大型水電廠一鍵黑啟動(dòng)方案及其系統(tǒng)試驗(yàn)

田小兵

(貴州構(gòu)皮灘發(fā)電廠，貴州 遵義 564408)

大型水電廠一鍵黑啟動(dòng)方案及其系統(tǒng)試驗(yàn)

田小兵

(貴州構(gòu)皮灘發(fā)電廠，貴州 遵義 564408)

介紹構(gòu)皮灘發(fā)電廠在現(xiàn)場(chǎng)無(wú)人值班的模式下，針對(duì)系統(tǒng)全停，通過(guò)遠(yuǎn)方控制機(jī)組自啟動(dòng)，恢復(fù)廠內(nèi)用電的一鍵黑啟動(dòng)方案。同時(shí)對(duì)設(shè)備改造和實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)中發(fā)生的問(wèn)題進(jìn)行分析，該方案和具體試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)針對(duì)無(wú)人值守的電廠有一定的可操作性，不再依賴人為啟動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)，是一種快速有效的黑啟動(dòng)方法。

機(jī)組一鍵自啟動(dòng);系統(tǒng)恢復(fù);黑啟動(dòng)

圖1 一鍵黑啟動(dòng)簡(jiǎn)要說(shuō)明及其試驗(yàn)范圍

0 引言

電廠黑啟動(dòng)是指在電廠全面積停電，無(wú)外來(lái)電源，機(jī)組無(wú)自用電的情況下，通過(guò)有黑啟動(dòng)能力的機(jī)組啟動(dòng)，帶動(dòng)自身廠用電，從而進(jìn)一步帶動(dòng)全廠用電，正常恢復(fù)其他機(jī)組乃至整改系統(tǒng)的運(yùn)行。

構(gòu)皮灘電廠一鍵黑啟動(dòng)有別于以往的常規(guī)黑啟動(dòng)，不再依賴現(xiàn)場(chǎng)值班人員和柴油發(fā)電機(jī)。在現(xiàn)場(chǎng)無(wú)人值守，遠(yuǎn)程集控的情況下，通過(guò)上位機(jī)程序一鍵操作，直接完成設(shè)備的自啟動(dòng)，從而帶動(dòng)全廠廠用供電，完成黑啟動(dòng)。

1 一鍵黑啟動(dòng)方案主要內(nèi)容

因?yàn)樗姀S具有開(kāi)機(jī)快，啟動(dòng)簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，所以黑啟動(dòng)相對(duì)比較方便。同時(shí)作為無(wú)人值班，遠(yuǎn)程集控的電廠，不能再完全依賴傳統(tǒng)的柴油發(fā)電機(jī)進(jìn)行黑啟動(dòng)，所以通過(guò)遠(yuǎn)程控制，機(jī)組自身黑啟動(dòng)是最優(yōu)的黑啟動(dòng)方案[1]。

1.1黑啟動(dòng)的范圍

構(gòu)皮灘電廠#2機(jī)組上位機(jī)一鍵黑啟動(dòng)采用機(jī)組作為電源點(diǎn)進(jìn)行黑啟動(dòng)，如圖1所示。當(dāng)監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到全廠失壓信號(hào)動(dòng)作后迅速將告警信號(hào)發(fā)送至烏江集控中心及廠內(nèi)24 h即時(shí)信息報(bào)警系統(tǒng)，由集控值班調(diào)度人員(或廠調(diào)度組人員)在上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)一鍵黑啟動(dòng)按鈕對(duì)#2機(jī)組進(jìn)行黑啟動(dòng)，將#2機(jī)組開(kāi)至發(fā)變組“黑啟動(dòng)空載態(tài)”，然后靠10 kV及400 V廠用電自行恢復(fù)#2機(jī)組及公用充電裝置廠用電。

試驗(yàn)范圍：#2發(fā)電機(jī)及變壓器組(發(fā)電組)、12B高壓廠用變壓器(高廠變)、10 kV II段母線及其負(fù)荷開(kāi)關(guān)及所屬400 V電壓廠用電(廠用電)系統(tǒng)。

1.2技術(shù)措施

1.2.1 全廠失壓信號(hào)監(jiān)控改造

在數(shù)據(jù)庫(kù)中增加“全廠失壓”綜合信號(hào)點(diǎn)，并將該信號(hào)送集控中心及廠內(nèi)oncall系統(tǒng)，該信號(hào)的判斷條件為所有機(jī)組機(jī)端電壓及500 kV I、II段母線電壓均小于額定電壓的10%，10 kV母線電壓均小于10%。

在計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)全廠對(duì)象中，增加行為“全廠失壓”，在對(duì)象編輯里，引入機(jī)組機(jī)端電壓及500 kV I、II段母線電壓，編寫(xiě)腳本全廠失壓判斷邏輯，再將該對(duì)象點(diǎn)引入全廠開(kāi)關(guān)量中。在最后新增一點(diǎn)“黑啟動(dòng)全廠失壓測(cè)試點(diǎn)”，用于全廠對(duì)象“全廠失壓送集控”中腳本判斷(模擬全廠失壓)判據(jù)1：500 kV I段母線電壓<50 kV且500 kV II段母線電壓<50 kV且10 kV I段母線電壓<1 kV且10 kV II段母線電壓<1 kV且10 kV III段母線電壓<1 kV且10 kV IV段母線電壓<1 kV。

判據(jù)2：人為干預(yù)進(jìn)行信號(hào)點(diǎn)強(qiáng)置為全廠失壓(主要為試驗(yàn)時(shí)使用)

結(jié)論：若判據(jù)1和判據(jù)2中任意一項(xiàng)成立，判定為全廠失壓情況成立，其他情況判斷全廠失壓情況不成立。

1.2.2 一鍵黑啟動(dòng)操作邏輯增加

分別新增機(jī)組一鍵黑啟動(dòng)操作命令及允許操作條件。該命令允許操作條件共10項(xiàng)：機(jī)組現(xiàn)地控制單元(LCU)在遠(yuǎn)方位置、全廠失壓、機(jī)組無(wú)事故、機(jī)組消防無(wú)事故、進(jìn)水口閘門(mén)全開(kāi)(開(kāi)關(guān)量)、發(fā)電機(jī)出口地刀在分位置、壓油裝置油壓>5.2 MPa、主變高壓側(cè)地刀分閘、開(kāi)關(guān)站直流系統(tǒng)兩段母線電壓正常>200 V、廠房直流系統(tǒng)兩段母線電壓正常>200 V。操作按鈕設(shè)置在計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中機(jī)組的“單元接線”畫(huà)面，并將允許操作條件做成虛擬點(diǎn)上送集控中心。上述邏輯段中所有10項(xiàng)允許操作條件必須全部同時(shí)滿足，才可進(jìn)行黑啟動(dòng)操作。

1.2.3 解決無(wú)壓狀態(tài)時(shí)無(wú)法合發(fā)電機(jī)出口開(kāi)關(guān)問(wèn)題

原程序中機(jī)組在停機(jī)態(tài)時(shí)，機(jī)端電壓無(wú)壓，但是發(fā)電機(jī)出口斷路器系統(tǒng)(GCB)無(wú)遠(yuǎn)方無(wú)壓合閘程序。在原有程序中機(jī)組出口開(kāi)關(guān)GCB在合閘位置時(shí)，上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)默認(rèn)機(jī)組為發(fā)電狀態(tài)，在此情況下無(wú)法下達(dá)機(jī)組開(kāi)機(jī)令。本次一鍵黑啟動(dòng)前，在上位機(jī)增加“上位機(jī)允許無(wú)壓合軟壓板”，當(dāng)黑啟動(dòng)機(jī)組需無(wú)壓合GCB時(shí)投入。該軟壓板投入后，機(jī)組能夠正常判定為停機(jī)狀態(tài)，上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)能夠正常下達(dá)開(kāi)機(jī)令，機(jī)組開(kāi)機(jī)。

1.2.4 技術(shù)供水控制系統(tǒng)改造

原機(jī)組技術(shù)供水電磁閥控制電源為AC 220 V，在全廠失壓時(shí)交流電源消失，電磁閥將無(wú)法打開(kāi)，需將技術(shù)供水電磁閥控制電源改為DC 220 V電源控制，并對(duì)控制元件進(jìn)行換型(繼電器、接觸器、空開(kāi))、滿足黑啟動(dòng)機(jī)組技術(shù)供水控制要求。

1.2.5 勵(lì)磁系統(tǒng)起勵(lì)程序段優(yōu)化

因一鍵黑啟動(dòng)后需帶主變進(jìn)行升壓，但黑啟動(dòng)對(duì)GCB進(jìn)行合閘后，勵(lì)磁系統(tǒng)默認(rèn)為已并網(wǎng)，勵(lì)磁系統(tǒng)不能進(jìn)行零起升壓，需在勵(lì)磁系統(tǒng)新增黑啟動(dòng)起勵(lì)程序，使其滿足一鍵黑啟動(dòng)要求。同時(shí)利用監(jiān)控系統(tǒng)機(jī)組線路控制器(LCU)柜備用繼電器開(kāi)出勵(lì)磁黑啟動(dòng)命令，當(dāng)勵(lì)磁系統(tǒng)收到該命令后進(jìn)行黑啟動(dòng)狀態(tài)下的勵(lì)磁調(diào)節(jié)。

2 機(jī)組黑啟動(dòng)試驗(yàn)步驟

(1)完成下位機(jī)系統(tǒng)中#2機(jī)LCU、公用系統(tǒng)LCU、開(kāi)關(guān)站LCU中黑啟動(dòng)相關(guān)可編程邏輯控制器(PLC)流程的添加。

(2)完成上位機(jī)系統(tǒng)中#2機(jī)黑啟動(dòng)相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)、控制畫(huà)面、順控流程等功能的配置工作。

(3)完成#2機(jī)黑啟動(dòng)相關(guān)開(kāi)出信號(hào)核對(duì)。

(4)完成#2機(jī)黑啟動(dòng)相關(guān)流程靜態(tài)試驗(yàn)。

(5)完成#2機(jī)黑啟動(dòng)動(dòng)態(tài)試驗(yàn)。

3 一鍵黑啟動(dòng)靜態(tài)試驗(yàn)

3.1靜態(tài)試驗(yàn)?zāi)康?/p>

檢查新增一鍵黑啟動(dòng)程序編寫(xiě)的正確性，檢查新增改造項(xiàng)目的正確與否，檢查新增程序的控制回路是否通暢并正確開(kāi)出，檢查終端設(shè)備能否正確接收程序信號(hào)。

3.2靜態(tài)試驗(yàn)前設(shè)備狀態(tài)要求

斷開(kāi)#2主變高、低壓側(cè)斷路器和隔離刀閘，斷開(kāi)#2機(jī)組出口開(kāi)關(guān)和隔離刀閘，斷開(kāi)#2高廠變出口開(kāi)關(guān)092并搖至試驗(yàn)位置，斷開(kāi)#2機(jī)自用電10 kV 021開(kāi)關(guān)并搖至試驗(yàn)位置，斷開(kāi)#2機(jī)自用電400 V 421開(kāi)關(guān)并搖至試驗(yàn)位置，#2機(jī)組調(diào)速器切至現(xiàn)地控制方式，#2機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器切至現(xiàn)地控制方式，#2機(jī)技術(shù)供水切至現(xiàn)地控制方式。

3.3靜態(tài)試驗(yàn)實(shí)施

(1)在上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)選定#2機(jī)一鍵黑啟動(dòng)按鈕，啟動(dòng)#2機(jī)組黑啟動(dòng)程序自動(dòng)開(kāi)啟#2發(fā)變組至空載狀態(tài)并恢復(fù)自帶廠用電。

(2)監(jiān)視500 kV系統(tǒng)5021，5022開(kāi)關(guān)、12B低壓側(cè)092開(kāi)關(guān)、10 kVⅡ段上0120，001，021，047，023，031，033，041，053，025，043以及10 kVⅢ段上0230開(kāi)關(guān)自動(dòng)分閘正常。

(3)檢查調(diào)速器接收到開(kāi)機(jī)令，繼電器動(dòng)作。

(4)模擬機(jī)組空轉(zhuǎn)態(tài)后檢查勵(lì)磁調(diào)節(jié)器接收到起勵(lì)令。

(5)模擬機(jī)組空載態(tài)后和高廠變電壓正常信號(hào)后，檢查092，021，421開(kāi)關(guān)合閘動(dòng)作正常。

(6)全面檢查#2發(fā)變組及所屬輔機(jī)控制設(shè)備運(yùn)行正常。

4 一鍵黑啟動(dòng)動(dòng)態(tài)試驗(yàn)

4.1動(dòng)態(tài)試驗(yàn)?zāi)康?/p>

在完成靜態(tài)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，按照真正的全廠失壓去設(shè)置實(shí)驗(yàn)機(jī)組邊界條件，檢查黑啟動(dòng)流程執(zhí)行時(shí)設(shè)備的實(shí)際動(dòng)作情況，從而得到全過(guò)程中關(guān)于設(shè)備溫度變化、輔助設(shè)備投入、一次設(shè)備動(dòng)作、電壓變化等原始數(shù)據(jù)，真正完成一次機(jī)組一鍵自啟動(dòng)試驗(yàn)。

4.2動(dòng)態(tài)試驗(yàn)前設(shè)備狀態(tài)要求

合上#2主變高、低壓側(cè)斷路器和隔離刀閘，斷開(kāi)#2機(jī)組出口開(kāi)關(guān)和隔離刀閘，合上#2高廠變出口開(kāi)關(guān)，合上#2機(jī)自用電10 kV 021開(kāi)關(guān)，合上#2機(jī)自用電400 V 421開(kāi)關(guān)，#2機(jī)組調(diào)速器切至遠(yuǎn)方控制方式，#2機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器切至遠(yuǎn)方控制方式，#2機(jī)技術(shù)供水切至遠(yuǎn)方控制方式。

4.3動(dòng)態(tài)試驗(yàn)實(shí)際動(dòng)作流程

(1)在上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)選定#2機(jī)一鍵黑啟動(dòng)按鈕，啟動(dòng)#2機(jī)組黑啟動(dòng)程序自動(dòng)開(kāi)啟#2發(fā)變組至空載狀態(tài)并恢復(fù)自帶廠用電。

(2)監(jiān)視500 kV系統(tǒng)5021，5022開(kāi)關(guān)、12B低壓側(cè)092開(kāi)關(guān)、10 kVⅡ段上0120，001，0230，021，023，031，033，041，053，025，043以及10 kVⅢ段上0230開(kāi)關(guān)自動(dòng)分閘正常。

(3)開(kāi)啟#2機(jī)組技術(shù)供水正常。

(4)調(diào)速器接收到開(kāi)機(jī)令，機(jī)組轉(zhuǎn)速上升正常值空轉(zhuǎn)態(tài)。

(5)檢測(cè)發(fā)電機(jī)出口開(kāi)關(guān)GCB 802合閘正常，出口隔離開(kāi)關(guān)8026在合閘位置。

(6)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器接收到起勵(lì)令，機(jī)組機(jī)端電壓正常，機(jī)組空載態(tài)。

(7)092，021，421開(kāi)關(guān)合閘動(dòng)作正常。

(8)發(fā)變組及所屬輔機(jī)控制設(shè)備運(yùn)行正常。

5 黑啟動(dòng)過(guò)程中注意事項(xiàng)

(1)啟動(dòng)試驗(yàn)過(guò)程中派專(zhuān)人在調(diào)速器電氣控制柜監(jiān)視轉(zhuǎn)速和導(dǎo)葉動(dòng)作情況，出現(xiàn)機(jī)組頻率超過(guò)53 Hz，轉(zhuǎn)速超過(guò)115% Ne而過(guò)速保護(hù)未動(dòng)作時(shí)，應(yīng)立即按下緊急停機(jī)按鈕停機(jī)。

(2)啟動(dòng)試驗(yàn)過(guò)程中派專(zhuān)人在機(jī)房盤(pán)監(jiān)視監(jiān)視機(jī)組各軸承溫度，當(dāng)軸承溫度上升至60 ℃(推力軸承溫度上升至55 ℃)時(shí)，立即按下緊急停機(jī)按鈕停機(jī)。

(3)啟動(dòng)試驗(yàn)過(guò)程中派專(zhuān)人在勵(lì)磁調(diào)節(jié)柜監(jiān)視機(jī)組勵(lì)磁情況，發(fā)現(xiàn)勵(lì)磁電壓和機(jī)端電壓異常波動(dòng)情況時(shí)，立即緊急停機(jī)滅磁按鈕停機(jī)。

(4)啟動(dòng)試驗(yàn)過(guò)程中派專(zhuān)人在#2機(jī)機(jī)組自用電監(jiān)視機(jī)組自用電動(dòng)作情況，啟動(dòng)總指揮在啟動(dòng)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)機(jī)組空載正常后未能及時(shí)恢復(fù)機(jī)組自用電時(shí)，應(yīng)立即通知現(xiàn)場(chǎng)人員合上#2機(jī)自用電Ⅱ段上推力外循環(huán)電源開(kāi)關(guān)，啟動(dòng)機(jī)組推力外循環(huán)。

(5)啟動(dòng)試驗(yàn)過(guò)程中派專(zhuān)人監(jiān)視#2機(jī)機(jī)組壓油裝置油壓、油位變化情況，發(fā)現(xiàn)油壓低于4.8 MPa事故低油壓未動(dòng)作或者油位越低低限情況，立即合上#2機(jī)自用電Ⅱ段上壓油裝置電源，啟動(dòng)壓油裝置油泵(或按調(diào)速器緊急停機(jī)電磁閥停機(jī))。

(6)派人監(jiān)視水車(chē)室頂蓋水位情況，若出現(xiàn)水位異常升高情況，立即通知機(jī)旁盤(pán)監(jiān)視人員合上#2機(jī)自用電Ⅱ段上水輪機(jī)動(dòng)力柜電源開(kāi)關(guān)，啟動(dòng)機(jī)組頂蓋排水泵。

6 結(jié)束語(yǔ)

現(xiàn)場(chǎng)無(wú)人值班是目前水電廠正在探討的一種新型工作模式，一鍵黑啟動(dòng)不需要現(xiàn)場(chǎng)人員，與傳統(tǒng)的柴油發(fā)電機(jī)黑啟動(dòng)由很大區(qū)別，真正保證了現(xiàn)場(chǎng)無(wú)人時(shí)，系統(tǒng)失壓后的迅速恢復(fù)，大大提高了系統(tǒng)的安全性。同時(shí)一鍵黑啟動(dòng)整個(gè)過(guò)程時(shí)間較短，相比傳動(dòng)的柴油發(fā)電機(jī)黑啟動(dòng)時(shí)效性和安全性更好，具有很好的推廣性和借鑒性。

[1]趙秀奇.關(guān)于黑啟動(dòng)及試驗(yàn)[J].云南電力技術(shù)，2011.39(8)：24-26.

TM 621

B

1674-1951(2017)10-0060-03

2017-05-22；

2017-09-11

(本文責(zé)編：齊琳)

田小兵(1984—)，男，貴州遵義人，助理工程師，從事水電生產(chǎn)管理、運(yùn)行調(diào)度、事故處理、設(shè)備試驗(yàn)、發(fā)電設(shè)備檢修方面的工作(E-mail:54582100@qq.com)。