柬埔寨甘再水電站黑啟動分析

石全 胡崇剛

摘要：文章介紹了柬埔寨甘再水電站機(jī)電設(shè)備概況和黑啟動的必要性，分析了甘再水電站黑啟動的條件，結(jié)合甘再水電站實際情況，進(jìn)一步對機(jī)組黑啟動方案和恢復(fù)主網(wǎng)架送電過程中的操作、注意事項進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：黑啟動；電源；調(diào)速器；甘再水電站

中圖分類號：TV513 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）29-0108-02

1 概述

所謂黑啟動，是指整個電力系統(tǒng)因故障停運后，在無法依靠其他電網(wǎng)送電恢復(fù)的條件下，通過系統(tǒng)中具有自啟動能力的機(jī)組自身的動力資源或備用電源使發(fā)電機(jī)組啟動，帶動無自啟動能力的機(jī)組，逐步擴(kuò)大電力系統(tǒng)的恢復(fù)范圍，最終實現(xiàn)整個電力系統(tǒng)的恢復(fù)。水輪發(fā)電機(jī)組沒有復(fù)雜的輔機(jī)系統(tǒng)，廠用電少，消耗自身動力資源或直流電源少，啟動速度快，是方便、理想的黑啟動電源。

2 甘再水電站概述

甘再水電站位于柬埔寨西南的貢布?。↘ampot）境內(nèi)，甘再（Kamchay）河干流上。距首都金邊約150km，距省會城市貢布約15km。是目前中國公司在柬埔寨投資經(jīng)營的最大一個BOT項目，也是柬埔寨現(xiàn)已投運的最大水電站，它由PH1、PH2、PH3三個電站組成，共8臺機(jī)組，總裝機(jī)容量為194.1MW，是柬埔寨電力系統(tǒng)內(nèi)的骨干調(diào)峰電站。

PH1電站安裝3臺60MW豎軸混流式水輪發(fā)電機(jī)組。發(fā)電機(jī)——變壓器組合方式采用一機(jī)一變單元接線，230kV高壓側(cè)接線方式采用擴(kuò)大橋型接線，通過2回230kV輸電線路，就近接入Kampot變電所，線路全長約10Km。廠用系統(tǒng)采用單母線分段接線，自各發(fā)電機(jī)出口分別引出1個廠用分支，廠用外來電源由PH3至PH2的22kV線路T接1回22kV線路

提供。

PH2電站為PH1下游的反調(diào)節(jié)電站，安裝有3臺燈泡式貫流機(jī)組和1臺軸伸貫流機(jī)組，總裝機(jī)容量10.1MW。以2回22kV輸電線路同時送往Kampot變電所。本站廠用電系統(tǒng)電源，自每一擴(kuò)大單元發(fā)電機(jī)電壓回路取一回廠用電源，另設(shè)置一臺柴油發(fā)電機(jī)作為備用電源，以保證電站廠用電源的可靠性及作為電站啟動電源。

壩后PH3電站，裝機(jī)容量4MW，以一回22kV線路送往PH2，經(jīng)PH2站22kV出線接入系統(tǒng)。接于電站6.3kV母線上的廠用變壓器作為廠用第一電源，另從壩區(qū)配電室引接一回400V電源作為廠用電第二電源。壩區(qū)裝設(shè)的250KW柴油發(fā)電機(jī)可兼作該電站備用電源。

3 甘再水電站黑啟動的必要性

柬埔寨電網(wǎng)規(guī)模小，電力需求大，電廠建設(shè)相對滯后，造成系統(tǒng)電力供應(yīng)不足，供電可靠度低。

甘再水電站與系統(tǒng)聯(lián)系薄弱，其兩回230kV出線和兩回22kV出線均接于同一個變電所。一旦Kampot變電所失電，甘再電站將處于全“黑”狀態(tài)。在與系統(tǒng)失去電源聯(lián)系時，無法從外界獲取電能的時候，一方面，電站上游水庫水位由于失去廠用交流電源無法開啟泄水閘門而不斷升高，存在水漫大壩，甚至可能有垮壩危險；另一方面，廠內(nèi)滲漏水不能及時排出，存在水淹廠房的可能。因此，甘再水電站必須具備黑啟動能力。

4 甘再水電站黑啟動條件分析

4.1 調(diào)速器及油壓系統(tǒng)

PH1電站采用三臺型號為WDT-80-4.0可編程塊式微機(jī)電液調(diào)速器，其中主配壓閥為美國GE公司生產(chǎn)。調(diào)整器可保證機(jī)組在各種運行工況下出現(xiàn)故障時的安全性。該水電站壓油裝置采用的是YZ-2.5-4.0壓油裝置。該裝置由壓油罐和回油箱兩部分組成。機(jī)組開機(jī)至空轉(zhuǎn)一次，油壓下降約0.2MPa，油位下降12cm。

4.2 勵磁系統(tǒng)

電站機(jī)組黑啟動后，必須對空載或輕載的長輸電線路充電。由于對地電容的存在，勢必造成機(jī)組及線路的電壓升高。對系統(tǒng)恢復(fù)時可用全壓式充電、低電壓充電和零起升壓三種方式。考慮到甘再電站距Kampot變電所輸電線路不長（線路全長約10km），對地電容不大，甘再電站黑啟動成功后采用全電壓充電方式向系統(tǒng)供電。

4.3 進(jìn)水閥

正常情況下進(jìn)水蝶閥為全開狀態(tài)，甘再水電站機(jī)組多，“黑啟動”時可選擇進(jìn)水蝶閥在全開位置的機(jī)組啟動。遇緊急情況，可通過儲油罐內(nèi)壓力油快速將進(jìn)水閥關(guān)閉。

4.4 技術(shù)供水系統(tǒng)

技術(shù)供水系統(tǒng)主要供水輪發(fā)電機(jī)空氣冷卻器及機(jī)組各部軸承冷卻用水及主變冷卻器用水。

PH1、PH2電站技術(shù)供水系統(tǒng)均采用水泵供水方式。技術(shù)供水泵在失去交流電源的情況下，將無法向系統(tǒng)供水。PH1電站立軸混流式機(jī)組各部軸承在冷卻水中斷的情況下，軸瓦溫度升高較快，不滿足“黑啟動”條件；而PH2電站燈泡貫流式機(jī)組雖無冷卻水供應(yīng)，但重力油箱中的備用油可短時保證機(jī)械設(shè)備潤滑和散熱，控制各個軸瓦、潤滑用油以及冷卻用油的溫升在正常工作范圍內(nèi)。

PH3電站冷卻水系統(tǒng)采用自流減壓供水方式。手動打開鋼管取水手動閥，就能保證冷卻水供應(yīng)。

4.5 備用電源

PH3站可用壩區(qū)裝設(shè)的250kW柴油發(fā)電機(jī)作該電站備用電源；PH2裝有一臺104kW柴油發(fā)電機(jī)作為備用電源，以保證電站廠用電源的可靠性及作為電站啟動電源。

5 甘再水電站黑啟動方案

5.1 黑啟動方案（一）

電網(wǎng)系統(tǒng)事故，PH1站230kV出線L1、L2失電、PH2站22kV出線L1、L2失電，本站八臺機(jī)組均停機(jī)備用，全站廠用電消失。通過PH3站機(jī)組啟動恢復(fù)站內(nèi)22kV系統(tǒng)，供PH1站廠用電后實現(xiàn)電站“黑啟動”向電網(wǎng)供電：

5.1.1 確認(rèn)230kV線路失壓后，手動斷開PH1站L1出線111開關(guān)、L2出線112開關(guān)，并安排人員查看機(jī)組及保護(hù)動作情況。

5.1.2 確認(rèn)22kV線路失壓后，手動斷開PH2站L1出線221開關(guān)、L2出線222開關(guān)，并安排人員查看機(jī)組及保護(hù)動作情況。

5.1.3 向電網(wǎng)調(diào)度員匯報事故簡況。

5.1.4 立即安排值班人員檢查應(yīng)急照明投入情況，各站滲漏集水井水位情況。

5.1.5 斷開站內(nèi)22kV系統(tǒng)211、223、231開關(guān)。

5.1.6 檢查確認(rèn)644、641、642、643、645、632、612、614、615開關(guān)在斷開位置；檢查壩區(qū)柴油發(fā)電機(jī)出線隔離開關(guān)QS4在合閘位置。

5.1.7 啟動壩區(qū)柴油發(fā)電機(jī)DG至起勵建壓正常，手動合上柴油發(fā)電機(jī)出線644開關(guān)，檢查壩區(qū)廠用電400VⅠ段電壓正常，手動合上母聯(lián)643開關(guān)，壩頂啟閉機(jī)能夠滿足提門泄洪的要求。

5.1.8 按操作程序合上645、631、633開關(guān)，迅速逐級恢復(fù)PH3站0.4kVⅠ、Ⅱ段廠用電、全廠照明系統(tǒng)。

5.1.9 迅速啟動PH3發(fā)電機(jī)組。機(jī)端帶電正常后，采用無壓合閘的方式合上發(fā)電機(jī)出口531開關(guān)。

5.1.10 手動依次合上231、211、617開關(guān)，恢復(fù)站內(nèi)22kV系統(tǒng)，繼而恢復(fù)PH1站廠用電。

5.1.11 向電網(wǎng)調(diào)度匯報PH1站廠用電已恢復(fù)，機(jī)組備用等待調(diào)度指令。

5.2 黑啟動方案（二）

電網(wǎng)系統(tǒng)事故，PH1站230kV出線L1、L2失電、PH2站22kV出線L1、L2失電，本站八臺機(jī)組均停機(jī)備用，全站廠用電消失。通過PH2站機(jī)組啟動恢復(fù)站內(nèi)22kV系統(tǒng)，供PH1站廠用電后實現(xiàn)電站“黑啟動”向電網(wǎng)供電：

5.2.1 確認(rèn)230kV線路失壓后，手動斷開PH1站L1出線111開關(guān)、L2出線112開關(guān)，并安排人員查看機(jī)組及保護(hù)動作情況。

5.2.2 確認(rèn)22kV線路失壓后，手動斷開PH2站L1出線221開關(guān)、L2出線222開關(guān)，并安排人員查看機(jī)組及保護(hù)動作情況。

5.2.3 向電網(wǎng)調(diào)度員匯報事故簡況。

5.2.4 立即安排值班人員檢查應(yīng)急照明投入情況，滲漏集水井水位情況。

5.2.5 斷開站內(nèi)22kV系統(tǒng)211、223、231開關(guān)。

5.2.6 檢查確認(rèn)621、622、623、612、614、615開關(guān)在斷開位置。

5.2.7 啟動PH2柴油發(fā)電機(jī)DG至起勵建壓正常，手動合上柴油發(fā)電機(jī)出線624開關(guān)，檢查廠用電400VⅠ段電壓正常，手動合上母聯(lián)623開關(guān)，恢復(fù)0.4KVⅠ、Ⅱ段廠用電、全廠照明系統(tǒng)。

5.2.8 迅速啟動PH2發(fā)電機(jī)組。機(jī)端帶電正常后，采用無壓合閘的方式合上發(fā)電機(jī)出口421開關(guān)（以G1為例）。

5.2.9 合上廠變ST1進(jìn)線425開關(guān)、低壓側(cè)621開關(guān)，恢復(fù)對0.4KV廠用電供電，停止PH2柴油發(fā)電機(jī)。

5.2.10 手動依次合上224、223、211、617開關(guān)，按操作程序逐步恢復(fù)站內(nèi)22kV系統(tǒng)，繼而恢復(fù)PH1站廠用電。

5.2.11 向電網(wǎng)調(diào)度匯報PH1站廠用電已恢復(fù)，機(jī)組備用等待調(diào)度指令。

6 結(jié)語

采用黑啟動安全恢復(fù)電網(wǎng)或站用電運行是可行的，因此，各個電站的黑啟動工作要在注重設(shè)備實際，把握實質(zhì)，靈活應(yīng)用，認(rèn)真應(yīng)對的基礎(chǔ)上，根據(jù)具體情況制定各自的恢復(fù)方案，利用自身優(yōu)勢，通過進(jìn)一步對電網(wǎng)安全恢復(fù)的探索和實踐，提高水電站黑啟動實際快速響應(yīng)能力。

作者簡介：石全（1973—），男，四川都江堰人，中國水利水電第十工程局有限公司機(jī)電安裝分局工程師，研究方向：水電站運行管理；胡崇剛（1976—），男，四川都江堰人，中國水利水電第十工程局有限公司機(jī)電安裝分局助理工程師，研究方向：電站運行管理。