電廠未雨綢繆-“黑啟動”

楊德億 葉秀英

摘要:“黑啟動”是水電廠相對于其他形式發電廠的獨具優勢,它能確保電網的安全運行,減少電力系統發生重大停電事故時的損失。對具備“黑啟動”功能的水電廠的要求是非常高的,同時該水電廠在系統中的作用和地位也是非常高的。具備“黑啟動”功能,也將是今后水電廠發展的必然趨勢。

關鍵詞:大停電電力系統水電廠“黑啟動”試驗趨勢

中圖分類號:TM6 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2012)06(b)-0072-01

1 “黑啟動”的由來和概念

2003年8月“美加大停電”造成美國近5000萬人陷入黑暗,造成的經濟損失每天可能多達300億美元。2005年5月“莫斯科大停電”,波及25座城市。緊接著“印尼大停電”、“洛杉磯大停電”、“東京大停電”、“西歐大停電”等等。類似莫斯科、紐約那樣大停電會不會再次在中國上演呢？因此,保證整個電力系統安全可靠運行已成為上自中央領導下至黎民百姓普遍關注的話題。像這樣的大停電事故,是無法避免也無法做到零事故的,但是如何在事故發生后在最短時間內系統自恢復,減少損失,是我們刻不容緩需要解決的問題,因此“黑啟動”概念便孕育而生了。

黑啟動(Black-Start)又叫“零啟動”,說得通俗一點,是指整個電網發生垮網事故時,在無法依靠其它電網送電恢復的條件下,通過電網內具有自啟動能力機組的啟動,給自身及無自啟動能力的機組提供廠用電,使機組逐個啟動并網,進而逐步擴大電力系統的恢復范圍,最終實現整個電力系統的恢復?！昂趩印笔且粋€形象化的提法,一個“黑”字,足以說明這種啟動的原始狀態和條件的惡劣。

2 “黑啟動”試驗的水電廠概述

火溪河發源于四川岷山山脈摩天嶺北麓,是綿陽涪東上游左岸最大的一條支流,全長114km,全流域集水面積1494km2。現已建成了“一庫四級”水電廠,自上而下,為水牛家、自一里、木座、陰坪,總裝機容量400MW。龍頭水電廠——水牛家具有多年調節能力,水庫正常蓄水位2270.00m,總庫容約1.435億m3,其中調節庫容1.092億m3,該電站對下游梯級的補償效益顯著,可以增加下游3個梯級電廠期平均出力39.2%(56.1MW),平均年發電量增加0.377億kw.h,并使枯水期電量占年發電量的比重提高到39.1%。

3 “黑啟動”在火溪河流域的成功運用

早在2006年8月,四川省電力公司就在火溪河流域自一里水電廠進行了四川省內第一次電網“黑啟動”試驗。那次試驗采用實戰模式,在全廠失電的情況下,不啟動柴油發電機直接由水輪發電機實現“黑啟動”,當時僅在30min內就完成了手動開機帶線路零起升壓的全過程。

2008年5月12日14時28分04秒,“汶川大地震”猝然襲來,大地顫抖,山河移位,滿目瘡痍,生離死別……至今想起都還歷歷在目,心有余悸。當時整個火溪河流域四個水電廠的通訊、交通、電力全部中斷,220KV輸電線路全部永久性故障,靠外界恢復供電是不可能的了。安生部迅速啟動應急預案,實施了自一里、木座兩個電廠的“黑啟動”,實現了自保自救,并且還向鄰近電廠送電,對減輕地震損失和避免地震次生災害的發生發揮了巨大作用,成為四川省內“黑啟動”的第一個受益者。

2012年,省電力公司在四川境內數百家單位當中選擇了八家有能力的單位做“黑啟動”驗證試驗的試點單位,火溪河流域便理所當然地成為其中之一。3月6日,按照省電力公司的安排,在四川省調和試驗公司相關人員的配合下,由華能涪江公司安全與生產部全權組織操作完成了火溪河流域第二座水電廠“黑啟動”試驗。

4 “黑啟動”試驗的注意事項

“黑啟動”不是每個電廠都能完成的,它需要技術精湛的專業人員、統一調度的領導、團結合作的工作人員和可靠先進的設備。尤其是可靠先進的設備更是“黑啟動”的基礎,是它的靈魂,沒有它根本無法實現“黑啟動”。一個水電廠必需具備以下硬件條件才能實現“黑啟動”。

(1)進水口球閥油壓裝置:球閥油壓裝置能夠保證球閥全開全關一次的壓力和油位。若操作過程中,油壓不足時,在油泵無法啟動時,可以手動給予補氣,增加其壓力。(2)調速器油壓裝置:調速油壓裝置要能滿足導葉接力器全關1次,然后擺動若干次,又全開1次的油壓和油位。若壓力不夠,也可按上面方法進行。(3)調速器具有孤網運行功能,能將頻率控制在50±0.5Hz內。(4)勵磁系統:1)由于失電,勵磁風機不能運行,勵磁系統不能長時間運行。2)對長線路充電問題,如果“黑啟動”的機組需向系統充電,則需要考慮線路末端過電壓問題,故“黑啟動”機組帶長線路起勵時應采用零起升壓得方式,手動慢慢升壓。(5)軸承:由于全廠失電,冷卻水無法正常供應,軸承溫度和油溫要能滿足“黑啟動”的要求。(6)直流系統:直流系統是電廠的繼電保護、操作、控制、勵磁、調速器、通訊、事故照明等運行的前提條件,應考慮直流系統的供電時間是否能滿足“黑啟動”的要求。(7)UPS系統:監控系統顯示器、調速觸摸屏、勵磁觸摸屏、保護打印機、控制設備工控機等一般都用UPS供電,因此需要保證其供電的可靠性。(8)照明系統:廠房照明系統全停,試驗人員需充分準備好照明設備,以免走錯間隔,杜絕誤操作現象的發生。

5 “黑啟動”試驗的操作步驟

“黑啟動”驗證試驗采用實戰模式,全廠失電,由2F機組自啟動恢復廠用電?，F在以此為例,簡單介紹“黑啟動”操作的重要步驟:

(1)檢查2F機組恢復至正常備用狀態。(2)檢查輔機系統(油、水、氣)是否滿足要求。(3)與省調聯系,將2F機組及主變從系統中申請解列退出運行,斷開2#主變高壓側開關202DL。(4)斷開廠用電Ⅲ段外送電源43DL。(5)斷開41DL,42DL,廠用電全停。(6)將2F機組勵磁調節器控制方式切“現在”,自動電壓Ug設定為30%啟勵電壓,電壓自動跟蹤退出。(7)用巡檢鑰匙將2F機組LCU控制方式切“現地”。(8)手動將2F機組技術供水電動蝶閥全開。(9)手動退出2F機組制動風閘。(10)手動退出2F機組空氣圍帶。(11)手動退出2F機組調速器機械鎖錠。(12)將2F機組調速器控制方式切“現地”,“電手動”方式。(13)手動開2F機組導葉至空載開度(12%),維持機組轉速為95%－99%左右,穩定后將調速器切“自動”,維持機組額定轉速。(14)手動啟勵建壓,建壓到機端電壓約20%(機端電壓約1500V至2000V)。(15)手動合機組出口斷路器2DL對主變充電。(16)快速增加勵磁,建壓到10.3KV,密切注意機組各項參數。(17)手動合2號廠用變高壓側開關42DL。(18)檢查廠用電400V恢復正常。(19)檢查技術供水泵是否啟動,如果未自動啟動,則手動啟動技術供泵運行。(20)全面檢查,各設備是否都帶電正常。

6 結語

“黑啟動”是保障電網安全穩定運行的重要方案,是現代電力系統有效防災的重要措施,是減少自然災害和人為災害帶來的經濟損失的重要手段。它是在“千擁萬呼”中滋生出來的,是科學技術發展的必然產物,是電力行業的一次革新。我們堅信,全國大部分中小水電廠都將具備“黑啟動”的功能是水電行業發展的必然趨勢。