湖南镇水电站黑启动方案研究及实现.doc

湖南镇水电站黑启动方案研究及实现第17卷第3期2005年9月浙江水利水电专科学校J.ZhejiangWar.Cons&Hydr.CollegeVo1.17No.3Sep.2005湖南镇水电站黑启动方案研究及实现张银云(浙江省衢州市乌溪江水力发电厂运行部,浙江衙州324000)摘要:黑启动作为电力系统大面积停电后快速恢复的技术措施,对电网瓦解停电后的快速恢复具有重大的理论和实际意义.本文叙述了湖南镇电站作为浙江电网鸟溪江区域电网的黑启动源,其黑启动方案的研究及实现.关键词:湖南镇电站;黑启动源;黑启动中图分类号.TM5文献标识码:A文章编号:1008536X(2005)03.0038.03OnBlackStartSchemeofHunanzhenHydropowerStationZHANGYin-y(WuxijiangHydropowerStation,Quzhou324000,China)Abstract:Asatechnologicalmeasure,Blackstartcanl$1.1nlepowergridquicklyafterlosingelectricalpowerbyalargescale,whichisofsignificanttheoreticandactualmeaningforefficientlyresumingfromblack-outcondition.ThisarticledescribeshowtorealizeblackstartschemeofHunanzhenHydropowerStation,whichistheblackstartsouiueoftheWuxijiangpowergridzoneofZhejiang.Keywords:HunanzhenHydropowerStation;blackstartSource;blackstart1概述电网黑启动是指系统全部停电后(不排除孤立小电网仍维持运行),迅速恢复供电的方式.其内容包括电网内部分发电机组利用自身的动力资源(柴油机,水力资源等)或利用外来电源使发电机组启动达到额定转速和建立正常电压,有步骤地恢复电网运行和用户供电.电网瓦解后黑启动的电源是实现电网黑启动成功的关键.浙江220kV电网黑启动方案,该方案将浙江电网分为5个独立的子系统分别进行黑启动,各个子系统基本恢复后,再实现各子系统的同期并列,进而恢复整个电网.乌溪江区域电网是5个独立的子系统之一,在整个浙江电网中具有十分重要的作用.乌溪江电厂湖南镇电站的水轮发电机组被确定为该区域的黑启动电源.因此湖南镇电站成功黑启动是确保乌溪江区域电网黑成功启动的关键.本文主要是对湖南镇水电站黑启动方案以及实施进行具体介绍.2电厂概况乌溪江水力发电厂是浙江电网的主力调峰电厂,下辖湖南镇电站和黄坛口电站,在黄坛El设有计算机监控系统梯级调度中心.湖南镇电站是乌溪江水力发电厂的一级开发电站,位于钱塘江支流衢江的上游,电站老厂房装有四台1979年投产经增容后单机容量为50MW的一至四号水轮发电机组,新厂房装收稿日期:2005-04.21作者简介:张银云(1972一),女,工程师,从事水电厂运行有一台1996年12月投产的100MW的五号水轮发电机组.除五号机外,其它机组均具有黑启动功能.湖南镇电站电气一次主接线如下图1,该站220kV系统正常运行方式为220kV正,付母线经母联开关联络的双母线运行方式,一,三号主变,仙乌2393线接至正母线运行,二号主变,衢乌2282线接至付母线运行,湖南镇电站至衢州变的衢乌2282线全长29.44Icm,湖南镇电站至仙霞变的仙乌2393线全长25.5km.3湖南镇电站黑启动方案3.1乌溪江区域黑启动方案乌溪江区域内有乌溪江,新安江和富春江3个水电厂及萧山电厂,浙江220kV电网黑启动方案确认乌溪江电厂湖南镇电站为岛溪江区域黑启动电源.图2为乌溪江区域系统黑启动恢复路役.其中实线为主恢复路径,虚线为可选恢复路径.3.2湖南镇电站黑启动方案水电与火电,核电机组相比,水轮发电机组结构简单,没有复杂的辅机系统,厂用电少,启动速度快,是理想,方便的启动电源.水轮发电机组自启动的关键是在电厂直流电源消失前和停电后控制水轮机组导叶开启的压力油槽油压维持在正常工作范围内.湖南镇电站机组压油槽油压工作范围在1.672.45MPa之间,低于1.67MPa机组出现低油压事故停机,机组无法也不允许启动,而直流母线电压在运行中应保持在220225V之间,最低不能低于216V.在全厂厂用交流电消失后,直流系统的浮充电装置退出运行,直流母线由浮充电装置和蓄电池共同供电切换为蓄电池单独供电,同时还应保证厂用事故照明装第3期张银云.湖南镇水电站黑启动方案研究及实现39220kv正母线110KV母线图I湖南镇电站电气一次主接线图个臣二卜一囱一,./,-/2381固.回/.图2乌溪江区域系统恢复路役2号主变ll0kv开奖浙江水利水电专科学校第17卷置,机组的交直流两用装置等正确切换,即由交流电自动切换到蓄电池提供的直流电.乌溪江区域黑启动的前提是湖南镇电站采取”开式”恢复策略,即:电网瓦解系统全部停电,湖南镇电站厂用电消失事故后,在直流电源消失前和机组压油槽油压保证的前提下,确认设备正常后,现场运行人员自行拉开全站的220kV开关,11Okv开关,1Okv开关,并及时与省调,区调联系有步骤地恢复厂用电和系统用电.3.2.1恢复供电步骤的隔离措施确认系统全停,全站厂用电消失超过3min后,检查湖南镇电站一号主变220kV开关合上,自行拉开以下开关:衢乌2282线开关,仙乌2393线开,220kV母联开关,乌江1768线开关,乌南1766线开关,二号主变220kV开关,二号主变110kV开关,三号主变220kV开关,一号主变110kV开关,近区变开关,一号厂变高低压开关,二号厂变高,低压开关.3.2.2一号机对一号主变及220kV正母零起升压操作由于老厂机组和主变单元接线采用二机一变接线方式,故主变容量是机组容量的两倍之多,如果一台机以全电压(即额定的机端1O.5kv电压)向主变充电,则在机组开关合闸瞬间主变的励磁涌流对机组冲击极大,易引起机组过电压并产生强烈振动,因而为保证机组安全采用机组对主变和220kV正母零起升压的操作方法来恢复厂用电和系统用电,即机组转速额定后,采取措施不让机组建压,机端电压接近零,实际上为了保证零起升压的成功,机端电压建到10%左右的额定电压后合上发电机开关,再对机组进行增磁操作,使机端电压平稳升至额定,这样可有效保护发电机不受损坏.3.2.2.1机组零起升压措施因系统电源消失,自动准同期装置已无法捕捉到系统的电压,频率和相位,故退出一号机自动准同期装置,并检查一号机压油槽油压在规定的范围内,电调在”自动”位置,放上一号机带主变零起升压压板.一号机LCU(现地控制单元)”常规/计算机”切换开关切至”常规”侧,一号机励磁调节器”系统电压跟踪”切换开关放”切”位置,即励磁调节器不跟踪系统电压而跟踪电压给定,并将电压给定值设为10%Ue.3.2.2.2机组零起升压操作一号机现地操作开机,机组转速正常后,监视机组建压10%Ue,确认一号机电压在10%Ue左右,合上一号机开关,一号机现地慢增励磁,机组对一号主变及220kV正母慢升压至额定电压值,检查10.5kVI段,220kV正母线相电压正常.3.2.3恢复厂用和近区系统供电lO.5kvI段母线电压正常后,合上一号厂变高压开关,低压开关,恢复厂用400VI段母线供电,合400VI,段母线联络开关,恢复厂用400v段母线供电.同理用三号机对二号主变零升,恢复湖南镇电站近区及厂用400VUI,段母线供电.3.2.4恢复系统供电用湖南镇电站220kV母联开关对湖南镇电站220kV付母线充电,并检查湖南镇电站220kV付母线电压正常.按省调令在对侧无压情况下充电合上衢乌2282线开关,并恢复电站其他的220kV,110kV开关运行.若衢乌2282线开关充电失败(考虑线路上存在永久性故障).则按省调令在对侧无压情况下充电合上仙乌2393线开关,待线路开关合闸成功后根据调度需要加减机组出力或开出其它机组,恢复对外送电.3,2,5黑启动注意事项考虑到线路的后备保护在黑启动期间可能出现不匹配,故线路主保护高频保护必须投”跳闸”位置;考虑到发电机空载带长线路时,相当于带了一个容性负荷,而同步发电机电枢反应容性负荷对发电机产生助磁效应,故对线路充电时要注意线路的电容电流对机组的自激升压作用,防止机组过电压;在对线路充电成功后,即系统恢复初期系统可能会出现低频振荡对机组产生影响,要求在加带机组出力的同时系统中及时投入一定的负荷,然后在进一步的恢复过程中其它机组的电力系统稳定器尽可能投入;厂用电消失期间,除零起升压机组外其它机组电调必须切”机械手动”运行,以阻断环喷式电液转换器的环喷,防止压油槽油压下降过快,并密切监视机组压油槽油压变化,监视电厂直流系统,UPS等直流装置运行情况以及直流电压.4湖南镇电站黑启动演习2004年5月28日湖南镇电站参加年度浙江电网系统迎峰度夏反事故演习,检阅湖南镇电站黑启动方案及电厂运行值班人员用机组进行黑启动操作,直到恢复系统电源的事故应急处理能力.此次黑启动演习一号机人为断开机组的全部交流电流,真正进入系统交流电源消失的状态,即进入黑启动前状态,而对于OkV,220kV以上部分由于系统均处于运行状态,只能进行模拟操作.14:23分值长确认因系统失电引起全厂厂用电消失,按照湖南镇电站黑启动方案,准备用一号机进行黑启动保厂用电.14:28分做好恢复供电步骤的隔离措施及一号机对220kV正母线慢速零起升压措施,14:40分一号机对220kV正母线慢速零起升压正常,14:42恢复老厂厂用电.接下来一方面用四号机对二号主变零升恢复新厂厂电和近区用电(14:50恢复),另一方面与调度联系恢复220kV付母及衢乌2282线运行,14:52衢乌2282线改运行,并加开二号机恢复向系统供电.15:31二三号主变220kV开关均恢复运行,16:O0恢复220kV,110kV及厂用电系统的正常接线方式,加带一,二,四号机出力.本次事故原因为浙南电网瓦解,引起湖南镇电站厂用电消失,由于浙江电网系统演习题目设定的设备缺陷在湖南镇电站以外,本次演习对湖南镇电站来说是对机组黑启动的实战演习及对全站黑启动方案的模拟演习.14:20当系统突然瓦解时,湖南镇电站五台机组开关全部跳开,演习值长判断事故准确,合理安排人员,及时与调度沟通.(下转第58页)58浙江水利水电专科学校第17卷=r(A,c):,及r(曰):r(:s时,方程有唯一解;当)=lc)<n及r(曰):r();或):,c)及r(曰):r()<时,方程有无穷多解.(证明由文1即可推得,略)例2:设x为24未知矩阵,又,C=l1.73:解脚-c.解:r(A)=r(A,c):2(,4的列数),且r(曰):r():4(B的行数),由定理5知,方程AXB:C有唯一解,下面求其解:设Y;XB.吼IlAY:C.先懈Y:娄似例1的锯法酊得Y:(:-1:=;再解XB=C1:415130列变换(上接第4o页)此次湖站一号机实际黑启动试验过程,从一号机交流电源消失到机组开机升压用了9nfln,机组压油槽油压从2.45MPa降至2.25MPa,油压始终在允许范围1.672.45MPa内;恢复厂用电,仅耗时20min左右,在此期间电站直流系统电压基本未下降.对l10kV,220kV系统根据省调命令和湖南镇电站黑启动方案快速进行了恢复,整个演习过程做到准确,迅速,配合省调圆满地完成了整个系统的反事故演习,同时也验证了湖南镇电站黑启动方案的可行性.5结语综上所述,在合理的部署下,湖南镇电站黑启动方案是切实可行的,该方案对浙江电网瓦解后快速恢复乌溪江区域电网1000100010002170130101001022351=(其中B2=(E4,B1),B1=(一1,1,0,0),故方程XB=C1等价于XB2=C2,即,x(缸,B】);c-l卜522-.3)(码XB川XB;C2=(C2l,C22)(按左边方式分块).X=C2l=一7一2)参考文献:1赫秀梅,杨子胥.线性矩阵方程的解J.数学通报,1996,(2):4244.2张禾瑞.高等代数M.北京:人民教育出版社,1979.p,0:.,0乃至整个浙江