对水电站黑启动试验的再认识.doc

对水电站黑启动试验的再认识 摘要 本文就低水头电站，小库容电站，地下式厂房电站具备黑启动条件，黑启动的重要性以及进行黑启动试验对保证电站的安全及系统安全的必要性进行了论述，并对电站在设计上应注意的事项进行了说明。关键词 水电站 黑启动 试验 认识 2004年10月，我国水电装机容量已突破1亿万kW，各水电站的型式、运行方式、地理条件、送出方式、在电网中的地位、电站厂用的接线方式、保安电源的形式都各不相同。当电站或系统发生事故，使电站运行机组事故停机，电站厂用电消失，如何尽快恢复厂用供电，关系到整个电站的运行安全和系统恢复供电的时间，尤其对于库容较小的低水头河床式电站更为重要。若不及时恢复溢洪系统用电，电站溢洪系统将无法起用，有造成水淹厂房的威胁。以其它供电方式恢复厂用供电，也势必影响电站和系统的恢复时间。由于水电站调速、励磁系统控制水平在不断地提高，机组开机时间一般都可以控制在60秒以内实现自动开机，快速开机带厂用即电站黑启动是快速事故处理最有效的手段。电网的安全运行已日益受到重视，各省电力部门在反措步骤中，也进一步强调了黑起动的重要性。1、电站黑启动条件当电站需要进行机组黑启动保证厂用统供电时，运行人员应迅速对事故作出正确的判断，确认黑启动的必要性，以便正确处理事故。黑启动的主要条件有：待启动的机组不是低油压事故停机，油压装置油压、油位正常；机组主轴密封水源未中断能短时间供水；电站直流系统能正常供电；调速励磁系统无故障。1.1油压装置在机组的控制流程中都设有低油压事故停机，机组解列停机厂用电消失和当油压低于设定值时，该机组不得启动。水电站机组油压装置一般分断续运行和连续运行两种方式，连续运行的油压装置可能在油压回路中设有电磁阀组，同时可能由于设计的原因，机组油压装置掉电后，必须手动进行电源复归，否则油压装置将不能正常启动。要求运行人员在机组开机带厂用电前，应先检查机组油压，选油压较高的机组作为黑启动机组。同时要求运行人员在机组开机带厂用系统成功后，立即对油压装置现地进行电源失电复归。1.2技术供水系统机组的冷却用水在黑启动时如果是自流供水可以不多考虑，如果是加压供水应尽量考虑只不中断主轴密封水源，冷却水源可以暂时中断。当机组启动成功后按先排水系统，后供水系统的原则启用辅助系统设备，以避免廊道或其它部位上水。1.3监控调速及励磁由于黑启动时，空冷、推力和上导冷却水中断，导致监控开机条件不能满足要求，监控不能自动开机，因此开机时，必须由调速器手动开机至机组额定转速，然后手动加励磁。当调速器具有孤网运行功能时，启动成功后调速器、励磁应切自动。1.4现场倒闸操作归调或调管设备仍要服从系统调度指令。电站黑启动时，电站的厂高变已不能发挥作用，电站外来保安电源已不能保证正常供电。厂高变高、低压侧开关应断开，待系统恢复后投厂高变。采用发变组单元接线方式的机组，一般发电机出口不设断路器和隔离刀，厂用断路器的操作位置应放现地，解除高、低压开关连锁。在考虑全厂电源失电后，是机组首先黑启动开机带厂用电，还是由外来电源直接带厂用系统，然后再联系开机，恢复厂用供电。在厂用系统消失时，应首先考虑由外来电源供电，在外来电源供电失败的情况下，立即进行机组黑启动开机恢复厂用系统。2、现场试验2.1电站投产时的黑启动试验 对于低水头，小库容或单回出线的电站，电站投产时应安排一次成功的机组黑启动试验。黑启动试验应制定严格的试验程序，要有时间限制。试验完成后应将所暴露的所有问题全部予以消除并留有备案。由于水电机组具有快速开机的条件，水电站快速开机有利于电力系统恢复，对于出线送电线路较长的电站，黑启动试验完成后要对机组的充电容量进行试验。2.2电站投产后的黑启动试验 电站投产后各系统的运行方式和投产时有所不同，前者较易进行试验，试验内容比较单一，较易成功，风险较小。后者则较为复杂，风险较大，但后者试验的意义则更大。3、黑启动存在的问题出于机组安全考虑，现场黑启动试验是在某台机正常运行情况下，单机进行试验，这种试验一般都能获得了成功，但和整个黑启动所要求的条件相去甚远。应强调首台机的黑启动试验，完全将厂用系统切除，进行一次真正的黑启动试验，同时检查油系统、水系统、事故照明系统和气系统的运行情况。通过黑启动试验可以暴露出一些问题，发现问题最多的仍是设计问题：1）电站计算机监控系统电站监控系统，有许多电站未设开机带厂用系统流程，在黑启动时必须有人现地或远方进行厂用变压器高低侧开关合闸。这和现在“无人值守，少人值班”的理念相去较远。并且延长黑启动时间，给电站安全运行造成一定的隐患。2）电站备自投系统电站厂用系统一般都是分级分段设计，备自投逻辑相对较为复杂，给试验和电厂运行造成一定的困难。各断路器未设硬接线闭锁措施，闭锁完全由程序来实现，给断路器切换造成隐患。备自投未设来电自动恢复程序，给黑启动试验造成许多困难。3）电站辅机控制系统电站辅机控制系统一般自成系统，以通信的方式和电站监控系统（上位机）进行控制、通信联系，该系统掉电后，必须现地手动复归电源。在机组黑启动完毕后，若不及时复归压油装置、中低压气系统、排水系统等电源，有可能造成水淹厂房的危险。4）照明系统水电站照明系统一般由正常照明和事故照明两部分组成，交流系统正常时，照明由交流电源供电，在交流电源消失时，自动切入直流系统，由直流电源进行供电。但设计一般未考虑交流电源恢复正常时，照明应恢复交流供电，黑启动后给直流系统安全稳定运行造成困难。4、几点建议4.1监控系统建议计算机监控系统单设机组黑启动流程，并据此配置相应的基础自动化元件。当电站进行事故应急处理时，运行人员可以根据油压装置油压，快速在上位机进行黑启动开机。4.2励磁和调速系统励磁系统在黑启动时有两个值得注意的问题：一个是起励问题，另一个是可控硅冷却风机运行问题。根据励磁设计原理，机组启动后首先是残压起励，若残压起励不成功自动切为辅助电源起励。现场受条件限制，不能测试机组停机时，转子剩磁。根据以往经验只要停机时间不是太长，残压起励是能够成功的，即使残压起励不成功，直流系统也可以满足起励要求。励磁系统功率柜冷却风机的运行，运行方式设计为机组自动开机时风机自动启动。如果设有黑启动流程，机组启动时间一般不超过8分钟，由于黑启动励磁负荷小，风机可以自动启动，功率柜冷却不存在问题。调速系统：电站黑启动时无系统频率，调速器应有孤网运行功能自成稳定的转速体系，保证机组黑启动目标的实现。这一点在设备改造或选型订货时应当注意。4.3辅机系统为确保黑启动成功，建议辅机系统修改程序，电源恢复正常后，由程序来复位电源系统，从而达到上电后辅机系统自动启动。4.4冷却润滑水系统当机组自流供水水源不能保证主轴密封用水，电站应设置备用的主轴密封水源自动切换，从而确保电站黑启动后不损坏设备。4.5机组顶盖排水系统顶盖排水非自流排水的机组，在设计顶盖排水系统时，应考虑设置一台不使用交流电的电机（如：直流泵或射