水電廠在全網(wǎng)停電事故時的應(yīng)對措施和問題

【摘 要】從技術(shù)、運行等方面分析并提出了水電廠在全網(wǎng)大面積停電情況下如何進(jìn)行黑啟動及黑啟動過程中的重點和難點。

【關(guān)鍵詞】水電廠；全廠停電；黑啟動

1、引言

電力生產(chǎn)的特點是生產(chǎn)、輸送、使用同時完成并不斷處于平衡狀態(tài)，其中任何一個部分發(fā)生故障，都會帶來一系列連鎖反應(yīng)，重則將致使生產(chǎn)設(shè)備嚴(yán)重?fù)p壞及電網(wǎng)大范圍停電，更可能造成電網(wǎng)瓦解的災(zāi)難性后果。對于發(fā)電企業(yè)來說，全廠（站）停電事故是最為惡略、嚴(yán)重的，故預(yù)防發(fā)電廠全廠（站）停電事故是發(fā)電企業(yè)的首要任務(wù)之一。

2、電網(wǎng)大范圍或全廠停電的危害

在發(fā)生電網(wǎng)大范圍或電廠全廠停電事故時，若從未指定相關(guān)措施，必將使系統(tǒng)恢復(fù)正常的時間大為增長，甚至在恢復(fù)系統(tǒng)時無從入手，帶來的后果必將是造成國民經(jīng)濟(jì)的重大損失。

2.1定義。常見的造成電力系統(tǒng)大面積停電的因素：發(fā)生主系統(tǒng)的非同步運行；發(fā)生頻率崩潰；發(fā)生電壓崩潰等。在原則上，首先應(yīng)當(dāng)盡一切可能防止主系統(tǒng)出現(xiàn)事故擴(kuò)大化。對于主系統(tǒng)的穩(wěn)定的破壞，如果處理不當(dāng)或者因繼電保護(hù)等不正確動作，都可能導(dǎo)致系統(tǒng)大面積長期停電的事故，再加上近年來電力設(shè)備智能化水平和電力技術(shù)的不斷提高，發(fā)生電網(wǎng)大面積停電的概率減小，當(dāng)發(fā)生大面積停電時的措施，往往會被一些基層管理者和技術(shù)人員所忽視，因此，考慮電力系統(tǒng)可能出現(xiàn)的最壞情況，從最壞處著眼，建立應(yīng)對電網(wǎng)大面積停電的技術(shù)措施，也是保證電力系統(tǒng)和國民經(jīng)濟(jì)的最后一道防線。

2.1.1黑啟動的概念。電網(wǎng)在大范圍失電后采取措施自恢復(fù)的過程被稱為“黑啟動”?！昂趩印笔侵刚麄€系統(tǒng)因故障停運后，系統(tǒng)全部停電（包括事故后小電網(wǎng)孤立運行）不依賴其他電力網(wǎng)絡(luò)，通過系統(tǒng)中具備自啟動能力的發(fā)電機(jī)組啟動后帶動其他機(jī)組正常運行，之后逐步恢復(fù)直至全系統(tǒng)正常。黑啟動電源點的選擇是成功黑啟動的首要條件，水輪發(fā)電機(jī)組與其他形式機(jī)組相比較，因其具有啟動時間短、技術(shù)要求低、參與人員少、設(shè)備配置及操作簡單而成為黑啟動電源點的首選。水電廠的黑啟動是指在無廠用電的情況下，僅僅利用現(xiàn)有設(shè)備及能量（油壓及直流電源），完成機(jī)組啟動，恢復(fù)廠內(nèi)設(shè)備，同時作為電源點逐步恢復(fù)電網(wǎng)正常運行?，F(xiàn)今，我國電力系統(tǒng)的黑啟動形式主要有：水電站和電網(wǎng)兩個層面。本篇文章主要闡述水電廠黑啟動遇到的問題。

3、水電廠黑啟動的關(guān)鍵方面

3.1水輪機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)。水電廠黑啟動的成功與否主要是在失去廠用電時是否能滿足一次開機(jī)過程中必須的操作壓力（油、風(fēng)）。其水輪機(jī)導(dǎo)葉操作及控制系統(tǒng)的壓力，需滿足機(jī)組在運行中可能發(fā)生的最不利運行情況，包括開機(jī)過程導(dǎo)葉開關(guān)、機(jī)組事故、過轉(zhuǎn)速等等。在滿足壓力要求的同時也需注意油、氣比例的協(xié)調(diào)，防止調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)氣，導(dǎo)致操作失敗。

3.2發(fā)電機(jī)的勵磁系統(tǒng)。在黑啟動時由于發(fā)電機(jī)組勵磁系統(tǒng)地特性，為保證機(jī)組順利建壓，一般考慮勵磁系統(tǒng)在手動運行，同時應(yīng)注意，在失去廠用電時，勵磁功率柜所帶風(fēng)機(jī)不能投入，所以應(yīng)監(jiān)視功率柜溫度。發(fā)現(xiàn)異常及時處理。

3.3廠用機(jī)組輔助設(shè)備。為了黑啟動能成功進(jìn)行，對于輔助設(shè)備包括：供、排水系統(tǒng)，機(jī)組溫度及工況的在線監(jiān)測系統(tǒng)，都應(yīng)考慮廠用電消失后正常運行的技術(shù)要求。同時在要求，至少有一臺機(jī)組工作閘門在提，需要時可立即開機(jī)。

3.4直流系統(tǒng)及通訊聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)。直流系統(tǒng)是黑啟動時電源依靠，是勵磁、保護(hù)、監(jiān)控、自動裝置正常工作的先決條件，直流系統(tǒng)應(yīng)考慮能夠給黑啟動時提供足夠長時間的電源支持。保障暢通的通訊聯(lián)絡(luò)也是黑啟動成功的條件之一，對外通訊應(yīng)至少有2種以上的方式，并定期試驗維護(hù)。

3.5水電廠一般黑啟動步驟。水電廠的黑啟動要完成2個任務(wù)：對內(nèi)要恢復(fù)廠用電，對外要配合調(diào)度恢復(fù)電網(wǎng)運行。機(jī)組開機(jī)有手動和自動2種方式，但在黑啟動時，由于沒有交流電，自動開機(jī)的某些條件可能不能滿足，故多采用手動開機(jī)方式。對內(nèi)恢復(fù)廠用電的主要步驟：

3.5.1檢查確認(rèn)機(jī)組符合黑啟動的條件。檢查黑啟動的機(jī)組壓油回路有足夠的油壓，壓油裝置油位能夠滿足黑啟動的要求，檢查啟動的機(jī)組主閥在全開狀態(tài)，機(jī)組的開機(jī)回路完好。

3.5.2檢查確認(rèn)機(jī)組與事故系統(tǒng)隔離。在黑啟動過程中確認(rèn)機(jī)組與事故系統(tǒng)已隔離，保證黑啟動順利進(jìn)行的前提條件，若未隔離或隔離不完善會導(dǎo)致黑啟動失敗，甚至?xí)U(kuò)大事故范圍。

3.5.3黑啟動的機(jī)組投入冷卻系統(tǒng)。保證機(jī)組黑啟動過程中各軸承各軸瓦的溫度要正常，并要加強(qiáng)監(jiān)視，避免機(jī)組再次故障或事故，保證機(jī)組順利啟動。

3.5.4將導(dǎo)葉開至空載開度，監(jiān)視轉(zhuǎn)速達(dá)到額定轉(zhuǎn)速。當(dāng)機(jī)組轉(zhuǎn)速上升過程中，要注意監(jiān)視機(jī)組的壓油系統(tǒng)壓力正常，監(jiān)視機(jī)組各部運行的工況情況是否正常。

3.5.5投入勵磁系統(tǒng)，監(jiān)視發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓正常。監(jiān)視發(fā)電機(jī)定子、轉(zhuǎn)子各參數(shù)正常，勵磁系統(tǒng)工作正常，如發(fā)現(xiàn)異常，應(yīng)及時中止操作。

3.5.6投入廠用變壓器，恢復(fù)廠用電系統(tǒng)。恢復(fù)廠內(nèi)設(shè)備時，應(yīng)優(yōu)先考慮為機(jī)組黑啟動較為重要的負(fù)荷及電源送電，以盡量少操作為前提，簡化黑啟動過程，避免發(fā)生人員誤操作。

3.5.7對外恢復(fù)電網(wǎng)供電：可采用全電壓充電、低電壓充電和零起升壓3種方式，具體方式由電網(wǎng)恢復(fù)方式而定。

在對外恢復(fù)電網(wǎng)供電時，應(yīng)與調(diào)度人員積極配合，依據(jù)調(diào)度命令，全面考慮電網(wǎng)上的薄弱環(huán)節(jié)及危險點，避免影響電網(wǎng)的運行。

4、存在的常見問題

由于各電力生產(chǎn)企業(yè)的具體情況并不相同，如系統(tǒng)的主接線方式、投入的生產(chǎn)設(shè)備以及設(shè)備的自動化程度、生產(chǎn)人員應(yīng)對突發(fā)事件及事故緊急處理能力等因素不同在對黑啟動過程中也不盡相同。主要有以下幾點：

4.1設(shè)備多樣化，黑啟動方式選擇多樣。黑啟動方案選擇根據(jù)廠內(nèi)設(shè)備不同，需考慮成本與運行可靠性相結(jié)合，選擇較為安全經(jīng)濟(jì)的方式。也可同時指定多種方案，根據(jù)當(dāng)時事故情況選擇最優(yōu)。如利用如直流蓄電池、柴油發(fā)電機(jī)、外來電源等。

4.2機(jī)組健康程度不同，選擇方式多樣?？紤]以健康狀況良好的機(jī)組作為黑啟動機(jī)組，減小因機(jī)組本身缺陷導(dǎo)致黑啟動失敗的情況發(fā)生。

4.3水電廠主接線及運行方式不同。已最為迅速處理事故的方式考慮，當(dāng)同時應(yīng)兼顧不能將事故擴(kuò)大化。在水電廠內(nèi)部黑啟動時不得影響電網(wǎng)安全。

4.4在事故處理中，人員的素質(zhì)在一定程度上起決定作用。不同人有不同處理思路，操作人員的業(yè)務(wù)水平也決定了黑啟動是否能夠順利及時的完成，操作人員能力不夠過硬，很可能在黑啟動過程中發(fā)生誤操作，組織措施混亂，同時也會造成黑啟動時事倍功半，這些都會造成事故擴(kuò)大，所以應(yīng)增加對黑啟動的實戰(zhàn)演習(xí)，開展有針對性的操作能力培訓(xùn)，組織調(diào)度的演練，以提高水電站黑啟動的處理能力。

各個水電廠的黑啟動工作要在注重設(shè)備實際、把握實質(zhì)、靈活應(yīng)用有限設(shè)備、認(rèn)真應(yīng)對的基礎(chǔ)上，根據(jù)具體情況制定各自恢復(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。作為應(yīng)對電網(wǎng)失去穩(wěn)定性的措施，保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行，水電站的準(zhǔn)確、快速黑啟動對電網(wǎng)恢復(fù)供電具有深遠(yuǎn)的意義。