沙灣水電站黑啟動預(yù)案的分析和研究

謝大強(qiáng)

(四川圣達(dá)水電開發(fā)有限公司,四川 樂山 614900)

1 引 言

所謂黑啟動,是指整個系統(tǒng)因故障停運(yùn)后系統(tǒng)全部停電,處于全“黑”狀態(tài),不依賴別的網(wǎng)絡(luò)幫助,通過系統(tǒng)中具有自啟動能力的發(fā)電機(jī)組啟動,帶動無自啟動能力的發(fā)電機(jī)組,逐漸擴(kuò)大系統(tǒng)恢復(fù)范圍,最終實(shí)現(xiàn)整個系統(tǒng)的恢復(fù)。基于近幾年電網(wǎng)發(fā)生的重大停電事故,給國家和企業(yè)帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。沙灣水電站黑啟動預(yù)案就是為了防止當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生重大事故時影響廠用電不能及時恢復(fù)而導(dǎo)致水漫壩惡性事故的發(fā)生制定的特殊運(yùn)行方式。筆者就沙灣水電站黑啟動預(yù)案的實(shí)施進(jìn)行了分析和研究。

2 沙灣水電站概況

沙灣水電站位于四川省樂山市沙灣區(qū)葫蘆鎮(zhèn),為大渡河干流下游梯級開發(fā)中的第一級,電站總裝機(jī) 480MW(4×120 MW),屬國家大(二)型規(guī)模電站,正常蓄水位以下庫容 4554萬 m3,正常蓄水位高程 432 m,年發(fā)電量 24.07億 kW·h。采用兩機(jī)一變的擴(kuò)大單元接線,220 kV系統(tǒng)為單母線接線,有圣德線和圣天Ⅱ線兩回出線送往對側(cè) 500 kV南天變電站。廠用系統(tǒng)采用10 kV、400 V兩級電壓供電,10 kV系統(tǒng)共有Ⅲ段母線,400 V系統(tǒng)共有七段母線,外來 10 kV、35 kV電源為備用電源,正常時帶電備用。此外,在 400 VⅦ段

圖1 沙灣水電站電氣主接線(220 kV)廠用電接線(10 kV、400 V)簡圖

壩區(qū)供電母線上還接有兩臺 750 kW柴油發(fā)電機(jī)作為事故狀態(tài)時防洪、保安、部分照明及機(jī)組啟動電源,正常時備用。電氣主接線(220 kV)和廠用電接線(10 kV、400 V)簡圖見圖 1。

3 黑啟動的條件

當(dāng)發(fā)生電網(wǎng)大面積停電惡性事故、我站所在的 220 kV系統(tǒng),35 kV、10 kV廠用電系統(tǒng)外來電源全部停電,機(jī)組全停且全廠廠用電消失時,應(yīng)立即啟動該黑啟動預(yù)案,恢復(fù)廠用電。

4 黑啟動的原則

執(zhí)行黑啟動方案的原則首先是在最短的時間內(nèi)迅速恢復(fù)站內(nèi)廠用電,保證大壩設(shè)備能夠正常啟動泄洪,從而保障電站設(shè)備的安全;其次,黑啟動預(yù)案啟動后,各級部門領(lǐng)導(dǎo)和值班人員必須服從黑啟動委員會的統(tǒng)一指揮,服從統(tǒng)一調(diào)度,嚴(yán)格執(zhí)行《電業(yè)安全工作規(guī)程》,在下達(dá)和執(zhí)行調(diào)度指令時,必須嚴(yán)格履行復(fù)誦、監(jiān)護(hù)制度,防止誤調(diào)度、誤操作現(xiàn)象的發(fā)生;在進(jìn)行設(shè)備檢修時,應(yīng)嚴(yán)格履行保證安全的組織措施和技術(shù)措施,杜絕人身傷亡和設(shè)備事故的發(fā)生,從而有效地保證本方案的實(shí)施。

5 黑啟動方案分析

5.1 黑啟動方案(一)

電網(wǎng)系統(tǒng)事故,圣德線 251QF、圣天二線252QF開關(guān)跳閘,本站四臺機(jī)組均停機(jī)備用,全站廠用電消失,外來 10 kV、35 kV電源正常:

(1)立即確認(rèn) 220 kV兩條出線圣德線251QF、圣天二線 252QF開關(guān)已跳閘,線路失壓,并安排值班人員監(jiān)視機(jī)組及保護(hù)動作過程;

(2)向省調(diào)匯報(bào)說明事故簡況;

(3)檢查確認(rèn)廠用電系統(tǒng) 10 kV、35 kV外來電源正常,備自投已正確動作(801QF、802QF已斷開,803QF、8013QF、8023QF已動作合上),400 V廠用電已恢復(fù);

(4)如未正確動作則迅速手動操作,及時恢復(fù)廠用電;

(5)向省調(diào)匯報(bào)廠用電已恢復(fù),機(jī)組備用等待調(diào)度指令。

5.2 黑啟動方案(二)

電網(wǎng)系統(tǒng)事故,圣德線 251QF、圣天二線252QF開關(guān)跳閘,本站四臺機(jī)組均停機(jī)備用,全站廠用電消失,外來 10 kV、35 kV電源中斷:

(1)立即確認(rèn) 220 kV兩條出線圣德線251QF、圣天二線 252QF開關(guān)已跳閘,線路失壓,并安排值班人員監(jiān)視機(jī)組及保護(hù)動作過程,廠用備自投未動作;

(2)向省調(diào)匯報(bào)說明事故簡況;

(3)立即安排值班人員退出廠用 10 kV、400 V母線各備自投 AAT;

(4)檢查廠用電 10 kVⅠM進(jìn)線斷路器801QF、10 kVⅡM進(jìn)線斷路器 802QF是否在斷開位置;

(5)檢查確認(rèn) 4012QF、4023QF、4034QF和4017QF、4037QF、401QF、402QF、403QF、404QF、405QF(406QF)、408QF、407QF在斷開位置;檢查1號(2號)柴油發(fā)電機(jī)進(jìn)線電源開關(guān) 471QF(472QF)在合閘位置;

(6)啟動柴油發(fā)電機(jī) DG1(DG2)至額定轉(zhuǎn)速并起勵建壓,手動(同期)合上(QF1或 QF2)并檢查電壓合格,檢查壩區(qū)廠用電 400 VⅦ段電壓正常,壩頂液壓啟閉機(jī)能夠滿足提門泄洪的要求;

(7)迅速逐級恢復(fù)自用電、公用電、照明系統(tǒng)廠用電;

(8)向省調(diào)匯報(bào)廠用電已恢復(fù),機(jī)組備用等待調(diào)度指令。

5.3 黑啟動方案(三)

電網(wǎng)系統(tǒng)事故,圣德線 251QF、圣天二線252QF跳閘,本站四臺機(jī)組均停機(jī)備用,外來 10 kV、35 kV電源中斷(這里經(jīng) 1#機(jī)為例):

(1)立即確認(rèn) 220 kV兩條出線圣德線251QF、圣天二線 252QF開關(guān)已跳閘,線路失壓,并安排值班人員監(jiān)視機(jī)組及保護(hù)動作過程,廠用備自投未動作;

(2)向省調(diào)匯報(bào)說明事故簡況,同時調(diào)度要求自己負(fù)責(zé)站用電,線路暫時不能恢復(fù)運(yùn)行;

(3)檢查四臺機(jī)組油壓情況,選擇油壓最高的機(jī)組為啟動機(jī)組;(4)檢查 1#機(jī)組具備開機(jī)條件,保護(hù)正常投入;(5)自動(手動)開機(jī)至空轉(zhuǎn)狀態(tài),手動合上1#出口斷路器 1QF;

(6)檢查確認(rèn)廠用變高壓側(cè)斷路器 901QF在斷開位置。因廠用電消失前 1B和 91B為正常運(yùn)行狀態(tài),故可直接給勵磁裝置“起勵”令而使發(fā)電機(jī)起勵建壓,同時 1B完成“遞升加壓”;

(7)檢查機(jī)組、主變、GIS正常,匯報(bào)省調(diào) 1#啟動成功,同時迅速恢復(fù)全廠廠用電;

(8)根據(jù)省調(diào)調(diào)令合上 1號主變高壓側(cè)隔離開關(guān) 2011QS、1號主變高壓側(cè)斷路器 201QF向母線充電;

(9)根據(jù)省調(diào)指令同期(或無壓)合上圣德線251QF(252QF)向系統(tǒng)送電,在送電前應(yīng)根據(jù)調(diào)令退出線路重合閘保護(hù)。

6 黑啟動過程中的注意事項(xiàng)

當(dāng)電網(wǎng)遭遇大面積停電或網(wǎng)絡(luò)崩潰事故的時候,電站運(yùn)行人員不僅心理壓力大而且十分繁忙,因此,在黑啟動過程中,必須注意以下問題:

(1)運(yùn)行人員必須保持清醒的頭腦,冷靜分析,沉著應(yīng)對,排除干擾,嚴(yán)格按照黑啟動預(yù)案,有條不紊地進(jìn)行恢復(fù)。

(2)操作人在接到值長指令操作時,應(yīng)再一次仔細(xì)檢查各相關(guān)斷路器均在斷開位置;對于沒有斷開的應(yīng)及時匯報(bào)值長,待開關(guān)分開后再進(jìn)行操作。

(3)在檢查各機(jī)組壓油裝置油壓高低時,應(yīng)充分考慮啟動機(jī)組后若出現(xiàn)異常情況不能并網(wǎng),油壓能否滿足再次停機(jī)要求。

(4)軸流轉(zhuǎn)槳式水輪發(fā)電機(jī)組在失去電源的情況下,應(yīng)密切監(jiān)視機(jī)組頂蓋水位。

(5)在機(jī)組正常啟動后,應(yīng)及時恢復(fù)壩區(qū)電源,保證大壩啟閉機(jī)能正常運(yùn)行。

(6)操作人員行動路徑不同,黑啟動時必須步行,故必須保證人身安全。

7 結(jié) 語

采用黑啟動安全恢復(fù)電網(wǎng)或站用電運(yùn)行是可行的、也是國內(nèi)外普遍關(guān)注的,因此,各個電站的黑啟動工作要在注重設(shè)備實(shí)際,把握實(shí)質(zhì),靈活應(yīng)用,認(rèn)真應(yīng)對的基礎(chǔ)上,根據(jù)具體情況制定各自的恢復(fù)方案,利用自身優(yōu)勢,通過進(jìn)一步對電網(wǎng)安全恢復(fù)的探索和實(shí)踐,提高水電站黑啟動實(shí)際快速響應(yīng)能力。作為應(yīng)對電網(wǎng)失去穩(wěn)定性的措施,保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行,水電站的準(zhǔn)確、快速黑啟動對電網(wǎng)恢復(fù)供電具有深遠(yuǎn)的意義。