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水電站黑啟動預案制定時應注意的幾個問題
2018/2/11 10:39:57    新聞來源:E小水電

大面積停電后的系統自恢復通俗地稱為黑啟動。所謂黑啟動,是指整個系統因故障停運后,系統全部停電(不排除孤立小電網仍維持運),處于全“黑”狀態,不依賴別的網絡幫助,通過系統中具有自啟動能力的發電機組啟動,帶動無自啟動能力的發電機組,逐漸擴大系統恢復范圍,最終實現整個系統的恢復。

黑啟動是水電站非常重要的后備功能之一。

當電網發生失壓事故且短時不能恢復送電時,黑啟動對于水電站確保迅速恢復廠用電及保證設備安全,甚至對整個電網迅速恢復等方面均具有重要意義。

黑啟動是電網系統對骨干電源點的基本要求之一。

水電站以其自身的特點特別適合作為黑啟動的電源電站。水電站和火電站相比,具有輔助設備簡單、廠用電少,啟動速度快等優點,理所當然成為黑啟動電源的首選。水電站的黑啟動是指在無廠用交流電的情況下,僅僅利用電廠儲存的2種能量———直流系統蓄電池儲存的電能量和液壓系統儲存的液壓能量,完成機組自啟動,對內恢復廠用電,對外配合電網調度恢復電網運行。機組具有黑啟動功能不僅是電站在全廠失電情況下安全生產自救的必要措施,也是電網發展的需要。

水電站涉及黑啟動功能的設備及系統主要有:

(1)機組調速系統

水電站黑啟動的關鍵是在失去廠用交流電時能否維持控制水輪機導葉開啟的調速系統的操作油壓。機組調速器油壓應按最不利工況考慮,即在緊急停機甩負荷時,調速系統剩余油壓應能至少保證接力器至全關位置1次,并擺動若干次且可以全關1次,然后機組接入電網帶上負荷,接力器全開1次(對有協聯要求的水輪機同時要求其轉輪接力器也相應動作)。在此基礎上要求仍能保證機組事故停機的油壓,即在黑啟動過程結束后尚能保持最低允許油壓力值。同時應注意油壓槽的油氣比例,壓油槽中油位不應低于最低操作油位。

(2)勵磁系統

在黑啟動過程中勵磁系統應注意以下幾點:第1,由于廠用電消失,同時若勵磁功率柜風機不是由本柜供電,從而使得勵磁功率柜風機不能運行,因此要注意勵磁功率柜的溫升不至使功率柜燒毀。第2,若黑啟動機組承擔向電網充電任務,則要考慮末端過電壓問題。當黑啟動機組帶長線路時應注意要使用手動啟動勵磁,逐步升壓的方式。

(3)直流系統

直流系統是黑啟動時唯一的電源,是電站的繼電保護、操作、控制、勵磁、調速器、通訊、事故照明等運行的前提條件。在電池組容量選擇時應考慮直流系統的供電時間是否能滿足黑啟動的要求,同時在黑啟動過程中應合理安排各直流用電負荷,保證只有與黑啟動過程有關的設備的用電。只要合理控制事故照明的用電負荷,保證控制室等重要地點的照明,直流母線端電壓下降幅度一般不應超過允許值。如果機組啟動建壓采用投初勵方式,直流母線端電壓將有相當程度的下降,但仍應能滿足保護及PLC控制電源要求范圍,這時應加強監視,使端電壓不會降至過低甚至造成黑啟動的失敗。

(4)監控系統

監控系統一般采用單獨的UPS供電,故應經常檢查UPS的可靠性,黑啟動時應盡可能地延長UPS的供電時間,確保監控系統使黑啟動成功。

(5)保護系統

電站黑啟動過程中,應充分考慮繼電保護系統問題,以保證在黑啟動過程中快速切除故障,同時不應使保護系統誤動作,錯誤發出信號或誤跳閘從而使黑啟動失敗或延長黑啟動時間。對繼電保護系統入;裝設有低電壓和低周保護的電站,這兩種保護應停用。

(6)公用系統

公用系統在黑啟動過程中應注意的問題是應確保在整個過程中所有系統不影響機組的啟動。在立式機組黑啟動過程中應注意頂蓋排水的水位不應超過允許值,否則會使水進入頂蓋油池造成油混水,故在黑啟動之前應檢查排水系統的運行情況,在有黑啟動預案的電站最好備有射流泵,以便在失電情況下能及時有效的排水。

由于在全廠失去交流電時機組冷卻水系統不能投入,故應隨時檢查機組的推力瓦、導軸承的溫升情況,注意不使溫升超過極限允許值。在有黑啟動預案的電站,機組冷卻系統最好有備用水源,備用水源的取水點一般應選在壩前、頂蓋或壓力鋼管,這樣在無交流電源的情況下也能滿足機組冷卻水的要求。

機組在停機過程中一般要求在轉速低于一定值時應投入氣動制動。但在黑啟動過程中應考慮此時低壓氣系統失去交流電源,因此應考慮機組是否能惰性停機。若不能,則應注意此時推力瓦和導軸承的溫升。

(7)一次電氣設備

黑啟動過程中,應注意電氣一次設備應處于正確位置和狀態。根據原能源部的規定,100MW的機組出口斷路器的隔離開關應處于分閘位置,這樣做的目的是防止誤上電損壞設備。在進行黑啟動之前應注意檢查相應一次設備的位置和狀態。

(8)其它

如果可能的話,應編制黑啟動操作票,操作票按不同黑啟動路徑設置不同操作任務及操作步驟,操作票必須是一機一票,不能照抄典型操作票將設備編號空出。

在黑啟動過程中還應考慮的其它方面的問題,還有:

①廠內通信系統此時已經失去作用,在有黑啟動預案的電站應給值班或參與黑啟動的有關人員配備手持對講機等無線通信設備,同時應注意信號盲區;

②由于此時交通電梯已經停止使用,故而應事先檢查關鍵交通走廊、樓梯等的情況,確保交通順暢;

③還應注意廠區內消防,由于此時全廠失電,消防系統可能癱瘓,在平時應定期檢查重點部位的消防準備工作。

黑啟動是水電站非常重要的一項功能(雖不是經常用到)。在有黑啟動要求的電站,應事先做好黑啟動預案,重點檢查相關設備的運行情況以及參數要求(包括本站和計劃充電線路)。同時還應加強運行人員的培訓,做到臨危不亂,不斷提高應對危機的能力。

本文核心內容作者:中國水電顧問集團西北勘測設計研究院 王洪楠

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