白鶴灘電站“一鍵黑啟動”功能及流程的研究

陳健鑫，李軍剛，陸現(xiàn)波，朱煜浩

（中國長江電力股份有限公司白鶴灘電廠籌建處，四川 涼山615400）

白鶴灘水電站位于金沙江下游四川省寧南縣和云南省巧家縣境內(nèi)，為金沙江下游河段梯級開發(fā)的第二級電站。左、右兩岸布置地下廠房，各安裝8臺單機容量100 萬kW 的水輪發(fā)電機組，首批機組將于2021 年7 月投產(chǎn)發(fā)電。電力外送通過500 kV GIS、GIL 連接架空線路接入換流站，接至國家電網(wǎng)。

由于樞紐的地理位置、地下電站整體結(jié)構(gòu)特點及外送方式等原因，白鶴灘電站存在以下不安全因素，可能導(dǎo)致全廠停電事故的發(fā)生：①電站500 kV升壓站及接入電網(wǎng)事故，外送通道故障導(dǎo)致全站停電；②電站附件山體發(fā)生大型山體滑坡堵塞金沙江河道導(dǎo)致全部機組被迫停機；③電站發(fā)生水淹廠房事故導(dǎo)致全廠機組停電。當(dāng)以上事故發(fā)生時，極大的威脅到電站廠用電系統(tǒng)的正常運行，可能導(dǎo)致全廠停電，甚至威脅系統(tǒng)安全。通過具有自啟動能力的機組安全、快速地恢復(fù)系統(tǒng)，減小事故損失，顯得尤為重要[2]。針對現(xiàn)有電站黑啟動方式在時效性、復(fù)雜性、安全性方面存在的不足之處，研究設(shè)計白鶴灘水電站“一鍵黑啟動”功能及流程，在廠用電全停事故發(fā)生時，提高柴油發(fā)電機恢復(fù)廠用電供電的自動化程度，將大量需要人為操作、檢查的過程進行流程化、自動化，減少事故處理風(fēng)險，提高電站運行的安全性能。

1 廠用電方式介紹

左岸廠內(nèi)10 kV 供電系統(tǒng)設(shè)置6 段10 kV 母線，分別取自1 號、2 號、3 號、5 號、6 號、7 號主變，經(jīng)高壓廠用變壓器分別接到6 段10 kV 母線上。6 段母線首尾相連，形成環(huán)形。左岸廠外10 kV 系統(tǒng)設(shè)置7M、8M、9M 三 段10 kV 母 線，7M、8M 分 別 與2M、6M 相連，兩路施工電源分別接入廠外保安母線9M、廠內(nèi)10 kV 母線4M，柴油發(fā)電機作為保安電源接至9M。右岸10 kV 接線方式與左岸類似，左、右岸通過9M、19M 相連。機組自用電、地下廠房排水設(shè)備用電、泄洪設(shè)施用電均取自10 kV 母線。由左岸10 kV 廠用電聯(lián)絡(luò)接線圖可知，與柴油發(fā)電機相連的母線為9M，通過9M 向7M 或8M 供電，實現(xiàn)廠外重要負(fù)荷的恢復(fù)供電；由7M 向2M 或由8M 向6M供電，實現(xiàn)廠內(nèi)重要負(fù)荷的供電。由此可知，左岸流程涉及的母線有9M、8M、7M、6M、2M，涉及的開關(guān)有與該5 段母線相連的開關(guān)及G01 K02、G01 K06、G05 K06 開關(guān)。白鶴灘電廠10 kV 廠用電聯(lián)絡(luò)圖見圖1。

圖1 白鶴灘電站10 kV 聯(lián)絡(luò)圖

2 黑啟動流程

2.1 流程路徑確定

柴油機啟動后，逐級對所選擇母線進行充電，充電完成后，根據(jù)電站負(fù)荷重要性程度，依次進行重要負(fù)荷的恢復(fù)送電。急需恢復(fù)供電的負(fù)荷主要有大壩泄洪設(shè)施、地下廠房排水設(shè)備、發(fā)電機組等。

考慮全廠停電故障發(fā)生的隨機性，以上負(fù)荷隨時需要緊急啟動，先后順序不盡一致，確定流程中將電源恢復(fù)至相關(guān)母線，然后對相關(guān)負(fù)荷的啟動方式進行調(diào)整，根據(jù)實際情況及調(diào)度命令選擇相應(yīng)負(fù)荷的恢復(fù)。

根據(jù)左右岸負(fù)荷分配布置區(qū)別、10 kV 各段母線所帶負(fù)荷的差異性及個別10 kV 母線檢修停運的可能性，確定左右岸各設(shè)置2 個啟動路徑，以滿足不同負(fù)荷恢復(fù)的需求。相應(yīng)恢復(fù)路徑見圖2，因泄洪設(shè)施的電源均取自左岸廠用電，故路徑1、2 同時考慮大壩泄洪設(shè)施、地下廠房排水設(shè)備、發(fā)電機組的用電需求，路徑3、4 不考慮大壩泄洪設(shè)施的用電需求。

（1）路徑1：柴油發(fā)電機-9M-7M-2M，可開啟泄洪深孔、泄洪洞，進行4F 或5F 或6F 機組黑啟動，啟動廠房滲漏排水泵、檢修排水泵，聯(lián)絡(luò)3M 啟動廠區(qū)滲漏排水泵。

（2）路徑2：柴油發(fā)電機-9M-8M-6M，可開啟泄洪深孔、泄洪洞，進行7F 或8F 機組黑啟動，啟動廠區(qū)滲漏排水泵，聯(lián)絡(luò)1M 啟動廠房滲漏排水泵、檢修排水泵。

（3）路徑3：柴油發(fā)電機-19M-18M-15M，可進行11F 或12F 或13F 機組黑啟動，啟動廠房滲漏排水泵、檢修排水泵，聯(lián)絡(luò)14M 啟動廠區(qū)滲漏排水泵。

（4）路徑4：柴油發(fā)電機-19M-17M-11M，可進行9F 或10F 機組黑啟動，啟動廠區(qū)滲漏排水泵，聯(lián)絡(luò)16M 啟動廠房滲漏排水泵、檢修排水泵。

2.2 “一鍵黑啟動”流程設(shè)計

根據(jù)分析可知，共有4 種廠用電恢復(fù)路徑，總共設(shè)置4 個“一鍵黑啟動”流程，當(dāng)需啟動流程時，根據(jù)實際情況進行選擇?？紤]操作便捷性，在監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)置一個流程啟動監(jiān)控畫面，畫面中設(shè)置4 個啟動軟按鈕，分別對應(yīng)各自的啟動流程。進行“一鍵黑啟動”時，確認(rèn)除柴油發(fā)電機外，無更快方式進行廠用電恢復(fù)，人為按下啟動按鈕，啟動恢復(fù)廠用電流程。

3 流程動作邏輯

以廠用電恢復(fù)路徑1 為例，廠用電恢復(fù)順序為：柴油發(fā)電機-9M-7M-2M。動作邏輯：一鍵啟動令-退出1M、2M、3M、7M、8M 母線備自投-斷開2M、7M、9M 進線及聯(lián)絡(luò)開關(guān)-斷開2M、7M 負(fù)荷開關(guān)-啟動柴油發(fā)電機-合上G09 ZCD-合上G07 K09-合上G07 K02-合上G07 K02-退出相關(guān)0.4 kV 供電點備自投-流程結(jié)束。

圖2 白鶴灘10 kV 廠用電恢復(fù)路徑圖

4 結(jié)語

廠用電供電的可靠性，決定了電站泄水設(shè)施、排水系統(tǒng)、發(fā)電機組運行的可靠性，保障了電站發(fā)揮防洪、發(fā)電、通航的綜合效益。廠用電一鍵黑啟動的時效性、安全性、便捷性，可以極大提高廠用電供電的可靠性。隨著“一鍵黑啟動”的研究，不斷提高和完善電廠機電設(shè)備的綜合自動化、智能化水平，提高了電廠機電設(shè)備運行的安全可靠性，同時也提高了機組安全穩(wěn)定運行水平，減少事故處理風(fēng)險，保證電站樞紐安全、可靠、經(jīng)濟運行。