湖州電網(wǎng)黑啟動方案研究＊

沈海權(quán)，柏建良，邵 越

（湖州電力局，浙江 湖州313000）

電力系統(tǒng)全停后的恢復(fù)稱為黑啟動，是指整個系統(tǒng)因故障全停后，不依賴別的網(wǎng)絡(luò)幫助，通過系統(tǒng)中具有自啟動能力機(jī)組的啟動，帶動無自啟動能力的機(jī)組，逐漸擴(kuò)大系統(tǒng)恢復(fù)范圍，最終實(shí)現(xiàn)整個系統(tǒng)恢復(fù)的過程.在系統(tǒng)發(fā)生大面積或全網(wǎng)停電的情況下，如果沒有任何黑啟動措施，將使停電時間大大延長，甚至在恢復(fù)系統(tǒng)時可能無從入手，造成國民經(jīng)濟(jì)的重大損失.

1 湖州電網(wǎng)黑啟動的技術(shù)原則

1.1 黑啟動電源考慮

系統(tǒng)全停后能否順利實(shí)現(xiàn)恢復(fù)，關(guān)鍵在于啟動電源，即具有無需外來電源即能自啟動的機(jī)組.浙江省湖州市的天荒坪抽水蓄能電廠是華東電網(wǎng)黑啟動的主啟動電源［1］，該廠順利啟動后，省調(diào)可通過兩條路徑提供長興二廠及德能電廠廠用電.湖州地調(diào)管轄的黑啟動電源是京興電廠，其于2007年11月配備了柴油發(fā)電機(jī)組，具備在系統(tǒng)失電情況下快速自啟，從而啟動FT8天然氣機(jī)組的能力.

1.2 黑啟動初始狀態(tài)規(guī)定

當(dāng)系統(tǒng)崩潰電壓消失超過3分鐘后，在直流電源消失前，在確認(rèn)設(shè)備正常后，涉及到黑啟動路徑的，失電的220kV 廠站應(yīng)拉開220kV 母聯(lián)開關(guān)或母分開關(guān)，并按照黑啟動實(shí)施方案要求保留一個可能來電的電源開關(guān)和一臺可恢復(fù)所（廠）用電的主變（各側(cè)開關(guān)），其它開關(guān)全部拉開；其它未涉及到黑啟動路徑的且失電的220kV 廠站應(yīng)拉開母聯(lián)開關(guān)或母分開關(guān)，并保留一個可能來電的220kV 電源開關(guān)，保留一臺可恢復(fù)所（廠）用電的主變（220／110kV／35kV 開關(guān)合上），其它開關(guān)全部斷開.這樣有助于簡化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和實(shí)現(xiàn)快速恢復(fù).各220kV 變電所黑啟動初始狀態(tài)完成設(shè)置后，拉開220kV 變電所直流電源總開關(guān)，等220kV母線帶電后再合上直流電源總開關(guān).

檢查各110kV／35kV 變電所自動裝置動作情況（備自投、低周減載裝置），對各110kV／35kV 變電所有特殊要求的除外（對于需轉(zhuǎn)供220kV 所用變的110kV 變電所則保留兩聯(lián)絡(luò)線開關(guān)），其余的均保留全黑時初始狀態(tài).各廠站保護(hù)及自動裝置維持原狀.

1.3 黑啟動恢復(fù)路徑及區(qū)域劃分原則

黑啟動恢復(fù)路徑及區(qū)域按如下劃分：

第一區(qū)域是省調(diào)恢復(fù)長興二廠.恢復(fù)路徑：瓶窯變－妙西變－太傅變－長興二廠.

第二區(qū)域是省調(diào)恢復(fù)德能電廠.恢復(fù)路徑：瓶窯變－莫梁變－德能電廠.

第三區(qū)域是湖州地調(diào)啟動京興電廠機(jī)組后帶白雀變110kV 部分負(fù)荷小系統(tǒng)運(yùn)行.恢復(fù)路徑：京興電廠－白雀變.

第四區(qū)域是根據(jù)實(shí)際恢復(fù)狀態(tài).其它變電所恢復(fù)供電，湖州電網(wǎng)恢復(fù)正常方式.

1.4 湖州部分110kV 電網(wǎng)與220kV 系統(tǒng)的并列點(diǎn)

子系統(tǒng)內(nèi)機(jī)組的并列：具有自啟動能力的機(jī)組恢復(fù)發(fā)電后，應(yīng)創(chuàng)造條件盡快帶動其它機(jī)組啟動.根據(jù)機(jī)組性能合理安排機(jī)組恢復(fù)順序，盡快完成各機(jī)組之間的同期并列運(yùn)行，同時確定小系統(tǒng)中主力調(diào)頻電廠機(jī)組.

子系統(tǒng)間的并列：各子系統(tǒng)之間在事先確定的同期點(diǎn)實(shí)現(xiàn)同期并列，逐步完成全系統(tǒng)的恢復(fù).

湖州電網(wǎng)黑啟動方案同期并列點(diǎn)的考慮，自啟動后的京興電廠帶洪橋變子系統(tǒng)與系統(tǒng)并列點(diǎn)是在長興電廠＃4主變110kV 開關(guān)，或者是長興電廠110kV 母聯(lián)開關(guān)，方案中考慮湖州電網(wǎng)子系統(tǒng)小系統(tǒng)運(yùn)行，并維持穩(wěn)定.

2 湖州電網(wǎng)黑啟動操作方案

2.1 方案概述

本方案考慮浙江電網(wǎng)全黑后，通過省調(diào)啟動長興二廠、德能電廠后，各220kV 變電所恢復(fù)方案.同時考慮湖州地調(diào)啟動京興電廠機(jī)組后，恢復(fù)洪橋變及白雀變110kV 部分重要負(fù)荷.

2.2 各廠站保留開關(guān)情況

確認(rèn)系統(tǒng)全黑后，各發(fā)電廠和220kV 變電所自行拉開除省調(diào)要求保留的開關(guān)及供廠、所用電負(fù)荷的所有開關(guān).110kV／35kV 變電所除表中所列變電所開關(guān)按要求外，其它110kV／35kV 變電所出線開關(guān)保持全黑時原狀.

2.3 省調(diào)啟動長興電廠、長興二廠

湖州電網(wǎng)在全停后，依靠瓶窯變來電后作為黑啟動電源，通過瓶窯變－妙西變－太傅變－長興二廠通道，啟動長興二廠機(jī)組；通過瓶窯變－莫梁變－德能電廠通道，啟動德能電廠機(jī)組.恢復(fù)示意圖如圖1.

2.3.1 恢復(fù)長興二廠

妙西變500kV 母線帶電后：省調(diào)向華東網(wǎng)調(diào)申請由妙西變＃3主變下送作為長二廠黑啟動電源→妙西變合上＃3主變220kV 開關(guān)→妙西變220kV 正母I、II段帶電，合上西太4U13線開關(guān)→太傅變220KV正母帶電，＃1主變220KV 帶電，送負(fù)荷P＝10MW，Q＝3.3Mvar→太傅變合上二傅2449 線開關(guān)→長二廠220kV 正母帶電→長二廠送廠用電P＝20MW，Q＝6.6MVar，機(jī)組可啟動.

2.3.2 恢復(fù)德能電廠

瓶窯變220kV 母線帶電后：瓶窯變檢查瓶窯220KVII段母線帶電→瓶窯變合上瓶莫2238線開關(guān)→莫梁變220KV 副母線帶電，＃2 主變220KV 帶電，送負(fù)荷P＝10MW，Q＝3.3Mvar；莫梁變合上德莫2443線開關(guān)→德能電廠220KV 副母線帶電，送廠用電負(fù)荷P＝10MW，Q＝3.3Mvar，機(jī)組可啟動.

以上二種路徑可恢復(fù)長興二廠、德能電廠的廠用電，屆時先后將由省調(diào)根據(jù)具體情況而定.

省調(diào)在啟動長興二廠、德能電廠機(jī)組的同時，湖州地調(diào)利用京興柴油發(fā)電機(jī)啟動＃1燃?xì)廨啓C(jī)，并根據(jù)機(jī)組出力情況，恢復(fù)相鄰變電所重要負(fù)荷，維持小系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行.待省調(diào)告知長興電廠220kV 母線帶電后，地調(diào)視機(jī)組出力情況考慮將京興電廠小系統(tǒng)并入大網(wǎng)，并網(wǎng)成功后，由省調(diào)決定調(diào)頻、調(diào)壓機(jī)組.再根據(jù)省調(diào)的要求，配合送出其它220kV 變電所.

2.4 京興電廠自啟動

京興電廠利用柴油發(fā)電機(jī)啟動＃1燃?xì)廨啓C(jī)，并對＃1主變成功零起升壓→京興電廠＃1機(jī)成功啟動，帶＃1主變、＃2主變及廠用電穩(wěn)定運(yùn)行→京興電廠京橋1719、白興1587改運(yùn)行→洪橋變＃1主變帶電，可恢復(fù)部分負(fù)荷，P＝10MW，Q＝3.3MVAR→白雀變＃2主變及110kV 正副母帶電，白龍1585線改運(yùn)行→龍溪變送部分負(fù)荷P＝10MW，Q＝3.3MVAR→鳳凰變送部分負(fù)荷P＝10MW，Q＝3.3MVAR→京興電廠帶部分負(fù)荷小系統(tǒng)運(yùn)行，調(diào)頻調(diào)壓維持穩(wěn)定運(yùn)行→白雀變負(fù)荷送出以京興電廠出力為準(zhǔn)，110kV正母線負(fù)荷送出，副母線負(fù)荷不送出.

如長興電廠220kV 已來電，則按如下步驟進(jìn)行：長興電廠220kV 母線帶電→洪橋變110kV 橋開關(guān)改運(yùn)行、興洪1513線改運(yùn)行→長興電廠110kV 正母帶電（京興電廠電源）→長興電廠＃4主變帶電→長興電廠＃4主變110kV 開關(guān)同期并列（京興電廠機(jī)組進(jìn)行調(diào)頻調(diào)壓）.

如長興電廠220kV 仍未來電，則由京興電廠帶白雀變及洪橋變部分負(fù)荷小系統(tǒng)運(yùn)行.

2.5 其它220kV 變電所恢復(fù)供電

恢復(fù)原則：太傅變由省調(diào)作為長興二廠啟動主路徑恢復(fù)所用電及重要用戶供電；妙西變220kV母線帶電后，同時可以恢復(fù)湖州變、昌碩變所用電，待湖州變220kV 母線帶電后，可以恢復(fù)黃芝變、甘泉變所用電；長興二廠220kV 母線帶電后，同時可以恢復(fù)升山變、安吉變所用電及塘橋變所用電.莫梁變由省調(diào)作為德能電廠啟動主路徑恢復(fù)所用電及重要用戶供電，同時可以恢復(fù)英溪變及鈕家變所用電.待含山變220kV 母線帶電后，可以恢復(fù)花城變、長超變所用電，然后恢復(fù)士林變、白雀變所用電，最后恢復(fù)長興電廠及昆侖變所用電.根據(jù)長興二廠、德能電廠機(jī)組出力恢復(fù)情況及省調(diào)下送負(fù)荷逐步恢復(fù)各220kV 變電所負(fù)荷.

3 結(jié)論

根據(jù)以上分析，湖州電網(wǎng)黑啟動方案主要作為浙江省公司黑啟動的子方案，配合省網(wǎng)恢復(fù)過程中各級負(fù)荷的接入及本系統(tǒng)的恢復(fù)；同時作為輔助手段，通過本區(qū)域有自啟動能力的機(jī)組啟動，逐漸恢復(fù)湖州電網(wǎng)的部分重要區(qū)域的供電，最終實(shí)現(xiàn)與省網(wǎng)的聯(lián)網(wǎng).

在黑啟動過程中，需要密切注意電網(wǎng)及負(fù)荷恢復(fù)過程中的頻率、電壓控制問題、過電壓、機(jī)組自勵磁、初期低頻振蕩問題、初步恢復(fù)后系統(tǒng)穩(wěn)定問題［2，3］.在小系統(tǒng)運(yùn)行時，一旦遭遇設(shè)備故障，整個系統(tǒng)可能全部崩潰.

［1］李繼紅，倪秋龍，金嘯虎.浙江電網(wǎng)黑啟動方案編制研究［J］.華東電力，2006（1）：26～29.

［2］王琮輝.電力系統(tǒng)黑啟動恢復(fù)過程中的注意事項(xiàng)［J］.沿海企業(yè)與科技，2009（4）：49～50.

［3］劉連志，趙燦，韓振明.黑啟動過程中操作過電壓分析［J］.四川電力技術(shù)，2009（3）：28～30，53.