探討發(fā)電廠黑啟動的方案

陳曉曙

摘 要：隨著電網(wǎng)規(guī)模的持續(xù)擴大，相應(yīng)改善了電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，對于電網(wǎng)運行穩(wěn)定性的要求提升。然而電網(wǎng)在運行期間也存在安全隱患，由于人員誤操作和繼電保護器驅(qū)動等原因，極易引發(fā)安全事故。為了確保電網(wǎng)在短時間內(nèi)恢復(fù)運行，可以采用黑啟動方案，此次研究主要是探討分析發(fā)電廠黑啟動方案，希望能夠?qū)ο嚓P(guān)人員起到參考性價值。

關(guān)鍵詞：發(fā)電廠;黑啟動方案;運行故障

黑啟動主要是在電力系統(tǒng)發(fā)生故障后，不借助其他網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，通過系統(tǒng)自啟動功能啟動發(fā)電機組，以此促進電力系統(tǒng)運行能力恢復(fù)，所以多數(shù)發(fā)電廠的發(fā)電機組都采用黑啟動電源。在應(yīng)用黑啟動方式時，設(shè)備機組不能出現(xiàn)故障問題，油位高于4/5，在黑啟動操作至恢復(fù)供電時間必須控制在5分鐘以內(nèi)。機組冷卻水是通過水泵供給，當出現(xiàn)停電事故后，將無法啟動系統(tǒng)，此時應(yīng)用黑啟動模式可以延長運行時間。在具體應(yīng)用時，應(yīng)當檢查機組的分閘情況，機組刀閘是否處于二段位置，閉合高壓斷路器，同時檢查發(fā)電機出口斷路器的分閘位置，確保發(fā)電機組合輔助設(shè)備處于熱備用狀態(tài)。由于黑啟動操作和電力恢復(fù)應(yīng)當在5分鐘之內(nèi)完成，因此必須劃分不同工作人員的職責，共同做好電力服務(wù)工作。

1、黑啟動需要考慮的因素和措施

發(fā)電廠電源消失后，會對啟閉機油系統(tǒng)、高低壓氣機與排水設(shè)施的工作電源造成影響，還會對照明供電造成影響。如果長時間無法恢復(fù)發(fā)電廠電源，將會導致機組運行障礙。

2、黑啟動需考慮的因素

第一，直流系統(tǒng)供電狀態(tài)。發(fā)電廠的自動保護裝置、繼電保護裝置、操作合閘和開關(guān)合閘都屬于直流系統(tǒng)的運行任務(wù)，并且由直流供電系統(tǒng)提供試驗電源和備用電源。無論處于何種運行狀態(tài)，用電中斷也必須確保直流電源的穩(wěn)定性。在正常電壓下，直流系統(tǒng)充放電裝置可以直接向直流系統(tǒng)供給負載，同時對蓄電池組進行充電，以此補償蓄電池放電。直流系統(tǒng)大功率負載啟動時，需要由蓄電池聯(lián)合充放電裝置共同承擔電流輸送任務(wù)。當發(fā)生特殊問題時，則需要通過兩組蓄電池供給直流電荷，維持時間在2h左右。當發(fā)電廠電源消失后，蓄電池屬于唯一有電電源，所以必須具備穩(wěn)定的電源。所以在日常巡檢時必須注重保護蓄電池，同時做好定期驗證工作，以此提升蓄電池電力供應(yīng)的穩(wěn)定性。

3、案例分析

某發(fā)電廠安裝發(fā)電機組數(shù)量共計為9臺，裝機總量為625萬kW，一期工程安裝機組數(shù)量為7臺，485萬kW裝機提前一年投產(chǎn)，該發(fā)電廠的電氣主接線為發(fā)電機，變壓器組的單元接線，主變壓器低壓側(cè)和發(fā)電機之間設(shè)置出口斷路器，開關(guān)站采用雙母線43接線方式。

4、運行方式分析

該發(fā)電廠用電采用母線獨立運行模式，利用母聯(lián)開關(guān)串聯(lián)母線形成環(huán)形，連接方式，將外來電源作為后備電源的接線方式。

第一，在正常運行工況下，Ⅶ段母線為空載運行狀態(tài)，電源為市電連接到主變壓器低壓側(cè)，并加兩兩回線作為組件，利用發(fā)電廠用電、備用電源頭切裝置實現(xiàn)。柴油發(fā)電機主要是由10kvⅦ段經(jīng)過開關(guān)接入到10kvⅠ段、Ⅱ段和Ⅵ段，將其作為組件黑啟動電源。因為10kV發(fā)電機的容量只可以滿足單臺機組、輔助設(shè)備的運行容量需求，且燃料儲備糧不足。為了縮短發(fā)電機的運行時間，在啟動后及時恢復(fù)發(fā)電廠用電，必須將機組作為黑啟動機組。該發(fā)電廠選擇1號機組。

第二，使用400V系統(tǒng)運行方式，1-7號機組采用自用電、公用電Ⅱ組、Ⅲ組，照明用電、檢修用電均采用分段運行模式，投入備自投裝置。

為了避免發(fā)電廠電力供應(yīng)丟失，應(yīng)當全部下落機組閘門，在最高位置設(shè)置柴油發(fā)電機（400V），通過4011DL連接到Ⅱ段用電中，之后開啟閥門操作。

5、操作步驟分析

第一，按照電網(wǎng)并網(wǎng)絡(luò)運行操作的規(guī)定，當發(fā)電廠對外全部停電時，現(xiàn)場作業(yè)人員應(yīng)當斷開主系統(tǒng)開關(guān)。主要是在上位機位置，將所有開關(guān)斷開。

第二，檢查母聯(lián)開關(guān)的單中斷開位置，將Ⅱ段上所有負荷開關(guān)斷開。

第三，啟動柴油發(fā)電機（400V），并且建壓穩(wěn)定后，閉合開關(guān)。

第四，對1號機組電源狀態(tài)進行檢查，同時提升1號機組閘門。

第五，將10kV所有母線的母聯(lián)開關(guān)、進線開關(guān)斷開，同時將發(fā)電廠用電10kV、400V的備自投裝置退出。

第六，將中控室所有次要負荷斷開;10kVⅢ段負荷開關(guān)斷開，同時啟動柴油發(fā)電機。

第七，檢查1號機組母聯(lián)開關(guān)，確保其處于斷開狀態(tài)。柴油發(fā)電機啟動后，檢查10kVⅢ段、1號機組電壓狀態(tài)。

第八，檢查1號調(diào)速器、2號壓油泵。等到1號調(diào)速器油壓處于穩(wěn)定狀態(tài)時，需要將2號壓油泵切換至“切除”位，同時對1號調(diào)速器的啟動狀態(tài)進行監(jiān)視。如果調(diào)速器油壓降低至5.5MPa時，可以采用補氣方式維持壓油罐內(nèi)部的壓力。

第九：調(diào)整1號調(diào)速器增壓泵運行方式，更改為自動運行方式，對其運行狀態(tài)進行檢查，確保油位、油壓穩(wěn)定;同時恢復(fù)1號機組推力外循環(huán)，高壓油頂起控制系統(tǒng)。密切觀察循環(huán)泵電源狀態(tài)，檢查機組油位與油壓。

第十，開啟上位機，使1號機處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)。在同期柜上短接端子，閉合開關(guān)。1號發(fā)電機帶動1號主變壓器運行。

第十一，閉合10kVⅠ段進線開關(guān)，同時檢查電壓看，恢復(fù)1號機自用電Ⅰ供電。恢復(fù)開關(guān)站用電、公用供電與照明用電，并且確保其聯(lián)絡(luò)運行。密切觀察公用直流、機組直流、開關(guān)站直流的供電狀態(tài)。

第十二，檢查開關(guān)斷開位置，恢復(fù)Ⅰ段用電，提升2號機組，確保閘門全開。同時恢復(fù)2號機組聯(lián)絡(luò)運行，上位機自動開2號機至空轉(zhuǎn)。在同期柜后短接兩個端子，帶動2號主變建壓，以此恢復(fù)10kVⅡ段供電。

第十三，按照處理情況斷開開關(guān)，同時停止柴油發(fā)電機運行，按照發(fā)電廠實際運行情況，恢復(fù)通電系統(tǒng)，確保其處于安全運行狀態(tài)。

按照調(diào)度命令，恢復(fù)電力系統(tǒng)送電。

5、黑啟動恢復(fù)的注意事項

在黑啟動期間，必須根據(jù)負荷等級，全面考慮到電網(wǎng)恢復(fù)速度和穩(wěn)定性，將系統(tǒng)頻率設(shè)定在48.5-50Hz。在調(diào)度方案中羅列出負荷恢復(fù)次序和數(shù)量，確保各級供電部門可以認識到黑啟動負荷供電的重要性。黑啟動負荷恢復(fù)期間，必須確保電壓處于標準范圍，在進行操作時，應(yīng)當對重要節(jié)點電壓進行監(jiān)測，避免影響黑啟動負荷恢復(fù)效果。在恢復(fù)操作時，確保系統(tǒng)保留備用容量，確保備用容量大于系統(tǒng)發(fā)電電荷的30%。使用外網(wǎng)進行黑啟動時，由于容量比較大，會相應(yīng)提升穩(wěn)定性和安全性，所以進行黑啟動操作時能夠恢復(fù)部分負荷;采用內(nèi)網(wǎng)進行黑啟動時，由于容量比較小，會相應(yīng)減緩啟動與恢復(fù)速度，降低穩(wěn)定性和安全性，所以在黑啟動操作過程中必須恢復(fù)負荷，同時按照機組運行狀態(tài)進行操作，為了確保網(wǎng)絡(luò)電壓的穩(wěn)定性，電網(wǎng)補償設(shè)備應(yīng)當按照電壓進行投切，防止遠程輸送功率。

6、結(jié)束語

綜上所述，電力系統(tǒng)應(yīng)當注重發(fā)電自勵磁現(xiàn)象，注重控制變壓器勵磁，以免沖擊和孤島系統(tǒng)的穩(wěn)定性，同時注重系統(tǒng)潮流分布與電壓調(diào)整。在黑啟動操作過程中，按照負荷重要等級進行合理排序。恢復(fù)負荷期間，必須將電壓控制在標準范圍內(nèi)，同時確保系統(tǒng)保留備用容量。

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