白鶴灘電站“一鍵黑啟動”功能及流程的研究

陳健鑫，李軍剛，陸現波，朱煜浩

（中國長江電力股份有限公司白鶴灘電廠籌建處，四川 涼山615400）

白鶴灘水電站位于金沙江下游四川省寧南縣和云南省巧家縣境內，為金沙江下游河段梯級開發的第二級電站。左、右兩岸布置地下廠房，各安裝8臺單機容量100 萬kW 的水輪發電機組，首批機組將于2021 年7 月投產發電。電力外送通過500 kV GIS、GIL 連接架空線路接入換流站，接至國家電網。

由于樞紐的地理位置、地下電站整體結構特點及外送方式等原因，白鶴灘電站存在以下不安全因素，可能導致全廠停電事故的發生：①電站500 kV升壓站及接入電網事故，外送通道故障導致全站停電；②電站附件山體發生大型山體滑坡堵塞金沙江河道導致全部機組被迫停機；③電站發生水淹廠房事故導致全廠機組停電。當以上事故發生時，極大的威脅到電站廠用電系統的正常運行，可能導致全廠停電，甚至威脅系統安全。通過具有自啟動能力的機組安全、快速地恢復系統，減小事故損失，顯得尤為重要[2]。針對現有電站黑啟動方式在時效性、復雜性、安全性方面存在的不足之處，研究設計白鶴灘水電站“一鍵黑啟動”功能及流程，在廠用電全停事故發生時，提高柴油發電機恢復廠用電供電的自動化程度，將大量需要人為操作、檢查的過程進行流程化、自動化，減少事故處理風險，提高電站運行的安全性能。

1 廠用電方式介紹

左岸廠內10 kV 供電系統設置6 段10 kV 母線，分別取自1 號、2 號、3 號、5 號、6 號、7 號主變，經高壓廠用變壓器分別接到6 段10 kV 母線上。6 段母線首尾相連，形成環形。左岸廠外10 kV 系統設置7M、8M、9M 三 段10 kV 母 線，7M、8M 分 別 與2M、6M 相連，兩路施工電源分別接入廠外保安母線9M、廠內10 kV 母線4M，柴油發電機作為保安電源接至9M。右岸10 kV 接線方式與左岸類似，左、右岸通過9M、19M 相連。機組自用電、地下廠房排水設備用電、泄洪設施用電均取自10 kV 母線。由左岸10 kV 廠用電聯絡接線圖可知，與柴油發電機相連的母線為9M，通過9M 向7M 或8M 供電，實現廠外重要負荷的恢復供電；由7M 向2M 或由8M 向6M供電，實現廠內重要負荷的供電。由此可知，左岸流程涉及的母線有9M、8M、7M、6M、2M，涉及的開關有與該5 段母線相連的開關及G01 K02、G01 K06、G05 K06 開關。白鶴灘電廠10 kV 廠用電聯絡圖見圖1。

圖1 白鶴灘電站10 kV 聯絡圖

2 黑啟動流程

2.1 流程路徑確定

柴油機啟動后，逐級對所選擇母線進行充電，充電完成后，根據電站負荷重要性程度，依次進行重要負荷的恢復送電。急需恢復供電的負荷主要有大壩泄洪設施、地下廠房排水設備、發電機組等。

考慮全廠停電故障發生的隨機性，以上負荷隨時需要緊急啟動，先后順序不盡一致，確定流程中將電源恢復至相關母線，然后對相關負荷的啟動方式進行調整，根據實際情況及調度命令選擇相應負荷的恢復。

根據左右岸負荷分配布置區別、10 kV 各段母線所帶負荷的差異性及個別10 kV 母線檢修停運的可能性，確定左右岸各設置2 個啟動路徑，以滿足不同負荷恢復的需求。相應恢復路徑見圖2，因泄洪設施的電源均取自左岸廠用電，故路徑1、2 同時考慮大壩泄洪設施、地下廠房排水設備、發電機組的用電需求，路徑3、4 不考慮大壩泄洪設施的用電需求。

（1）路徑1：柴油發電機-9M-7M-2M，可開啟泄洪深孔、泄洪洞，進行4F 或5F 或6F 機組黑啟動，啟動廠房滲漏排水泵、檢修排水泵，聯絡3M 啟動廠區滲漏排水泵。

（2）路徑2：柴油發電機-9M-8M-6M，可開啟泄洪深孔、泄洪洞，進行7F 或8F 機組黑啟動，啟動廠區滲漏排水泵，聯絡1M 啟動廠房滲漏排水泵、檢修排水泵。

（3）路徑3：柴油發電機-19M-18M-15M，可進行11F 或12F 或13F 機組黑啟動，啟動廠房滲漏排水泵、檢修排水泵，聯絡14M 啟動廠區滲漏排水泵。

（4）路徑4：柴油發電機-19M-17M-11M，可進行9F 或10F 機組黑啟動，啟動廠區滲漏排水泵，聯絡16M 啟動廠房滲漏排水泵、檢修排水泵。

2.2 “一鍵黑啟動”流程設計

根據分析可知，共有4 種廠用電恢復路徑，總共設置4 個“一鍵黑啟動”流程，當需啟動流程時，根據實際情況進行選擇。考慮操作便捷性，在監控系統設置一個流程啟動監控畫面，畫面中設置4 個啟動軟按鈕，分別對應各自的啟動流程。進行“一鍵黑啟動”時，確認除柴油發電機外，無更快方式進行廠用電恢復，人為按下啟動按鈕，啟動恢復廠用電流程。

3 流程動作邏輯

以廠用電恢復路徑1 為例，廠用電恢復順序為：柴油發電機-9M-7M-2M。動作邏輯：一鍵啟動令-退出1M、2M、3M、7M、8M 母線備自投-斷開2M、7M、9M 進線及聯絡開關-斷開2M、7M 負荷開關-啟動柴油發電機-合上G09 ZCD-合上G07 K09-合上G07 K02-合上G07 K02-退出相關0.4 kV 供電點備自投-流程結束。

圖2 白鶴灘10 kV 廠用電恢復路徑圖

4 結語

廠用電供電的可靠性，決定了電站泄水設施、排水系統、發電機組運行的可靠性，保障了電站發揮防洪、發電、通航的綜合效益。廠用電一鍵黑啟動的時效性、安全性、便捷性，可以極大提高廠用電供電的可靠性。隨著“一鍵黑啟動”的研究，不斷提高和完善電廠機電設備的綜合自動化、智能化水平，提高了電廠機電設備運行的安全可靠性，同時也提高了機組安全穩定運行水平，減少事故處理風險，保證電站樞紐安全、可靠、經濟運行。