水電機(jī)組黑啟動關(guān)鍵技術(shù)問題分析及處理對策

1、    水電機(jī)組黑啟動關(guān)鍵技術(shù)問題分析及處理對策    林春平摘 要：水電機(jī)組在黑啟動的過程中，以手動的方式開機(jī)，廠用電恢復(fù)后，各個輔機(jī)的系統(tǒng)自主運(yùn)行，然后，調(diào)速器便可切換到自動運(yùn)行。本文以1號地水電站的黑啟動實驗以及2號地電網(wǎng)利用1號地水電機(jī)組進(jìn)行黑啟動實驗為例，分析研究了在水電機(jī)組黑啟動實驗的關(guān)鍵技術(shù)問題及其對策。關(guān)鍵詞：水電機(jī)組；黑啟動；勵磁涌流；零起升壓；自勵磁；溫升1、概述多年以來，由于世界經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，世界各地開始出現(xiàn)了大規(guī)模的停電事故，這對于世界電網(wǎng)的安全有很大的隱患。2004年，1號地水利樞紐工程對其水電機(jī)組黑啟動進(jìn)行了試驗并取得了顯著

2、的成績這使得電網(wǎng)安全隱患得到了遏制。2號地電網(wǎng)多次使用1號地水電站的機(jī)組進(jìn)行黑啟動模擬實驗并多次取得成功，下文對其中的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行分析與總結(jié)，為以后的同類型機(jī)組黑啟動試驗提供參考。2、1號地水利樞紐概況1號地水利樞紐位于某兩地的交接，控制流域面積達(dá)到39.5萬平方公里，總?cè)萘?.96億立方米，調(diào)節(jié)庫容4.45億立方米。兩地各自擁有其三臺機(jī)組，各自獨(dú)立運(yùn)營，由6.3kv和0.4kv兩級電壓向其廠用店系統(tǒng)供電，每年向這兩地供水14億立方米。電站裝機(jī)108萬千瓦，年發(fā)電27.5億度，用電系統(tǒng)靈活且有效率。3、對水電站黑啟動實驗的分析當(dāng)出現(xiàn)全電站全機(jī)組負(fù)荷停機(jī)，系統(tǒng)中的母線頻率與電壓均為0，出現(xiàn)廠用電

3、各母線失壓等異常情況時，可以確認(rèn)的事，該水電站已進(jìn)入全“黑”狀態(tài)，應(yīng)立即聯(lián)系兩地相關(guān)部門確認(rèn)系統(tǒng)狀態(tài)，并向工程師提出黑啟動的申請，當(dāng)確認(rèn)黑啟動預(yù)案時，按步驟對該水電站進(jìn)行黑啟動。水電站進(jìn)行黑啟動實驗是為了對水電站的工作可以安全有效且平穩(wěn)地進(jìn)行，檢驗機(jī)組在孤網(wǎng)模式下的正常運(yùn)行以及各機(jī)組在小負(fù)荷的情況下的平穩(wěn)運(yùn)行。經(jīng)過試驗，1號地黑啟動實驗成功，并且2號地水電站也在2014年對該水電站進(jìn)行了黑啟動實驗，以1號地水電站黑啟動實驗為基礎(chǔ)，在其統(tǒng)一調(diào)配與指揮下，進(jìn)行了水電站黑啟動實驗。4、黑啟動實驗關(guān)鍵技術(shù)及對策4.1黑啟動的啟動條件機(jī)組黑啟動具備的條件都有：具有備用的機(jī)組設(shè)備且保證機(jī)組一直處于備用狀態(tài)

4、；廠內(nèi)有便于接電的設(shè)備，在斷電狀態(tài)下可以恢復(fù)廠內(nèi)正常負(fù)荷；高壓變壓器及其負(fù)荷開關(guān)處于正常的開關(guān)狀態(tài)；機(jī)組控制與直流電處于正常狀態(tài)；且在黑啟動設(shè)備各個轉(zhuǎn)承軸之間的油質(zhì)合格；油位與油壓都處于正常值；未在機(jī)組中存在會影響黑啟動運(yùn)行的問題。4.2勵磁系統(tǒng)造成的過電壓的注意事項由于勵磁系統(tǒng)沒有開機(jī)令，當(dāng)機(jī)組轉(zhuǎn)速升至需要迅速建壓時只能進(jìn)行手動逐步零升建壓。勵磁系統(tǒng)主要是由勵磁功率單元和勵磁調(diào)節(jié)器兩個部分組成。如果在勵磁風(fēng)機(jī)無法正常運(yùn)營的情況下，要保證勵磁風(fēng)機(jī)的電源問題。4.3調(diào)速系統(tǒng)、計算機(jī)系統(tǒng)和勵磁系統(tǒng)關(guān)系的注意事項水電站黑啟動實驗的核心是廠內(nèi)在失去交流電的情況下，是否可以實現(xiàn)自救。當(dāng)廠內(nèi)失去交流電，照

5、明也不能提供的情況下，廠內(nèi)的輔助設(shè)備也不能提供電源，無法進(jìn)行正常的工作，整個廠的安全隱患是極度危險高的，該水電站進(jìn)入了全“黑”狀態(tài)，隨即，黑啟動可以在全機(jī)電站停機(jī)時，啟動預(yù)案。工作人員通過手動操作，不同于正常開機(jī)時的自動操作，在合上機(jī)組的出口斷路器后，對高壓廠，變壓器由機(jī)組帶動實現(xiàn)一起升壓，由機(jī)組對調(diào)速系統(tǒng)、計算機(jī)系統(tǒng)和勵磁系統(tǒng)進(jìn)行并網(wǎng)，加大規(guī)模電網(wǎng)模式的運(yùn)行，如若造成黑啟動失敗，則先切斷發(fā)電機(jī)的出口斷路器，檢查其與調(diào)速系統(tǒng)、計算機(jī)系統(tǒng)和勵磁系統(tǒng)的連接。勵磁系統(tǒng)一般分為勵磁功率單元和勵磁調(diào)節(jié)器兩個方面，在黑啟動開始時，廠里即切斷了交流電的使用，此時，關(guān)于勵磁系統(tǒng)的首要問題是勵磁風(fēng)機(jī)的電源由哪里

6、提供。當(dāng)黑啟動要對勵磁系統(tǒng)進(jìn)行充電時，需要注意的是其末端過電壓問題，這時，需采用手動啟動勵磁并逐步升壓的方式。4.4關(guān)于直流電源的注意事項黑啟動是唯一的電源依靠就是直流電系統(tǒng)，因為黑啟動是在廠用交流電被切斷的情況下才會啟動的，作為唯一的電源，直流電系統(tǒng)擔(dān)負(fù)著保護(hù)、控制、勵磁、通訊及事故照明一切在黑啟動情況下需要直流電的責(zé)任，對于在黑啟動時的安全問題有著重要的作用。通過實驗的驗證，發(fā)現(xiàn)蓄電池可以持續(xù)兩個小時對設(shè)備進(jìn)行供電，如若在黑啟動無法正常進(jìn)行的惡時候期間，蓄電池就會報廢，所以，直流電的存量是否滿足黑啟動的需要是這個問題的關(guān)鍵。所以在黑啟動時要考慮到直流電是否可以對相關(guān)設(shè)備進(jìn)行正常供電，在必要

7、時候可以對部分超負(fù)荷用電設(shè)備進(jìn)行停止運(yùn)行，保證直流電存量可以滿足黑啟動的要求，及時更換蓄電池，保證電網(wǎng)的全部恢復(fù)以及重要地點的照明質(zhì)量，盡量縮短黑啟動時間，對事故照明量進(jìn)行合理的控制。4.5調(diào)速器的油壓控制在安全值水電站黑啟動的核心是在廠內(nèi)處于全“黑”狀態(tài)時，在失去了交流電的情況下，還能否在調(diào)速系統(tǒng)的控制下，經(jīng)過調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)整，可以保證機(jī)組在電力事故停機(jī)時的油壓，導(dǎo)葉中油壓處于完成這一過程的關(guān)鍵位置，如果油壓降低到導(dǎo)葉失去控制室，機(jī)組就會出現(xiàn)飛逸的后果，也就意味著黑啟動無法正常進(jìn)行。換句話說，也就是在機(jī)組黑啟動結(jié)束后時，是否還可以保證調(diào)速器油罐的油壓還處于它可以正常運(yùn)行的最低值，所以，在必要情

8、況下，可以采取手動控制導(dǎo)葉，人為開機(jī)，在開機(jī)的過程中，也盡量避免大量的耗油的操作，此人為操作可以由經(jīng)驗豐富的操作人員操作。要在調(diào)速系統(tǒng)有關(guān)的油壓中值得注意的是油壓槽的油氣分布比例，保證油位必須高于油壓槽中可操作的最低油壓值。4.6監(jiān)控系統(tǒng)的作用在廠內(nèi)的監(jiān)控系統(tǒng)一般使用單獨(dú)的供電系統(tǒng)，當(dāng)水電站停電時，監(jiān)控系統(tǒng)還是可以正常運(yùn)轉(zhuǎn)的，黑啟動時，應(yīng)當(dāng)盡量延遲單獨(dú)系統(tǒng)的供電方式，為黑啟動的過程中提供輔助作用。監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出增減功率的指令后調(diào)速器擴(kuò)大運(yùn)行模式后出現(xiàn)肥胖的發(fā)電機(jī)電壓過高可能導(dǎo)致黑啟動失敗，要確保監(jiān)控系統(tǒng)在必要情況下啟動孤網(wǎng)運(yùn)行模式，保證調(diào)速器不干擾黑啟動的正常運(yùn)行。4.7其他方面的注意事項在黑啟動時，根據(jù)自動處理裝置及現(xiàn)場情況的改變隨時調(diào)整其運(yùn)行模式。在黑啟動時，全站停電，這時，要特別注意水電站消防部的安全，排除一切安全隱患，時常對其進(jìn)行檢查。保證在黑啟動時，操作人員的必要照明問題。5、結(jié)語近年來，水電站黑啟動因其快捷有效操作方式簡單收到世界各地的矚目。保證在停電后，水電站可以恢復(fù)正常的運(yùn)行中，保證了黑啟動在停電后的應(yīng)急措施。本著堅持預(yù)防和應(yīng)急并重，常態(tài)和非常嚴(yán)重相結(jié)合的應(yīng)急管理方針，依然要對黑啟動問題提高重視，提前做好應(yīng)急處理的各項準(zhǔn)備工作，保證在電網(wǎng)發(fā)生停電事故后的黑啟