電力系統黑啟動試驗方法研究

金 新 曹德鑫

（牡丹江水力發電總廠，黑龍江 牡丹江 157000）

1 概述

所謂黑啟動（Black-start），是指整個電力系統因故障停運后，在無法依靠其它電網送電恢復的條件下，通過啟動系統中具有自啟動能力的機組，帶動沒有自啟動能力的機組，逐步擴大系統的恢復范圍，最終實現整個系統的恢復?，F代電力系統，由于電網規模較大，一旦出現故障，影響面也很大，容易由局部故障而影響全局，乃至發生惡性連鎖反映，造成災難性的嚴重后果，這方面國內外都有過慘痛的教訓，如2003年美加8.14大停電事故就是典型的事例。電網發生電網瓦解或大面積停電事故，將給國民經濟及電力系統本身都帶來了空前的損失。如果一個電網事前未進行全網的黑啟動方案研究，無任何黑啟動措施，一旦發生了大面積停電或電網全網停電后，電網的復雜性和龐大性也使電網的恢復過程變得空前的復雜，運行人員往往束手無策，恢復供電復雜而費時，電網恢復非常緩慢，用戶停電時間延長，停電的損失和影響擴大，將給國民經濟和人民生活帶來極大的損失，甚至影響社會安定。若事先采取相應措施，制定適當的啟動程序，可盡快恢復系統運行并大大減少停電時間。因此，鏡泊湖發電廠作為黑龍江省東部電網的黑啟動源頭參加了黑龍江省東部電網黑啟動試驗。水電機組作為啟動電源最為方便，啟動過程較快，從機組啟動速度、調節系統特性及可持續供電時間來看，是比較理想的黑啟動電源。黑龍江省電力有限公司的這次黑啟動試驗是以鏡泊湖發電廠老廠一臺機組作為系統"全黑"情況的黑啟動電源，進而通過新廠地下電站、溫春變，啟動牡丹江第二發電廠，然后逐步恢復電網供電。

2 黑啟動試驗前的準備工作

2.1 黑啟動試驗前提

按黑龍江省應急事故處理預案，黑龍江省網發生全停事故，按電網結構，將省電網分成四片同時進行黑啟動，東部網為鏡泊湖發電廠、牡丹江、雞西電網。當系統全部停電，鏡泊湖發電廠與系統解列，廠用電全停，事故照明投入時以鏡泊湖發電廠老廠作為黑啟動電源啟動東部網。

2.2 黑啟動試驗條件

在黑龍江省黑啟動試驗前，鏡泊湖發電廠老廠并不具備成熟度的黑啟動試驗條件，原因及解決方案：

2.2.1 鏡泊湖發電廠老廠，沒有柴油機組，也就說在系統"全黑"的情況下沒有（除保溫機組外）帶廠用電的電源，在進行理論分析核實計算后，購入一臺由英國威爾信工程有限公司生產的35kW P44E1型柴油發電機組。

2.2.2 黑啟動試驗也可由保溫機組帶廠用電，而本次黑啟動試驗，保溫機組還肩負著帶鏡泊湖發電廠新廠廠用電的任務，而現在鏡泊湖發電廠老廠保溫機組勵磁裝置、調速器設備老化、運行特性差，根本不具備條件，經研究決定進行更換。將原勵磁裝置更換為北京吉思公司生產的GEC-S01/S02型全數字微機勵磁裝置，原調速器更換為天津電氣傳動研究所生產的TDBYWT步進電機型微機調速器。

在對鏡泊湖發電廠老廠相應設備增設更換，并對運行人員進行新設備的培訓講解，使其能夠熟練掌握后，使得鏡泊湖發電廠老廠具備了相應的黑啟動試驗條件。

3 黑啟動技術措施

3.1 要求直流系統運行可靠和蓄電池容量滿足要求。

3.2 確保事故照明自動切換裝置工作正常，事故時可靠投入。

3.3 確保通訊直流電源可靠工作，系統暢通。

3.4 確保直流逆變電源可靠運行，以保證中控室綜合屏、監控機電源等可靠運行。

3.5 投入220kV線路電網安全自動裝置，確保在恢復送電過程中的電能質量。

3.6 做好保廠用電源和黑啟動電源的安全隔離措施。

3.7 老廠2臺機組和保溫機組調速器、勵磁裝置交直流電源開關可靠投入。

3.8 柴油發電機工況良好，平時維護到位，具備隨時啟動條件。

3.9 黑啟動機組的交、直流工作電源及自動裝置具備條件，在黑啟動時進行相應的切換和投入。

3.10 黑啟動機組勵磁裝置性能優良抗干擾能力強、手自動切換無波動。

4 黑啟動試驗啟動運行方式

黑啟動前鏡泊湖發電廠正常運行方式：鏡老廠2臺18MW機組和2臺1.25MW保溫發電機組通過鏡聯線送至鏡新廠開關站母線。鏡新廠4臺15MW發電機組通過鏡新廠開關站母線經鏡溫線送至溫春變接入系統，省際聯絡線鏡平線投入運行。

以下以保溫機組為例，簡述鏡泊湖發電廠黑啟動過程：啟動保溫機組通過10.5kVⅡ段聯絡電纜、廠西10.5kV母線、45T帶廠用400V母線廠用負荷或啟動柴油發電機通過電纜和開關接至400V廠用電母線帶老廠1臺機組主要負荷。新廠廠用電通過新老廠專用線由老廠向新廠提供或通過1號機恢復新廠220kV系統后，由新廠220kV 2、3號主變獲得?；謴屠蠌S廠用電后，啟動老廠1號機組作為系統恢復電源，老廠1號機組經1號主變零起升壓通過鏡聯線向新廠220kVⅡ母線充電，經母聯2800開關通過220kVⅠ母線，利用220kV鏡溫線送入系統。新老廠廠用電恢復后根據省調指令啟動新老廠機組，啟動牡二廠機組、恢復牡丹江、雞西電網，進而恢復省東部網最終逐步恢復整個省網系統。

結語

通過本次黑啟動試驗，為我廠在系統"全黑"情況下的快速啟動恢復系統供電積累了寶貴的經驗，也為我廠完善黑啟動于預案提供了寶貴的實踐基礎。作為鏡泊湖發電廠老廠的運行管理操作人員，我們還應考慮到事故真正發生時可能遇到的緊急意外情況，如直流系統運行不可靠、事故照明異常、現場通訊中斷等等不可預期的情況，只有我們平時做好充分的事故預想，才能在可能的黑啟動過程中做到萬無一失，確保電網安全快速的恢復，將國民經濟和人民財產的損失降到最低。

[1]王士政.電力系統控制與調度自動化[M].北京:中國電力出版社.2008.

[2]山西省電力公司.電網調度[M].北京:中國電力出版社.2009.