江邊水電站黑啟動(dòng)運(yùn)用分析和實(shí)踐

陽(yáng)衛(wèi)（國(guó)網(wǎng)四川映秀灣水力發(fā)電總廠，四川都江堰611830）

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江邊水電站黑啟動(dòng)運(yùn)用分析和實(shí)踐

陽(yáng)衛(wèi)
（國(guó)網(wǎng)四川映秀灣水力發(fā)電總廠，四川都江堰611830）

摘要：針對(duì)江邊水電站的具體情況，明確了黑啟動(dòng)運(yùn)用的必要性，通過(guò)對(duì)相關(guān)設(shè)備、裝置和系統(tǒng)的詳細(xì)分析，驗(yàn)證了黑啟動(dòng)條件，預(yù)測(cè)了其中的風(fēng)險(xiǎn)，在比較黑啟動(dòng)利用電源后確定了啟動(dòng)路徑選擇，并制定了相應(yīng)的啟動(dòng)方案，然后結(jié)合試驗(yàn)實(shí)例，證明機(jī)組具備黑啟動(dòng)能力，最后指出了一些注意事項(xiàng)和改進(jìn)措施。

關(guān)鍵詞：黑啟動(dòng)；必要性；條件及風(fēng)險(xiǎn)；方案及試驗(yàn)；注意事項(xiàng)

1引言

所謂黑啟動(dòng)，是指整個(gè)系統(tǒng)因故障停運(yùn)后,不依賴于別的網(wǎng)絡(luò)幫助，通過(guò)系統(tǒng)中具有自啟動(dòng)能力機(jī)組的啟動(dòng)，帶動(dòng)無(wú)自啟動(dòng)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(gè)系統(tǒng)的恢復(fù)[1]。

黑啟動(dòng)的前提和關(guān)鍵是啟動(dòng)電源，與火電、核電、風(fēng)電機(jī)組相比，水電機(jī)組具有容量適中、接線簡(jiǎn)單、輔助設(shè)備少、調(diào)節(jié)能力強(qiáng)、開(kāi)機(jī)條件易滿足、啟動(dòng)迅速的特點(diǎn)，是方便理想的黑啟動(dòng)首選電源[2]。

針對(duì)江邊水電站的具體情況，本文分析了在發(fā)生全廠停電事故、廠用電消失且無(wú)外來(lái)電源支援等極端惡劣條件下，機(jī)組黑啟動(dòng)需要解決的兩個(gè)關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題：①啟動(dòng)條件及相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)，特別是機(jī)組自勵(lì)磁、進(jìn)相能力與欠勵(lì)限制分析及對(duì)勵(lì)磁調(diào)節(jié)和起勵(lì)方式的選擇；②啟動(dòng)路徑及相應(yīng)方案，并通過(guò)試驗(yàn)實(shí)例及其數(shù)據(jù)分析印證，提出了注意事項(xiàng)和改進(jìn)措施。

2江邊水電站概況

江邊水電站位于四川省甘孜藏族自治州九龍縣，是雅礱江左岸一級(jí)支流九龍河“一庫(kù)五級(jí)”的最后一級(jí)電站，裝機(jī)容量3×110 MW，水庫(kù)總庫(kù)容110.9萬(wàn)m3，調(diào)節(jié)庫(kù)容68.5萬(wàn)m3，引水式，具有日調(diào)節(jié)性能。

發(fā)電機(jī)出口側(cè)采用單元接線，220 kV側(cè)接線為單母線接線，通過(guò)220 kV江九線接入九龍500 kV變電站后送入四川電網(wǎng)。因電站投產(chǎn)后導(dǎo)致了里伍礦區(qū)自備石門(mén)坎電站無(wú)水發(fā)電而關(guān)停，按補(bǔ)償協(xié)議從1號(hào)主變、2號(hào)主變低壓側(cè)各引一回電源互鎖后經(jīng)4號(hào)主變升壓，通過(guò)35 kV江里線為礦區(qū)和附近7個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)供電。主接線簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖1。

圖1　江邊水電站主接線簡(jiǎn)圖

廠用電系統(tǒng)采用10 kV、400 V兩級(jí)電壓供電。其中，10 kV系統(tǒng)有兩段母線，外來(lái)10 kV備用電源接于10 kVⅠ段母線。400 V系統(tǒng)分為公用、自用、照明、營(yíng)地、調(diào)壓井及壩區(qū)6大系統(tǒng)，分別各有兩段母線。另外，在公用400 VⅠ段及壩區(qū)400 VⅠ段、Ⅱ段母線分別接有1臺(tái)560 kW及500 kW、320 kW的柴油發(fā)電機(jī)組。廠用電接線簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖2。

圖2　江邊水電站廠用電接線簡(jiǎn)圖

3黑啟動(dòng)的必要性分析

江邊水電站遠(yuǎn)離負(fù)荷中心，通過(guò)一回220 kV線路接于九龍500 kV變電站，輸送電通道位于地質(zhì)條件復(fù)雜而艱險(xiǎn)的高山峽谷之中；10 kV備用電源來(lái)自九龍縣地方電網(wǎng)，可靠性差。電站發(fā)生與主網(wǎng)解列的可能性相對(duì)較大，而一旦發(fā)生事故與主網(wǎng)解列，就可能無(wú)法從外界獲得電源。

廠房采用地下式布置，廠房滲水源主要是地下水、引水隧洞及尾水隧洞內(nèi)水外滲以及雅礱江的滲漏水，漏水量較大，而機(jī)組技術(shù)供水泵、滲漏排水泵、檢修排水泵動(dòng)力屏和水泵又都布置在蝸殼下層，廠用電中斷后容易發(fā)生水淹廠房事故，并可能由此導(dǎo)致惡性循環(huán)，引發(fā)災(zāi)難性的后果。

全廠消防取水由消防泵完成，經(jīng)加壓泵加壓后供給消防給水系統(tǒng)，廠用電一中斷，就面臨著消防水源中斷的危險(xiǎn)。

九龍河流域的洪水形成突然，一次洪水過(guò)程往往要?dú)v時(shí)5 d～10 d[3]。由于流域內(nèi)各電站從屬于不同業(yè)主，在洪水過(guò)程中，作為最末一級(jí)的江邊水電站將長(zhǎng)時(shí)間承受無(wú)法預(yù)知的疊加和累積流量效應(yīng)影響，自九龍縣城和上游各電站傾瀉而下的大量泥沙和懸移質(zhì)也將被沖刷入庫(kù)，一旦電源中斷，后果極其嚴(yán)重。

電站同時(shí)承擔(dān)著為里伍礦區(qū)和附近7個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)的供電任務(wù)，一旦中斷供電，不僅對(duì)里伍礦區(qū)的安全生產(chǎn)構(gòu)成嚴(yán)重威脅，而且會(huì)給供區(qū)社會(huì)穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來(lái)嚴(yán)重影響。

因此，對(duì)江邊水電站黑啟動(dòng)運(yùn)用進(jìn)行系統(tǒng)分析，并據(jù)此制定出具有較強(qiáng)針對(duì)性及操作性的試驗(yàn)方案和應(yīng)急預(yù)案，具有十分重要和迫切的現(xiàn)實(shí)意義。

4黑啟動(dòng)條件及風(fēng)險(xiǎn)分析

4.1條件分析

（1）水輪發(fā)電機(jī)組

3臺(tái)發(fā)電機(jī)推力軸承采用彈性金屬塑料瓦，停機(jī)后風(fēng)洞溫度能保持在5℃～10℃，具備冷熱條件下均能立即啟動(dòng)的能力[4]，根據(jù)運(yùn)行參數(shù)率定試驗(yàn)，機(jī)組停機(jī)后的最短開(kāi)機(jī)時(shí)間為零。

發(fā)電機(jī)帶空載線路時(shí)，不發(fā)生自勵(lì)磁的理論判據(jù)是發(fā)電機(jī)額定容量大于線路充電功率與發(fā)電機(jī)等值同步電抗的乘積[5]。江邊水電站發(fā)電機(jī)額定容量122.2 MVA，主變額定容量125 MVA，220 kV江九線長(zhǎng)24.353km，經(jīng)計(jì)算發(fā)電機(jī)等值同步電抗1.0668p.u.，線路充電功率3.882 6 Mvar，機(jī)組帶220 kV江九線運(yùn)行不會(huì)產(chǎn)生自勵(lì)磁。

水電機(jī)組在空充線路或帶輕負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，發(fā)電機(jī)需要吸收線路無(wú)功進(jìn)入進(jìn)相運(yùn)行[6]。

如2006年12月12日自一里水電站65 MW機(jī)組對(duì)148 km長(zhǎng)220 kV線路零起升壓至發(fā)電機(jī)額定電壓時(shí)，220kV母線電壓237kV，機(jī)組進(jìn)相19.96Mvar；2008年5月22日黑河塘水電站43MW機(jī)組對(duì)227km 長(zhǎng)220 kV線路（45 km處開(kāi)關(guān)站帶高抗）零起升壓至發(fā)電機(jī)額定電壓時(shí)，220 kV母線電壓238 kV，線路末端電壓243 kV，機(jī)組進(jìn)相10 Mvar。

如果進(jìn)相深度達(dá)到了勵(lì)磁調(diào)節(jié)器欠勵(lì)限制動(dòng)作值，就會(huì)引起勵(lì)磁增加--電壓增加--線路容性無(wú)功增加--低勵(lì)限制繼續(xù)動(dòng)作的正反饋過(guò)程，最后導(dǎo)致過(guò)電壓，因此黑啟動(dòng)過(guò)程中應(yīng)放開(kāi)或退出勵(lì)磁欠勵(lì)限制功能[7]43。

江邊水電站單機(jī)容量遠(yuǎn)大于上述兩個(gè)電站的單機(jī)容量，3臺(tái)機(jī)組均具備進(jìn)相運(yùn)行能力，單機(jī)最大進(jìn)相容量35 Mvar，進(jìn)相能力更強(qiáng)，拆除發(fā)電機(jī)出口斷路器輔助接點(diǎn)至調(diào)節(jié)器外部線即不滿足欠勵(lì)限制的有效條件。

（2）直流系統(tǒng)

直流220 V系統(tǒng)為雙母線接線，采用母線分段運(yùn)行方式，兩段母線分別采用獨(dú)立的充電裝置和蓄電池供電，饋出網(wǎng)絡(luò)呈射線狀，供全廠保護(hù)、操作、控制、信號(hào)、起勵(lì)以及事故照明等直流負(fù)荷。

兩組大容量閥控式密封鉛酸蓄電池從德國(guó)HOPPECKE公司進(jìn)口，容量2×1000 Ah，事故放電時(shí)間不少于2 h，滿足黑啟動(dòng)的要求。

（3）水輪機(jī)進(jìn)水球閥及裝置

球閥操作和控制電磁閥均由直流220 V電源供電，不會(huì)因交流電源消失導(dǎo)致誤關(guān)閉，除檢修、機(jī)組過(guò)速停機(jī)或在停機(jī)過(guò)程中剪斷銷(xiāo)剪斷外，正常情況下處于全開(kāi)狀態(tài)。

油壓操作回路基本無(wú)滲漏，通過(guò)自動(dòng)控制裝置能夠保證壓油罐的油壓、油位處于正常范圍內(nèi)。當(dāng)電源中斷后，壓油罐的存油足以保證球閥開(kāi)、關(guān)一次。

（4）水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)及裝置

調(diào)節(jié)系統(tǒng)具有自動(dòng)和手動(dòng)兩種運(yùn)行方式，電氣柜及機(jī)械柜均采用交、直流220 V雙電源供電方式，操作和控制電磁閥均由直流220 V電源供電，不會(huì)因交流電源消失影響正常運(yùn)行。

油壓裝置基本無(wú)滲漏，通過(guò)自動(dòng)控制裝置能夠保證壓油罐的油壓、油位處于正常范圍內(nèi)。

按照設(shè)計(jì)要求和廠家技術(shù)保證，壓油罐容積能夠滿足油壓在工作油壓的下限，油泵不啟動(dòng)的情況下，接力器完成3個(gè)全行程的動(dòng)作后，油壓仍高于事故低油壓。

（5）勵(lì)磁系統(tǒng)及裝置

勵(lì)磁系統(tǒng)采用靜止可控硅整流自并勵(lì)方式，互為備用的兩套調(diào)節(jié)器均采用交、直流220 V雙電源供電方式，滅磁開(kāi)關(guān)操作電源分別來(lái)自直流220 V兩段母線，不受交流電源影響。

按照設(shè)計(jì)要求和廠家技術(shù)保證，勵(lì)磁風(fēng)機(jī)停運(yùn)后，勵(lì)磁裝置可以起勵(lì)建壓，可控硅整流裝置在額定工況下，能夠繼續(xù)運(yùn)行2 h（實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)規(guī)程規(guī)定不超過(guò)30 min）。

調(diào)節(jié)器有恒機(jī)端電壓、恒勵(lì)磁電流控制模式。黑啟動(dòng)時(shí)應(yīng)采用恒機(jī)端電壓控制模式，特別是對(duì)線路充電時(shí)，可以利用其自身的負(fù)反饋調(diào)節(jié)特性抵消線路的助磁效應(yīng)[7]42。

調(diào)節(jié)器還具有“軟起勵(lì)”功能。當(dāng)軟起勵(lì)開(kāi)始后，電壓給定值由25 %起，每20 ms增一個(gè)步長(zhǎng)，自動(dòng)增加電壓給定值使發(fā)電機(jī)電壓逐漸上升到預(yù)置空載額定值[8]。

因此，當(dāng)確認(rèn)全廠停電和廠用電消失是由于外部原因引起，廠用電啟動(dòng)路徑一次設(shè)備無(wú)故障時(shí)，廠內(nèi)黑啟動(dòng)完全可以采取“軟起勵(lì)”方式對(duì)機(jī)組起勵(lì)建壓，相比手動(dòng)按擊增勵(lì)操作的零起升壓方式，采用“軟起勵(lì)”建壓將大大壓縮操作時(shí)間。

而對(duì)線路的充電則應(yīng)該根據(jù)調(diào)度的命令進(jìn)行，在完成廠內(nèi)黑啟動(dòng)后，一般還是應(yīng)該采用由另一臺(tái)機(jī)組對(duì)線路零起升壓的方式進(jìn)行。

（6）繼電保護(hù)裝置

全廠繼電保護(hù)裝置及斷路器操作電源均采用直流220 V電源供電，柜內(nèi)交流220 V電源僅為打印機(jī)、照明、加熱器等供電，繼電保護(hù)裝置不受交流電源中斷的影響。

（7）主變及其冷卻器全停

3臺(tái)主變均是強(qiáng)油循環(huán)水冷變壓器，切除全部冷卻器時(shí)，在額定負(fù)載下允許運(yùn)行時(shí)間不小于20min，當(dāng)油面溫度尚未達(dá)到75℃，允許上升到75℃，但冷卻器全停的最長(zhǎng)允許時(shí)間不得超過(guò)1 h[9]。為順利實(shí)現(xiàn)黑啟動(dòng)，應(yīng)注意監(jiān)視主變頂層油溫和冷卻器全停時(shí)間。

（8）計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)

計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)分為站控層和現(xiàn)地控制單元LCU。

站控層采用兩套工業(yè)級(jí)UPS電源裝置冗余并機(jī)運(yùn)行供電，UPS電源裝置的直流220 V進(jìn)線電源分別來(lái)自直流220 V兩段母線，容量大，可靠性高。LCU采用交、直流220 V雙電源供電方式。

（9）熱工保護(hù)裝置

機(jī)組安裝了一套“純機(jī)械”過(guò)速保護(hù)裝置，測(cè)溫測(cè)速制動(dòng)柜數(shù)字式溫度保護(hù)儀表、電氣測(cè)速裝置、齒盤(pán)測(cè)速裝置及自動(dòng)化元件柜上“電氣+齒盤(pán)”測(cè)速裝置、導(dǎo)葉主令控制器電源均由直流220 V供電。

另外，由直流220 V電源供電的在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置還采用了鍵相轉(zhuǎn)速，在開(kāi)機(jī)過(guò)程中也可以作為轉(zhuǎn)速監(jiān)視的依據(jù)。

（10）水庫(kù)

水庫(kù)是日調(diào)節(jié)水庫(kù)，在大壩右岸擋水壩段分別設(shè)置一個(gè)1.5 m×1.2 m的溢流管和Φ1.2 m生態(tài)流量泄放管，按規(guī)定汛期水位較正常蓄水位下降6.5 m運(yùn)行，水庫(kù)具有一定的調(diào)蓄能力。

大壩LCU、泄洪閘和沖沙閘均配置有不少于1 h供電的UPS裝置，泄洪閘和沖沙閘均可以遠(yuǎn)程控制。2臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)為泄洪閘和沖沙閘的應(yīng)急電源。進(jìn)水口閘門(mén)在全開(kāi)位置，不存在因電源切換誤關(guān)閉的風(fēng)險(xiǎn)。

4.2風(fēng)險(xiǎn)分析

（1）環(huán)境及人員問(wèn)題

由于是地下廠房，工作照明消失后，只有事故照明和應(yīng)急電筒為人員提供照明。在進(jìn)行黑啟動(dòng)時(shí)，特殊的環(huán)境氛圍難免造成操作人員精神緊張和心理焦慮，存在著發(fā)生誤操作的可能性，有一定的風(fēng)險(xiǎn)。

（2）直流系統(tǒng)

交流電源消失后，直流電及事故照明改由蓄電池供電，雖然蓄電池事故放電時(shí)間較長(zhǎng)，但由于進(jìn)行起勵(lì)操作、斷路器儲(chǔ)能電機(jī)啟動(dòng)和事故照明投入時(shí)，會(huì)造成端電壓瞬間波動(dòng)較大，黑啟動(dòng)存在著失敗的可能，有一定的風(fēng)險(xiǎn)。

（3）機(jī)組過(guò)速問(wèn)題

當(dāng)電網(wǎng)全部停電，造成3臺(tái)機(jī)組過(guò)速、球閥關(guān)閉的極端情況，機(jī)組不具備立即進(jìn)行黑啟動(dòng)的條件，必須經(jīng)過(guò)速檢查無(wú)異常后才能啟動(dòng)機(jī)組，在此過(guò)程中調(diào)速器及球閥油壓裝置油壓和油位均會(huì)有下降的情況，有一定的風(fēng)險(xiǎn)。

（4）柴油發(fā)電機(jī)問(wèn)題

柴油發(fā)電機(jī)是全站黑啟動(dòng)的保安電源，油箱容量能夠滿足發(fā)電機(jī)連續(xù)滿負(fù)荷運(yùn)行10 h以上。只要按規(guī)定檢查維護(hù)，每周定期進(jìn)行啟停試驗(yàn)，隨時(shí)保證柴油儲(chǔ)量，成功啟動(dòng)并投入的可能性較高。

（5）勵(lì)磁系統(tǒng)及裝置問(wèn)題

起勵(lì)加壓后，可控硅將通過(guò)電流，溫度將逐漸上升。但機(jī)組從起勵(lì)正常，到恢復(fù)廠用電供電，正常時(shí)間不會(huì)超過(guò)15 min，遠(yuǎn)小于規(guī)定要求。

廠用電由主變低壓側(cè)取得，黑啟動(dòng)時(shí)應(yīng)在機(jī)組“空轉(zhuǎn)”狀態(tài)下合上出口斷路器，再對(duì)主變升壓正常后才能啟動(dòng)廠用電系統(tǒng)?；谄饎?lì)條件，在合上出口斷路器之前，必須拆除出口斷路器輔助接點(diǎn)至調(diào)節(jié)器外部線，才能保證機(jī)組起勵(lì)、逆變滅磁功能有效和欠勵(lì)限制功能無(wú)效，有一定的操作風(fēng)險(xiǎn)。

（6）球閥油壓裝置油泵問(wèn)題

球閥油壓裝置油泵由交流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，如果球閥恰好是關(guān)閉的，純粹利用壓油罐殘壓開(kāi)啟球閥對(duì)人員心理有一定影響，有一定的操作風(fēng)險(xiǎn)。

（7）水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)及裝置

調(diào)速器以出口斷路器狀態(tài)為判據(jù)決定控制模式。在機(jī)組帶廠用電或小網(wǎng)孤立運(yùn)行時(shí)，應(yīng)將調(diào)速器置于頻率模式下運(yùn)行[10]。

因此，必須在合上出口斷路器之前，拆除出口斷路器輔助接點(diǎn)至調(diào)速器電氣柜外部線，有一定的操作風(fēng)險(xiǎn)。

（8）技術(shù)供水

技術(shù)供水由供水泵提供，然后經(jīng)交流電源驅(qū)動(dòng)電動(dòng)閥后供給各冷卻器，機(jī)組停機(jī)時(shí)，電動(dòng)閥處于關(guān)閉狀態(tài)。交流電中斷后，在無(wú)冷卻水的情況下強(qiáng)行開(kāi)機(jī)，各軸承瓦溫、油溫及空冷器溫度將會(huì)上升，存在著溫度過(guò)高的危險(xiǎn)，風(fēng)險(xiǎn)較大。

（9）空載線路三相合閘的操作過(guò)電壓

操作過(guò)電壓的研究表明，在黑啟動(dòng)過(guò)程中啟動(dòng)各段線路時(shí)，母線、線路末端和線路上的最大統(tǒng)計(jì)過(guò)電壓都滿足三相合閘統(tǒng)計(jì)過(guò)電壓不高于2.0 p.u.的要求，在黑啟動(dòng)過(guò)程中空載線路三相合閘不存在操作過(guò)電壓的問(wèn)題[5]50。

因此，對(duì)35 kV江里線、220 kV江九線的啟動(dòng)操作可以根據(jù)具體情況采取零起升壓或全電壓三相合閘的方式進(jìn)行。

5利用電源及啟動(dòng)路徑分析

5.1可利用電源

黑啟動(dòng)可利用電源有1臺(tái)容量560 kW的廠房公用柴油發(fā)電機(jī)組和直流220 V電源系統(tǒng)。

5.2廠內(nèi)黑啟動(dòng)路徑

根據(jù)黑啟動(dòng)可利用電源，黑啟動(dòng)路徑有兩條，分別如下：

（1）啟動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)→啟動(dòng)廠用電→啟動(dòng)機(jī)組→將廠用電改由機(jī)組供電→恢復(fù)對(duì)里伍礦區(qū)供電或按調(diào)度命令對(duì)220 kV線路送電；

（2）啟動(dòng)機(jī)組→啟動(dòng)廠用電→將廠用電改由機(jī)組供電→恢復(fù)對(duì)里伍礦區(qū)供電或按調(diào)度命令對(duì)220 kV線路送電。

5.3黑啟動(dòng)路徑選擇

顯而易見(jiàn)，第一條啟動(dòng)路徑具有速度快、風(fēng)險(xiǎn)小、安全性高的特點(diǎn)，第二條啟動(dòng)路徑則涉及到球閥可能無(wú)法通過(guò)壓油罐殘壓開(kāi)啟、機(jī)組無(wú)冷卻水運(yùn)行、勵(lì)磁功率柜無(wú)風(fēng)機(jī)運(yùn)行、調(diào)速器及球閥油壓裝置低油壓等諸多風(fēng)險(xiǎn)。

因此，柴油發(fā)電機(jī)應(yīng)作為黑啟動(dòng)首選利用電源，第一條啟動(dòng)路徑則作為黑啟動(dòng)首選方案。

6黑啟動(dòng)方案

6.1先期處置

當(dāng)發(fā)生全站停電事故后，運(yùn)維人員應(yīng)立即開(kāi)展先期處置，主要包括對(duì)主要設(shè)備的重點(diǎn)檢查并作好黑啟動(dòng)的準(zhǔn)備工作。重點(diǎn)檢查的順序是機(jī)組狀態(tài)、廠用電跳閘情況、繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置動(dòng)作情況等。

基于黑啟動(dòng)后機(jī)組是一個(gè)容量小而且薄弱的簡(jiǎn)單系統(tǒng)，先期處置應(yīng)包括下列內(nèi)容：

（1）退出調(diào)速器“一次調(diào)頻”、“網(wǎng)頻跟蹤”功能，拆除出口斷路器輔助接點(diǎn)至調(diào)速器電氣柜外部線；

（2）退出勵(lì)磁調(diào)節(jié)器“系統(tǒng)電壓跟蹤”功能，保持PSS功能投入，拆除出口斷路器輔助接點(diǎn)至調(diào)節(jié)器外部線；

（3）拉開(kāi)220 kV線路、主變高壓側(cè)及13.8 kVⅥ段、35 kVⅠ段上所有斷路器；

（4）將10 kV備用電源斷路器拉至“試驗(yàn)”位置，拉開(kāi)10 kV母線、400 V母線進(jìn)線斷路器和聯(lián)絡(luò)斷路器；

（5）高廠變高壓側(cè)斷路器是負(fù)荷斷路器，應(yīng)保持在合閘狀態(tài)，便于黑啟動(dòng)時(shí)由機(jī)組直接施壓至高廠變，減少?gòu)S用電恢復(fù)時(shí)間；

（6）將3臺(tái)機(jī)組調(diào)速器油泵、技術(shù)供水泵、球閥油泵及公用的滲漏排水泵、中壓氣機(jī)、低壓氣機(jī)的控制開(kāi)關(guān)全部切除。

6.2直流220 V系統(tǒng)為啟動(dòng)電源的操作程序

（1）手動(dòng)開(kāi)啟冷卻水電動(dòng)閥，將機(jī)組手動(dòng)啟動(dòng)，轉(zhuǎn)速正常后切回自動(dòng)；

（2）在機(jī)組LCU上以手準(zhǔn)方式將出口斷路器合閘，避開(kāi)就地合閘的風(fēng)險(xiǎn)和閉鎖條件；

（3）采用“軟起勵(lì)”方式對(duì)機(jī)組、主變及高廠變起勵(lì)升壓至額定值，然后從高壓到低壓逐級(jí)恢復(fù)廠用電系統(tǒng)；

（4）依次恢復(fù)13.8 kVⅥ段、35 kVⅠ段送電，根據(jù)地調(diào)命令對(duì)35 kV江里線送電，恢復(fù)對(duì)里伍礦區(qū)的供電；

（5）根據(jù)省調(diào)命令，最好啟動(dòng)另一臺(tái)機(jī)組，停用220 kV江九線重合閘，以“軟起勵(lì)”方式對(duì)機(jī)組、主變起勵(lì)建壓，然后對(duì)220 kV母線、220 kV江九線合閘充電，或以零起升壓方式對(duì)機(jī)組、主變、220 kV母線及220 kV江九線建壓。

6.3柴油發(fā)電機(jī)為啟動(dòng)電源的操作程序

（1）拉開(kāi)高廠變高壓側(cè)斷路器；（2）啟動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)，恢復(fù)400 V廠用電系統(tǒng)；（3）將機(jī)組自動(dòng)啟動(dòng)空轉(zhuǎn)，同樣在機(jī)組LCU上采用手準(zhǔn)方式將出口斷路器合閘；（4）仍采用軟起勵(lì)方式對(duì)機(jī)組及主變起勵(lì)建壓；（5）將廠用電倒為機(jī)組供電，并以同樣方式恢復(fù)對(duì)35 kV江里線、220 kV江九線送電。

7黑啟動(dòng)試驗(yàn)

7.1 2號(hào)機(jī)帶廠用電和里伍礦區(qū)實(shí)例

×年×月×日，由于220 kV江九線砍樹(shù)清障，江邊水電站在220 kV江九線251開(kāi)關(guān)處與系統(tǒng)解列，由2號(hào)機(jī)帶廠用電和里伍礦區(qū)運(yùn)行8 h，運(yùn)行數(shù)據(jù)對(duì)比情況見(jiàn)表1。

表1　2號(hào)機(jī)帶廠用電及里伍礦區(qū)對(duì)比運(yùn)行數(shù)據(jù)

7.2 1號(hào)機(jī)黑啟動(dòng)試驗(yàn)實(shí)例

×年×月×日，利用直流220 V系統(tǒng)作為啟動(dòng)電源，選擇1號(hào)機(jī)作為黑啟動(dòng)機(jī)組，與1號(hào)主變1T、2號(hào)高廠變12T、10 kVⅡ段母線、2號(hào)公用變及1號(hào)機(jī)自用變組成黑啟動(dòng)系統(tǒng)。

試驗(yàn)要求1號(hào)主變處于冷備用，2號(hào)高廠變高壓側(cè)斷路器5開(kāi)關(guān)在合閘狀態(tài)，10 kVⅡ段母線、2號(hào)公用變及1號(hào)機(jī)自用變處于熱備用，調(diào)速器油壓裝置、球閥油壓裝置保持隨機(jī)的狀態(tài)，球閥在關(guān)閉狀態(tài)。

從手動(dòng)開(kāi)機(jī)，以“軟起勵(lì)”方式起勵(lì)建壓，到廠用電投入，實(shí)際啟動(dòng)過(guò)程用時(shí)大約11 min，相關(guān)試驗(yàn)數(shù)據(jù)（溫度值為該類型同一測(cè)點(diǎn)的前后最高值）見(jiàn)表2。

表2　1號(hào)機(jī)黑啟動(dòng)過(guò)程相關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)

從試驗(yàn)情況來(lái)看，即使勵(lì)磁可控硅停風(fēng)、軸承冷卻器停水20 min，設(shè)備溫度的上升幅度也并不大，能夠滿足黑啟動(dòng)的要求。

但同時(shí)也發(fā)現(xiàn)，調(diào)速器和球閥壓油罐的油壓、油位均有不同幅度下降。因此，有必要事先確定一個(gè)黑啟動(dòng)初始?jí)毫χ担员愫侠磉x擇機(jī)組，并在操作中及時(shí)對(duì)壓油罐進(jìn)行手動(dòng)補(bǔ)氣增壓，防止發(fā)生事故低油壓造成啟動(dòng)失敗。

8黑啟動(dòng)注意事項(xiàng)

（1）注意對(duì)3臺(tái)機(jī)組球閥、調(diào)速器油壓裝置運(yùn)行情況的掌握，盡量選擇壓油罐油位、油壓相對(duì)較高，油泵啟動(dòng)周期相對(duì)較長(zhǎng)和調(diào)速器運(yùn)行穩(wěn)定的機(jī)組進(jìn)行黑啟動(dòng)；

（2）啟動(dòng)前拉開(kāi)220 kV系統(tǒng)所有斷路器、廠用電400 V母線進(jìn)線及聯(lián)絡(luò)斷路器，高廠變高壓側(cè)斷路器保持在合閘狀態(tài)，由機(jī)組對(duì)其和主變一起起勵(lì)建壓，壓縮操作時(shí)間；

（3）開(kāi)機(jī)及恢復(fù)廠用電過(guò)程中應(yīng)嚴(yán)格監(jiān)視和控制機(jī)組轉(zhuǎn)速，監(jiān)視各部軸承溫度，發(fā)現(xiàn)危及機(jī)組安全的異常情況立即停機(jī)；

（4）開(kāi)機(jī)及恢復(fù)廠用電過(guò)程中可以采用手動(dòng)補(bǔ)氣的方法維持油壓裝置油壓在事故低油壓之上運(yùn)行，但要注意防止管路進(jìn)氣；

（5）根據(jù)負(fù)荷重要情況及輕重緩急依序恢復(fù)廠用電系統(tǒng)正常運(yùn)行，一般情況下先恢復(fù)技術(shù)供水泵、球閥油壓裝置、調(diào)速器油壓裝置、勵(lì)磁風(fēng)機(jī)、主變冷卻器及滲漏排水泵運(yùn)行；

（6）恢復(fù)技術(shù)供水泵、球閥油泵、調(diào)速器油泵及滲漏排水泵運(yùn)行時(shí)，應(yīng)逐一啟動(dòng)運(yùn)行正常，防止集中啟動(dòng)造成斷路器跳閘；

（7）用柴油發(fā)電機(jī)帶廠用電時(shí)，為防止大容量水泵啟動(dòng)時(shí)造成對(duì)柴油發(fā)電機(jī)的沖擊，對(duì)容量90 kW的技術(shù)供水泵可采用先關(guān)閉出口閥后空載啟動(dòng)，對(duì)容量75 kW的滲漏排水泵則可根據(jù)滲漏井積水情況來(lái)決定，最好在機(jī)組帶上廠用電后再啟動(dòng)；

（8）及時(shí)恢復(fù)壩區(qū)電源，保證壩區(qū)供電正常；

（9）對(duì)220 kV江九線、35 kV江里線恢復(fù)送電要取得調(diào)度同意，防止盲目送電擴(kuò)大事故。

9結(jié)語(yǔ)

江邊水電站已經(jīng)投產(chǎn)，通過(guò)系統(tǒng)和深入的黑啟動(dòng)運(yùn)用分析和總結(jié)，不但能進(jìn)一步完善黑啟動(dòng)預(yù)案，使其更具有針對(duì)性和操作性，而且能顯著提高運(yùn)維人員的實(shí)際操作能力。

黑啟動(dòng)涉及面廣，全過(guò)程需要大量的人為操作，為適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)“無(wú)人值班”（少人值守）的管理模式，下一步需要在計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中，針對(duì)黑啟動(dòng)條件和方式（如開(kāi)機(jī)條件、參數(shù)限制值及保護(hù)閉鎖等），研究增加黑啟動(dòng)流程，實(shí)現(xiàn)黑啟動(dòng)的自動(dòng)化。

同時(shí)，通過(guò)分析還發(fā)現(xiàn)部分系統(tǒng)的現(xiàn)有設(shè)計(jì)也還有值得改進(jìn)的地方，如至調(diào)速器電氣柜和勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的“出口斷路器輔助接點(diǎn)”可以由硬接線接入改由經(jīng)壓板接入，以方便運(yùn)行人員的操作和消除拆接線的風(fēng)險(xiǎn)，這些應(yīng)在下一步加以解決。

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作者簡(jiǎn)介：陽(yáng)衛(wèi)（1968-），男，高級(jí)工程師，從事水電站生產(chǎn)運(yùn)行及維護(hù)管理工作。

收稿日期：2015-10-15

DOI：10.13599/j.cnki.11-5130.2016.03.010

中圖分類號(hào)：TM272.2

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1672-5387（2016）03-0029-06