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水电站黑启动预案制定时应注意的几个问题
2018/2/11 10:39:57    新闻来源:E小水电

大面积停电后的系统自恢复通俗地称为黑启动。所谓黑启动,是指整个系统因故障停运后,系统全部停电(不排除孤立小电网仍维持运),处于全“黑”状态,不依赖别的网络帮助,通过系统中具有自启动能力的发电机组启动,带动无自启动能力的发电机组,逐渐扩大系统恢复范围,最终实现整个系统的恢复。

黑启动是水电站非常重要的后备功能之一。

当电网发生失压事故且短时不能恢复送电时,黑启动对于水电站确保迅速恢复厂用电及保证设备安全,甚至对整个电网迅速恢复等方面均具有重要意义。

黑启动是电网系统对骨干电源点的基本要求之一。

水电站以其自身的特点特别适合作为黑启动的电源电站。水电站和火电站相比,具有辅助设备简单、厂用电少,启动速度快等优点,理所当然成为黑启动电源的首选。水电站的黑启动是指在无厂用交流电的情况下,仅仅利用电厂储存的2种能量———直流系统蓄电池储存的电能量和液压系统储存的液压能量,完成机组自启动,对内恢复厂用电,对外配合电网调度恢复电网运行。机组具有黑启动功能不仅是电站在全厂失电情况下安全生产自救的必要措施,也是电网发展的需要。

水电站涉及黑启动功能的设备及系统主要有:

(1)机组调速系统

水电站黑启动的关键是在失去厂用交流电时能否维持控制水轮机导叶开启的调速系统的操作油压。机组调速器油压应按最不利工况考虑,即在紧急停机甩负荷时,调速系统剩余油压应能至少保证接力器至全关位置1次,并摆动若干次且可以全关1次,然后机组接入电网带上负荷,接力器全开1次(对有协联要求的水轮机同时要求其转轮接力器也相应动作)。在此基础上要求仍能保证机组事故停机的油压,即在黑启动过程结束后尚能保持最低允许油压力值。同时应注意油压槽的油气比例,压油槽中油位不应低于最低操作油位。

(2)励磁系统

在黑启动过程中励磁系统应注意以下几点:第1,由于厂用电消失,同时若励磁功率柜风机不是由本柜供电,从而使得励磁功率柜风机不能运行,因此要注意励磁功率柜的温升不至使功率柜烧毁。第2,若黑启动机组承担向电网充电任务,则要考虑末端过电压问题。当黑启动机组带长线路时应注意要使用手动启动励磁,逐步升压的方式。

(3)直流系统

直流系统是黑启动时唯一的电源,是电站的继电保护、操作、控制、励磁、调速器、通讯、事故照明等运行的前提条件。在电池组容量选择时应考虑直流系统的供电时间是否能满足黑启动的要求,同时在黑启动过程中应合理安排各直流用电负荷,保证只有与黑启动过程有关的设备的用电。只要合理控制事故照明的用电负荷,保证控制室等重要地点的照明,直流母线端电压下降幅度一般不应超过允许值。如果机组启动建压采用投初励方式,直流母线端电压将有相当程度的下降,但仍应能满足保护及PLC控制电源要求范围,这时应加强监视,使端电压不会降至过低甚至造成黑启动的失败。

(4)监控系统

监控系统一般采用单独的UPS供电,故应经常检查UPS的可靠性,黑启动时应尽可能地延长UPS的供电时间,确保监控系统使黑启动成功。

(5)保护系统

电站黑启动过程中,应充分考虑继电保护系统问题,以保证在黑启动过程中快速切除故障,同时不应使保护系统误动作,错误发出信号或误跳闸从而使黑启动失败或延长黑启动时间。对继电保护系统入;装设有低电压和低周保护的电站,这两种保护应停用。

(6)公用系统

公用系统在黑启动过程中应注意的问题是应确保在整个过程中所有系统不影响机组的启动。在立式机组黑启动过程中应注意顶盖排水的水位不应超过允许值,否则会使水进入顶盖油池造成油混水,故在黑启动之前应检查排水系统的运行情况,在有黑启动预案的电站最好备有射流泵,以便在失电情况下能及时有效的排水。

由于在全厂失去交流电时机组冷却水系统不能投入,故应随时检查机组的推力瓦、导轴承的温升情况,注意不使温升超过极限允许值。在有黑启动预案的电站,机组冷却系统最好有备用水源,备用水源的取水点一般应选在坝前、顶盖或压力钢管,这样在无交流电源的情况下也能满足机组冷却水的要求。

机组在停机过程中一般要求在转速低于一定值时应投入气动制动。但在黑启动过程中应考虑此时低压气系统失去交流电源,因此应考虑机组是否能惰性停机。若不能,则应注意此时推力瓦和导轴承的温升。

(7)一次电气设备

黑启动过程中,应注意电气一次设备应处于正确位置和状态。根据原能源部的规定,100MW的机组出口断路器的隔离开关应处于分闸位置,这样做的目的是防止误上电损坏设备。在进行黑启动之前应注意检查相应一次设备的位置和状态。

(8)其它

如果可能的话,应编制黑启动操作票,操作票按不同黑启动路径设置不同操作任务及操作步骤,操作票必须是一机一票,不能照抄典型操作票将设备编号空出。

在黑启动过程中还应考虑的其它方面的问题,还有:

①厂内通信系统此时已经失去作用,在有黑启动预案的电站应给值班或参与黑启动的有关人员配备手持对讲机等无线通信设备,同时应注意信号盲区;

②由于此时交通电梯已经停止使用,故而应事先检查关键交通走廊、楼梯等的情况,确保交通顺畅;

③还应注意厂区内消防,由于此时全厂失电,消防系统可能瘫痪,在平时应定期检查重点部位的消防准备工作。

黑启动是水电站非常重要的一项功能(虽不是经常用到)。在有黑启动要求的电站,应事先做好黑启动预案,重点检查相关设备的运行情况以及参数要求(包括本站和计划充电线路)。同时还应加强运行人员的培训,做到临危不乱,不断提高应对危机的能力。

本文核心内容作者:中国水电顾问集团西北勘测设计研究院 王洪楠

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