孤网运行下水电站黑启动及其意义

孤网运行下水电站黑启动及其意义电力系统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，是指整个电力系统系统因故障停运后，系统全部停电处于全“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。

本文以西藏昌都地区八宿县孤网运行模式下，以汪排水电站为例，分析说明了黑启动预案编制及其作用。

标签：黑启动;系统恢复;预案一、工程概述汪排水電厂位于西藏昌都地区八宿县境内冷曲河上游，本电厂为径流引水式电厂。

是冷曲河梯级规划的第三级电厂，电厂距八宿县城18km，距昌都地区所在地昌都镇242km，距自治区首府拉萨市834km，大坝位于318国道边，交通便利。

冷曲为怒江右岸一级支流，发源于伯舒拉岭南侧，海拔5600m，流域面积3388km2，河流全长125.0km，全河落差2640m，比降20.96‰。

其中河口地理位置为：东经97°11′、北纬30°06′，海拔2620m。

该河由发源地流经八宿县吉达乡、白马镇、普隆乡汇入怒江。

汪排水电厂是以发电为主的水电厂。

电厂装机容量为3×630kW，设计净水头为98.44m，电厂总引用流量为2.58m3/s，保证出力1394.34kw。

理论多年平均发电量为1444.48万kW·h，年利用小时数7643h。

八宿县电网属于地方小孤网，主要由冷渠上的三个梯级电站构成;汪排水电站位于冷渠最上游，为八宿电网装机最大的电站，起到供电主导作用。

二、孤网黑启动的作用孤网运行最突出的特点，是由负荷控制转变为频率控制，要求调速系统具有符合要求的静态特性、良好的稳定性和动态响应特性，以保证在用户负荷变化的情况下自动保持电网频率的稳定。

运行人员关注的问题不再是负荷调整，而是调整孤网频率，使之维持在额定频率附近。

这种调整通过操作调速系统的给定机构完成，成为二次调频。

由于孤网容量较小，其中旋转惯量储存的动能和机组备用容量均较小，要求机组的调速系统具有更高的灵敏度，更小的迟缓率和更快的动态响应。

三、黑启动意义黑启动的关键是电源点的启动，水轮发电机组与火电、核电机组相比，具有辅助设备简单、厂用电少，启动速度快等优点，成为黑启动电源的首选。

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两种能量：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，也是保证电力系统能够安全、经济、优质、稳定地向用户提供电能和电网发展的需要。

大唐西藏汪排水电开发有限公司汪排水电站所在的电网发生大面积停电或全网崩溃时，要求在无外供电的情况下通过黑启动恢复电站厂用电，并且在电站厂用电恢复后具备对外送电能力。

因此，要求电站通过对机组进行黑启动试验，测试机组黑启动特征参数，调速及励磁系统带厂用电运行能力，从而验证机组的黑启动能力，以保证在发生电网瓦解事故情况下能够安全、快速启动机组并具备对电网送电能力。

在孤网运行水电系统中，机组黑启动试验及能力显得尤为重要。

四、孤网运行电站的注意事项1、要尽量让孤网中单机容量最大的机组担任调峰任务;（因此本站黑启动更加具有重要性）2、启动、停止大容量用电设备需要提前联系、准备;3、在孤网中担任调峰任务的手动机组要注意随时调整有功、无功，尽量稳定电压和频率（一般最好是用自动调节装置）4、如是孤网系统无电的情况，经联系后，首先需要让孤网系统中的某一台有电机组先向网上送电，其它机组才能并网;5、还有就是在孤网状态下运行的稳定性差，随时都需要注意开关跳闸和整个系统的崩溃。

作为运行人员，为实现供电可靠性、维持电网安全连续运行，做好汪排水电站黑启动试验是必要的。

五、黑启动方案1、汪排水电站机组黑启动方案1）当电网故障，需要利用电站机组进行黑启动时，经电站黑启动领导小组领导批准，同意进行机组黑启动。

组长：站长副组长：副站长组员：全站运行人员2）副组长为机组黑启动的总指挥，其余人员配合。

3）要求：各组成员要坚决服从总指挥、或副总指挥发出的命令，认真执行。

要做到“安全、迅速”在最短的时间内完成黑启动。

倒负荷时要按照负荷重要性进行倒闸，倒闸时，机组要留人值守，随时汇报带上负荷后机组运行情况。

六、黑启动方案说明若电站35kV出线所接入的地区电网发生故障，地区电网解列，此时电站三台机组处于跳闸停机态，全厂及坝区厂用电消失。

电站按电网调度命令，以本厂机组作为黑启动机组（首选本厂调速器油压装置油压最高的机组作为黑启动机组，1号2号、3号机组均可，本方案以1号机组启动），借助机组自身特点或电厂备用电源，启动1号机组，利用1号机组带厂用电方式恢复厂区和坝区交流电。

在厂用电恢复后，再根据调度命令决定是否需要开启其他机组，逐步恢复地区电网供电。

1、黑启动范围确定：从汪排水电站黑启动流程来看，此方案在厂用电消失的情况下，安全、快速地启动1号机组，并依靠1号机组恢复全厂厂用交流电，是电站黑启动能否成功的关键。

为实际检验汪排水电站1号机组黑启动能力，此次黑启动在以下条件下进行：1）1号机组为黑启动试验机组，试验期间2号和3号机组停机备用;2）35kV母线在热备用，1号主变转热备用状态：断开1号主变高压侧301断路器;2号主变转热备用状态：断开2号主变高压侧302断路器;400V母线在热备用状态。

3）厂用电消失（400V厂用电ⅠⅡ段、机组400V自用电源全部失电）;当1号机组启动成功，通过1号机组恢复全厂厂用电，则黑启动成功完成。

4）400V厂用电分两段，Ⅰ段取电自400V公用母线Ⅱ段取电自35kV母线经3022跌落保险再经厂用变压器降压至400V送至400V厂用Ⅱ段母线;厂用电ⅠⅡ段之间设有联络断路器413，ⅠⅡ段厂用电互为备用。

2、黑启动方法确定：汪排水电站厂区和坝区分别配备一台50kW的柴油发电机，1号机组黑启动有两种方式：第一种方式是依靠厂区柴油发电机在开机前临时恢复厂用电400V 供电，然后机组启动并最终恢复厂用电系统;第二种方式是仅仅依靠机组自身特点，利用调速器油压装置剩余油压及电厂直流系统等，手动完成机组启动及厂用电恢复。

为更好地实现机组黑启动意义，选用第二种方式黑启动，第一种方式作为备用方案。

3、黑启动的具体思路：首先完成1号机组与系统的电气隔离;厂用电消失初期，利用油压装置残余油压实现机组手动开机至空转状态，利用机组UPS系统蓄电池电源起励至空载状态;合上发电机出口断路器，之后1号发电机带400V 母线运行，利用400V母线带厂用电Ⅰ段，合上厂用联络开关413断路器，厂用电Ⅰ段带Ⅱ段运行。

厂用电恢复后用400V 母线对1号主变充电，对35KV 母线充电，对2号主变充电，再用2号主变高压侧302断路器同期合环，再断开400V厂用电联络413断路器，合上3022跌落保险对400V厂用变400V厂用母线充电，合上400V厂用Ⅱ段412進线断路器恢复厂用电正常运行方式。

最后根据联系地方电网调度，进行2、3号机组开机并对逐条线路进行充电恢复送电。

待系统恢复正常供电，黑启动完成。

若机组油压装置残余能量不足以起动机组，则选用第一种方案。

启动柴油发电机带厂用电进行启动机组。

待机组并网400V母线充电后，再进行厂用电倒闸操作，停下柴油发电机恢复厂用电正常运行方式。

七、黑启动流程启动与步骤1、启动前提条件：当电站35kV出线所接入的地区电网发生故障，地区电网解列崩溃汪排水电站1、2、3号发电机组跳闸停机。

联系电网调度确认故障原因确认电网已崩溃，并接电网调度令：需要利用汪排水电站机组进行黑启动。

经电站黑启动领导小组领导批准，同意进行机组黑启动。

2、启动流程步骤：1）检查确认全厂设备已隔离。

35KV至县城线在热备用状态，35KV至然乌线在热备用状态，35KV母线在热备用状态，1号主变在热备用状态，2号主变在热备用状态，400V母线在热备用状态，，400V厂用电ⅠⅡ段在热备用状态，1、2、3号发电机在热备用状态。

1、2、3号机组调速器油泵控制把手在切除位，渗漏排水泵控制把手在切除位。

2）检查确认1号机组调速器油压装置油压、油位正常;3）检查确认厂房渗漏集水井水位正常;4）检查确认1号机组调速器电气、机械柜、励磁调节器、渗漏排水控制柜等专人值守已到位，且通信正常具备开机条件;5）检查确认1号机组进水口闸门已全开到位，闸门系统工作正常;压力钢管压力正常，主阀在全开位;6）检查1号机组折向器在复归，反喷制动在复归位;7）手动开启1号机组技术供水系统，检查确认机组各导轴承供水正常;8）检查1号机组调速器跟踪频给设置为50HZ;9）将1号机组调速器控制方式切为“手动”，切调速器模式至“跟踪频给”模式，手动开机至空转，观察机组频率稳定在50Hz附近，然后将调速器切为“自动”运行;10）检查1号发电机励磁控制方式在“自动”位，在现地LCU上发起励令;11）检查1号发电机机端电压在额定电压的95%以上，切1号发电机至“恒电压”模式运行;12）手动合上1号发电机出口401断路器对400V母线充电;13）检查400V母线带额定电压运行正常;14）调1号机组调速器喷针控制电气开限至20%左右稳定运行。

3、厂用电恢复操作：1）合上400V厂用电Ⅰ段进线411断路器，厂用电Ⅰ段复电;2）合上400V厂用电ⅠⅡ段联络413断路器，厂用电Ⅰ段带Ⅱ段运行;3）检查400V厂用电ⅠⅡ段带电运行正常;4）将1、2、3号机组调速器油压装置油泵、渗漏排水泵控制方式切为“自动”，检查各油泵、水泵启动情况正常;检查直流系统母线电压恢复情况正常;5）全面检查1号机组带厂用电运行情况。

4、本站系统恢复操作：1）合上35kV1号主变低压侧404断路器对1号主变充电;2）合上35kV1号主变高压侧301断路器对35kV母线充电;3）检查35kV1号主变、35kV母线带电运行正常;4）合上35kV2号主变低压侧405断路器对2号主变充电;5）检查35kV2号主变带电运行正常;6）合上35kV2号主变高压侧302断路器进行同期合环;7）断开4000V厂用电ⅠⅡ段联络413断路器;8）合上4000V厂用变进线3022跌落保险对厂用变充电;9）检查4000V厂用变带电运行正常;10）合上4000V厂用电Ⅱ段进线412断路器;11）检查400V厂用电ⅠⅡ段带电运行正常;12）切1号发电机调速器控制模式至“跟踪网频”模式。

5、系统恢复：联系地区电网调度，汇报本站情况并申请系统恢复方式;根据调度命令决定是否需要开启其他机组，逐步恢复地区电网供电。

待系统恢复正常供电后，由电站黑启动领导小组领导宣布黑启动结束。