)較好（機組平時運行穩(wěn)定性好、調(diào)速器和壓力系統(tǒng)的油壓較高）的機組進行自啟動。根據(jù)尼爾基發(fā)電廠機組特性，帶廠用電機組應首先選用3號機組或4號機組，而所有帶廠用電機組壓油罐壓力必須在5.7～6.3 MPa之間，壓力油罐油位在＋2 060～2 400 mm之間。如不能達到上述標準，應及時更換機組。

4）帶廠用電機組升壓前必須將主變高壓側(cè)開關斷開,將機組同10.5 kV系統(tǒng)斷開。

5）升壓過程應緩慢進行，且電壓每升高2 kV對發(fā)電機和變壓器進行一次檢查，無異常后才能繼續(xù)升壓。

6）恢復廠用電時應先恢復運行機組所在的相應段廠用電運行，然后迅速恢復運行機組的動力電源、自動化控制電源和廠房照明電源；有效利用0.4 kV系統(tǒng)的斯沃開關逐步恢復全廠廠用電。

7）在黑啟動過程中，應派專人監(jiān)視升壓過程及機組啟動過程，一旦發(fā)現(xiàn)異常情況，立即更換機組。

8）為保障黑啟動可以順利進行，發(fā)電廠在220 V交流回路中加裝了一套UPS逆變電源，可將蓄電池內(nèi)的直流電逆變成為交流電，保證黑啟動前設備的運行。

4 制定黑啟動方案的目的及意義

目前，我國還沒有廣泛適用于不同網(wǎng)絡（運行方式和工況）的恢復方案，國家有關規(guī)定和規(guī)程以及相關文獻對發(fā)電廠全廠停電的處理也較少涉及。作為電力系統(tǒng)惡性事故之一——全廠停電事故一旦發(fā)生，將給發(fā)電廠及國家?guī)砭薮蟮慕?jīng)濟損失。

通過對尼爾基發(fā)電廠黑啟動方案的制定，可以確保事故發(fā)生后最短時間內(nèi)有效恢復廠用電，并逐步恢復系統(tǒng)，減少事故損失，保障用戶正常用電。

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2010-12-22