電廠未雨綢繆-“黑啟動”

楊德億 葉秀英

摘要:“黑啟動”是水電廠相對于其他形式發(fā)電廠的獨具優(yōu)勢,它能確保電網(wǎng)的安全運行,減少電力系統(tǒng)發(fā)生重大停電事故時的損失。對具備“黑啟動”功能的水電廠的要求是非常高的,同時該水電廠在系統(tǒng)中的作用和地位也是非常高的。具備“黑啟動”功能,也將是今后水電廠發(fā)展的必然趨勢。

關(guān)鍵詞:大停電電力系統(tǒng)水電廠“黑啟動”試驗趨勢

中圖分類號:TM6 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2012)06(b)-0072-01

1 “黑啟動”的由來和概念

2003年8月“美加大停電”造成美國近5000萬人陷入黑暗,造成的經(jīng)濟損失每天可能多達300億美元。2005年5月“莫斯科大停電”,波及25座城市。緊接著“印尼大停電”、“洛杉磯大停電”、“東京大停電”、“西歐大停電”等等。類似莫斯科、紐約那樣大停電會不會再次在中國上演呢？因此,保證整個電力系統(tǒng)安全可靠運行已成為上自中央領(lǐng)導(dǎo)下至黎民百姓普遍關(guān)注的話題。像這樣的大停電事故,是無法避免也無法做到零事故的,但是如何在事故發(fā)生后在最短時間內(nèi)系統(tǒng)自恢復(fù),減少損失,是我們刻不容緩需要解決的問題,因此“黑啟動”概念便孕育而生了。

黑啟動(Black-Start)又叫“零啟動”,說得通俗一點,是指整個電網(wǎng)發(fā)生垮網(wǎng)事故時,在無法依靠其它電網(wǎng)送電恢復(fù)的條件下,通過電網(wǎng)內(nèi)具有自啟動能力機組的啟動,給自身及無自啟動能力的機組提供廠用電,使機組逐個啟動并網(wǎng),進而逐步擴大電力系統(tǒng)的恢復(fù)范圍,最終實現(xiàn)整個電力系統(tǒng)的恢復(fù)?！昂趩印笔且粋€形象化的提法,一個“黑”字,足以說明這種啟動的原始狀態(tài)和條件的惡劣。

2 “黑啟動”試驗的水電廠概述

火溪河發(fā)源于四川岷山山脈摩天嶺北麓,是綿陽涪東上游左岸最大的一條支流,全長114km,全流域集水面積1494km2。現(xiàn)已建成了“一庫四級”水電廠,自上而下,為水牛家、自一里、木座、陰坪,總裝機容量400MW。龍頭水電廠——水牛家具有多年調(diào)節(jié)能力,水庫正常蓄水位2270.00m,總庫容約1.435億m3,其中調(diào)節(jié)庫容1.092億m3,該電站對下游梯級的補償效益顯著,可以增加下游3個梯級電廠期平均出力39.2%(56.1MW),平均年發(fā)電量增加0.377億kw.h,并使枯水期電量占年發(fā)電量的比重提高到39.1%。

3 “黑啟動”在火溪河流域的成功運用

早在2006年8月,四川省電力公司就在火溪河流域自一里水電廠進行了四川省內(nèi)第一次電網(wǎng)“黑啟動”試驗。那次試驗采用實戰(zhàn)模式,在全廠失電的情況下,不啟動柴油發(fā)電機直接由水輪發(fā)電機實現(xiàn)“黑啟動”,當時僅在30min內(nèi)就完成了手動開機帶線路零起升壓的全過程。

2008年5月12日14時28分04秒,“汶川大地震”猝然襲來,大地顫抖,山河移位,滿目瘡痍,生離死別……至今想起都還歷歷在目,心有余悸。當時整個火溪河流域四個水電廠的通訊、交通、電力全部中斷,220KV輸電線路全部永久性故障,靠外界恢復(fù)供電是不可能的了。安生部迅速啟動應(yīng)急預(yù)案,實施了自一里、木座兩個電廠的“黑啟動”,實現(xiàn)了自保自救,并且還向鄰近電廠送電,對減輕地震損失和避免地震次生災(zāi)害的發(fā)生發(fā)揮了巨大作用,成為四川省內(nèi)“黑啟動”的第一個受益者。

2012年,省電力公司在四川境內(nèi)數(shù)百家單位當中選擇了八家有能力的單位做“黑啟動”驗證試驗的試點單位,火溪河流域便理所當然地成為其中之一。3月6日,按照省電力公司的安排,在四川省調(diào)和試驗公司相關(guān)人員的配合下,由華能涪江公司安全與生產(chǎn)部全權(quán)組織操作完成了火溪河流域第二座水電廠“黑啟動”試驗。

4 “黑啟動”試驗的注意事項

“黑啟動”不是每個電廠都能完成的,它需要技術(shù)精湛的專業(yè)人員、統(tǒng)一調(diào)度的領(lǐng)導(dǎo)、團結(jié)合作的工作人員和可靠先進的設(shè)備。尤其是可靠先進的設(shè)備更是“黑啟動”的基礎(chǔ),是它的靈魂,沒有它根本無法實現(xiàn)“黑啟動”。一個水電廠必需具備以下硬件條件才能實現(xiàn)“黑啟動”。

(1)進水口球閥油壓裝置:球閥油壓裝置能夠保證球閥全開全關(guān)一次的壓力和油位。若操作過程中,油壓不足時,在油泵無法啟動時,可以手動給予補氣,增加其壓力。(2)調(diào)速器油壓裝置:調(diào)速油壓裝置要能滿足導(dǎo)葉接力器全關(guān)1次,然后擺動若干次,又全開1次的油壓和油位。若壓力不夠,也可按上面方法進行。(3)調(diào)速器具有孤網(wǎng)運行功能,能將頻率控制在50±0.5Hz內(nèi)。(4)勵磁系統(tǒng):1)由于失電,勵磁風(fēng)機不能運行,勵磁系統(tǒng)不能長時間運行。2)對長線路充電問題,如果“黑啟動”的機組需向系統(tǒng)充電,則需要考慮線路末端過電壓問題,故“黑啟動”機組帶長線路起勵時應(yīng)采用零起升壓得方式,手動慢慢升壓。(5)軸承:由于全廠失電,冷卻水無法正常供應(yīng),軸承溫度和油溫要能滿足“黑啟動”的要求。(6)直流系統(tǒng):直流系統(tǒng)是電廠的繼電保護、操作、控制、勵磁、調(diào)速器、通訊、事故照明等運行的前提條件,應(yīng)考慮直流系統(tǒng)的供電時間是否能滿足“黑啟動”的要求。(7)UPS系統(tǒng):監(jiān)控系統(tǒng)顯示器、調(diào)速觸摸屏、勵磁觸摸屏、保護打印機、控制設(shè)備工控機等一般都用UPS供電,因此需要保證其供電的可靠性。(8)照明系統(tǒng):廠房照明系統(tǒng)全停,試驗人員需充分準備好照明設(shè)備,以免走錯間隔,杜絕誤操作現(xiàn)象的發(fā)生。

5 “黑啟動”試驗的操作步驟

“黑啟動”驗證試驗采用實戰(zhàn)模式,全廠失電,由2F機組自啟動恢復(fù)廠用電?，F(xiàn)在以此為例,簡單介紹“黑啟動”操作的重要步驟:

(1)檢查2F機組恢復(fù)至正常備用狀態(tài)。(2)檢查輔機系統(tǒng)(油、水、氣)是否滿足要求。(3)與省調(diào)聯(lián)系,將2F機組及主變從系統(tǒng)中申請解列退出運行,斷開2#主變高壓側(cè)開關(guān)202DL。(4)斷開廠用電Ⅲ段外送電源43DL。(5)斷開41DL,42DL,廠用電全停。(6)將2F機組勵磁調(diào)節(jié)器控制方式切“現(xiàn)在”,自動電壓Ug設(shè)定為30%啟勵電壓,電壓自動跟蹤退出。(7)用巡檢鑰匙將2F機組LCU控制方式切“現(xiàn)地”。(8)手動將2F機組技術(shù)供水電動蝶閥全開。(9)手動退出2F機組制動風(fēng)閘。(10)手動退出2F機組空氣圍帶。(11)手動退出2F機組調(diào)速器機械鎖錠。(12)將2F機組調(diào)速器控制方式切“現(xiàn)地”,“電手動”方式。(13)手動開2F機組導(dǎo)葉至空載開度(12%),維持機組轉(zhuǎn)速為95%－99%左右,穩(wěn)定后將調(diào)速器切“自動”,維持機組額定轉(zhuǎn)速。(14)手動啟勵建壓,建壓到機端電壓約20%(機端電壓約1500V至2000V)。(15)手動合機組出口斷路器2DL對主變充電。(16)快速增加勵磁,建壓到10.3KV,密切注意機組各項參數(shù)。(17)手動合2號廠用變高壓側(cè)開關(guān)42DL。(18)檢查廠用電400V恢復(fù)正常。(19)檢查技術(shù)供水泵是否啟動,如果未自動啟動,則手動啟動技術(shù)供泵運行。(20)全面檢查,各設(shè)備是否都帶電正常。

6 結(jié)語

“黑啟動”是保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行的重要方案,是現(xiàn)代電力系統(tǒng)有效防災(zāi)的重要措施,是減少自然災(zāi)害和人為災(zāi)害帶來的經(jīng)濟損失的重要手段。它是在“千擁萬呼”中滋生出來的,是科學(xué)技術(shù)發(fā)展的必然產(chǎn)物,是電力行業(yè)的一次革新。我們堅信,全國大部分中小水電廠都將具備“黑啟動”的功能是水電行業(yè)發(fā)展的必然趨勢。