諸暨電網(wǎng)黑啟動方案制定與試驗分析

陳小平　郭勁松　張婕　俞淑軍

【摘 要】根據(jù)電網(wǎng)黑啟動原則與諸暨電網(wǎng)實際情況，制定諸暨電網(wǎng)黑啟動試驗方案，并對方案進(jìn)行實際驗證。通過現(xiàn)場運行情況及試驗結(jié)果分析，此次黑啟動試驗成功，驗證了陳蔡電站作為諸暨電網(wǎng)黑啟動電源的可行性，得到了較好的實用效果。

【關(guān)鍵詞】黑啟動；電源；試驗路徑

0.引言

隨著大電網(wǎng)日益強(qiáng)大，其防范和抵御事故的能力明顯提高，但也使得發(fā)生大面積停電和全網(wǎng)停電后電網(wǎng)的恢復(fù)過程變得空前復(fù)雜。為了提高電網(wǎng)大面積停電或全停后的應(yīng)急響應(yīng)能力，快速而有序地恢復(fù)電網(wǎng)供電，事先提前制定“黑啟動”方案。啟動方案能否成功，很大程度上取決于自啟動機(jī)組和被啟動機(jī)組的技術(shù)條件和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)。而黑啟動的試驗受負(fù)荷、電網(wǎng)方式、調(diào)度關(guān)系等諸多條件的限制難以開展[1]，長期以來，許多地區(qū)的黑啟動都僅僅停留在“方案”階段。真實模擬電網(wǎng)全黑狀態(tài)，實現(xiàn)成功啟動機(jī)組、恢復(fù)用戶用電的啟動方案“實戰(zhàn)驗證”具有重要實際意義。

本文介紹了諸暨電網(wǎng)開展黑啟動試驗的成功經(jīng)驗，重點介紹了黑啟動試驗對啟動電源點的選擇與確定依據(jù)、黑啟動試驗路徑的選擇、黑啟動試驗方式安排等一些具體做法，有很好的實用價值。

1.諸暨電網(wǎng)概況

諸暨區(qū)域內(nèi)有500千伏變電所1座，220千伏變電所6座，110千伏變電所26座、35千伏變電所12座，總?cè)萘繛?271兆瓦。其中，重要（保安）負(fù)荷約20.0兆瓦。區(qū)域內(nèi)統(tǒng)調(diào)發(fā)電廠有三座，其中水電廠一座：陳蔡電站（2×1.6兆瓦手動零起升壓）、火電廠兩座：暨陽熱電（2×15兆瓦）、八方熱電（2×15兆瓦）。

目前，全供電區(qū)初步形成了以500kV網(wǎng)架為主干、以220kV環(huán)網(wǎng)運行、110kV輻射網(wǎng)的電網(wǎng)供電方式。供電區(qū)有水泥廠、化纖廠、鋼鐵等大用戶，全市最高負(fù)荷為1226.66兆瓦。

2.黑啟動的具體實踐

2.1黑啟動電源點的選擇方案與確定依據(jù)

作為黑啟動電源的電廠需滿足：調(diào)節(jié)性能好、啟動速度快、具備進(jìn)相運行能力； 因此一般優(yōu)先選用直調(diào)電廠作為啟動電源[2]。其次選用用戶電源，盡量選擇接入較高電壓等級的電廠，這樣有利于快速恢復(fù)其他電廠。根據(jù)諸暨電網(wǎng)內(nèi)電廠的特點，35千伏陳蔡電站兩臺機(jī)組具備手動零啟升壓功能，由一條全長10.125km 的35kV里蔡3201線與系統(tǒng)連接，加之水源較充沛，水庫蓄水量大，豐水期（每年的七、八月份）可以滿發(fā)，枯水期（每年的一、二月份）的發(fā)電量也在1000kW 左右，具有良好的無功電源支持，能保證外送線路末端電壓水平，所以，我們將陳蔡電站確定為諸暨電網(wǎng)黑啟動電源點。

2.2黑啟動試驗路徑的選擇

黑啟動試驗方案的選擇要注意：操作步驟少；不同電壓等級之間的變換少；距離下一個電源點近，盡快恢復(fù)本地區(qū)電網(wǎng)的主力電廠，建立相對穩(wěn)定的供電系統(tǒng)；便于主網(wǎng)架的快速恢復(fù)。由于黑啟動試驗是在運行設(shè)備上進(jìn)行的試驗，試驗路徑的選擇應(yīng)充分考慮隔離試驗設(shè)備與運行設(shè)備，同時路徑要盡可能短、操作要簡便、試驗造成的對外停電要最小[3]。由陳蔡電站至暨陽熱電可行的啟動路徑為：陳蔡電站一35kV里浦變一35kV諸暨開關(guān)站一35kV城南變一暨陽熱電廠（圖1）。

圖1 黑啟動試驗路徑

本次試驗是從陳蔡電站機(jī)組自啟動，零起升壓，送電至暨陽熱電10kVⅠ段母線，到啟動暨陽熱電#1機(jī)組（15MW）結(jié)束。沿途線路全長32.18km；涉及兩座電廠：陳蔡電站和暨陽熱電；兩座35kV變電站（雙橋變不參與）：里浦變和城南變；一座35kV開關(guān)站。為了減少試驗給用戶帶來的影響，里浦變、城南變均采用單母線、單主變的運行方式，城南變10kVⅠ段母線負(fù)荷均轉(zhuǎn)出，空出的母線和主變用于啟動試驗。整個試驗過程，未造成用戶停電。

2.3 黑啟動試驗方式安排

a.陳蔡電站全停。

b.里浦變35 kVⅠ段母線停電。35kV單母分段接線，不影響負(fù)荷供電

c.諸里3554線雙橋變側(cè)熱備用，不影響雙橋變供電。

d.諸暨開關(guān)站停電，不影響負(fù)荷供電。

d.城南變35kV、10kVⅠ段母線停電。10kVⅠ段母線負(fù)荷可全部轉(zhuǎn)移至它變供電， 不影響負(fù)荷供電。

e.暨陽熱電10kVⅠ段母線停電停電，#1機(jī)組停機(jī)。

2.4 注意事項

在黑啟動實施過程中，由于線路較長，可能產(chǎn)生的無功較多，要隨時注意系統(tǒng)恢復(fù)過程中的電壓情況和無功倒灌情況。為了小系統(tǒng)穩(wěn)定和電壓調(diào)整，恢復(fù)過程中應(yīng)及時地在適當(dāng)?shù)墓?jié)點送負(fù)荷，送負(fù)荷的原則基本上是不超過系統(tǒng)容量的5%，并且讓送電機(jī)組盡快達(dá)到其基本出力。

3.試驗過程

a.由陳蔡電站在全站全黑情況下，單機(jī)零啟升壓，帶浬浦變35千伏Ⅰ段母線，當(dāng)啟動成功后，由#1主變35千伏開關(guān)對#1主變進(jìn)行沖擊1次，沖擊成功后，陳蔡電站雙機(jī)并列運行，同時帶澧浦變變部分負(fù)荷。

b.沖擊成功后，再由35kV諸里3554線帶35kV諸暨開關(guān)站，諸暨開關(guān)站恢復(fù)送電。

c.由35kV安南3871線帶城南變35kVⅠ段母線，并由城南變#1主變35千伏開關(guān)對#1主變沖擊1次。

d.城南變10kVⅠ段母線帶電后，由暨陽熱電#1機(jī)組啟動并進(jìn)行同期并列，黑啟動試驗完畢。

e.試驗結(jié)束后，恢復(fù)正常運行方式。

4.試驗結(jié)果分析

此次“黑啟動”試驗從“自啟動機(jī)組”開始啟動到啟動“被啟動機(jī)組”成功，歷時3小時25分鐘，由陳蔡電站機(jī)自啟動建立的獨立電網(wǎng)相對比較穩(wěn)定，頻率和電壓均能維持在合格范圍，沒有出現(xiàn)大的波動。

部分試驗結(jié)果如下：

（1）在陳蔡水庫單臺機(jī)組正常運行下，帶浬浦變35千伏Ⅰ段母線，由浬浦變#1主變35kV開關(guān)對#1主變沖擊（陳蔡電站在全站全黑情況下，單機(jī)零啟升壓，帶浬浦變35千伏Ⅰ段母線，浬浦變#1主變?yōu)闊醾溆脿顟B(tài)）。當(dāng)時的電量參數(shù)如下，二次故障錄波器啟動量都為電流突變形式。（ 實際CT變比為150/5，故障錄波器內(nèi)整定為240/5 ）。

表3 浬浦變#1主變沖擊的電流有效值

表4 浬浦變#1主變沖擊的諧波分量

陳蔡水庫單臺機(jī)組正常運行下，由浬浦變#1主變35kV開關(guān)對#1主變沖擊（空載，只有勵磁電流）進(jìn)行沖擊，此時出現(xiàn)高周現(xiàn)象，最高頻率達(dá)到51.673Hz。出現(xiàn)在沖擊后17毫秒。（錄波時間段沖擊前100毫秒到?jīng)_擊后3秒）。

（2）在城南變35千伏Ⅰ段母線帶電情況下，由城南變#1主變35kV開關(guān)對#1主變沖擊。當(dāng)時的電量參數(shù)如下，二次故障錄波器啟動量都為電流突變形式。

表5 城南變#1主變沖擊的電流有效值

表6 城南變#1主變沖擊的諧波分量

由城南變#1主變35kV開關(guān)對#1主變沖擊，此時未出現(xiàn)高周現(xiàn)象（錄波時間段沖擊前100毫秒到?jīng)_擊后3秒）。

5.結(jié)論

諸暨電網(wǎng)黑啟動方案制定和實例驗證是諸暨電網(wǎng)災(zāi)變應(yīng)急處理系統(tǒng)的實際應(yīng)用，是應(yīng)對電網(wǎng)遭受嚴(yán)重破壞后的應(yīng)急處理措施。本次黑啟動試驗不僅驗證了陳蔡電站作為諸暨電網(wǎng)黑啟動電源的可行性，還驗證了諸暨電網(wǎng)災(zāi)變后應(yīng)對處理、為重要用戶的提供恢復(fù)電源以及黑啟動路徑的可行性，得到了較好的實用效果。 [科]

【參考文獻(xiàn)】

[1]陳小平，顧雪平.基于遺傳模擬退火算法的負(fù)荷恢復(fù)計劃制定[J].電工技術(shù)學(xué)報，2009，01：21-23.

[2]鐘慧榮，顧雪平，朱玲欣.黑啟動恢復(fù)中網(wǎng)架重構(gòu)階段的負(fù)荷恢復(fù)優(yōu)化[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2011，17：12-14.

[3]石立寶，赤東陽，姚良忠，倪以信，Masoud Bazargan.基于電網(wǎng)分區(qū)的負(fù)荷恢復(fù)智能優(yōu)化策略[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2011，02：34-37.