江垭水电站全厂失压处理方案研究

向敏鑫 陈灏 彭斌

（湖南省江垭水电站张家界市427221）

江垭水利枢纽工程位于澧水流域一级支流溇水，是一座以防洪为主的大型水利工程，是一座完全年调节的水库。1994年开始动工兴建，2001年1月工程通过国家建设部和水利部组织的验收。江垭水电站为枢纽工程的一部分，装有3台10万kW的发电机组，采用发变组接线方式三回220 kV线路分别送张家界零阳变电站、胡家坪变电站和常德津市窑坡变电站，一条110 kV线路与江垭水电站的反调节电站——关门岩水电站连接，将关门岩水电站的电能送入主网。另外通过10 kV线路与范家洲电站、35 kV地区网连接。江垭水电站在系统中主要作用是调频和事故备用，是湘西北一个重要电源点。下面探讨江垭水电站全厂失压后快速处理方案。

1 总则

1.1 工作目的

（1）在电网发生大面积停电、系统瓦解时，运行人员能做到准确、有序、正确地恢复厂用电和协助电网恢复正常运行。

（2）通过方案的编写和学习，使运行人员得到系统全面的培训，提高对系统突发事件的处理能力。

1.2 启用条件

确认江零线、江窑线、江胡线停电，35 kV地区网停电，系统发生大面积停电，一时无法恢复系统供电，机组全停厂用电中断。

2 全厂失压事故的处理原则和处理程序

2.1 失压事故的处理原则

（1）在与001通讯中断时，可先恢复厂用电再向001调度汇报；

（2）优先恢复厂用电；

（3）优先保证机组自用、公用等重要负荷的供电；（4）配合中调恢复电网正常运行。

2.2 厂用电消失的处理程序

2.2.1 利用220 kV线路恢复供电

若系统在很短的时间内恢复正常，可用江零线614断路器、江窑线612断路器、或江胡线616断路器向江垭站220kV母线以及3台主变充电，由系统倒送电恢复厂用电。

2.2.2 利用机组残余油压开机，恢复厂用电

（1）根据残余油压开出（备用）机组；

（2）拉开江关线504断路器及厂用340、350、360断路器，并拉开江零线614断路器、江窑线612断路器、江胡线616断路器；

（3）机组带主变、220 kV母线及高厂变零起升压，升压正常后恢复厂用电；

（4）按负荷重要程度倒换厂用电。

2.2.3 利用范家洲电厂10 kV电源恢复厂用电

（1）拉开厂用300、342断路器；（2）合上范家洲电厂302断路器；（3）拉开厂用340断路器；

（4）合上厂用342断路器，恢复10.5kVI段供电正常；（5）倒换厂用电；

（6）开机升压，倒换厂用电，恢复设备正常运行。

2.2.4 利用范家洲电厂400 V电源恢复厂用电

（1）拉开机组自用变120断路器、公用变150断路器；

（2）合上机组自用变122断路器及公用152、154断路器；

（3）合上坝顶102、104、184断路器，合上范家洲400V 100断路器，倒范家洲400 V电源至#2机组组自用及II段公用供电。

（4）待#2机组油压正常后，开出#2机组升压，倒换厂用电，恢复设备正常运行。

2.2.5 利用备用电源柴油发电机恢复厂用电

（1）断开机组自用变120断路器、公用变150断路器；

（2）合上机组自用122及公用152、154断路器和坝顶102断路器；

（3）开出柴油发电机升压正常；

（4）合上坝顶100断路器，倒换柴油机电源至#2机组组自用及II段公用供电；

（5）待#2机组油压正常后，开出#2机组升压，倒换厂用电，恢复设备正常运行；

（6）停下柴油发电机。

2.2.6 关门岩零升恢复厂用电

（1）联系关门岩电厂准备开机带3台主变及220 kV母线零升；

（2）拉开江零614、江窑612、江胡616断路器；

（3）拉开高厂变340、350、360断路器；

（4）合上江关线504及510断路器；

（5）通知关门岩电厂开机零升，零升正常后分别合上340、350、360断路器恢复厂用电。

3 确认系统发生大面积停电和全厂失压的方法及步骤

（1）江零线614、江窑线612、江胡线616断路器跳闸，江站运行机组甩负荷停机，220 kV母线电压为零，厂用电中断。

（2）与001调度通信联络正常时，可通过通信向001调度联系确认。

（3）若与001调度通信联络中断时，可通过线路电压表确认线路是否有压，亦可通过下列方法确认：

●将同期插头插入江零线614断路器手自准开关并切至手准位，将同期试验开关切至同期位置。

●将“粗调”、“细调”切换开关切至“粗调”检查江零614线路侧有无电压。

●将“粗调”、“细调”切换开关切至“切除”位置。

●若江零614线路确无电压，将同期插头插入江窑线612断路器手自准开关并切至手准位，将同期试验开关切至同期位置。

●将“粗调”、“细调”切换开关切至“粗调”位置，检查江窑612线路有无电压。

●将同期插头插入江胡线616断路器手自准开关并切至手准位，将同期试验开关切至同期位置。

●将“粗调”、“细调”切换开关切至“粗调”位置，检查江胡616线路有无电压。

●若江胡616线路确无电压，则电话联系九溪变有无电压。

（4）应注意的几个问题。

●线路串变压器冲击合闸有可能会产生操作过电压或使空载线路末端电压升高，应尽量避免机组带220 kV线路冲击合闸，若001要求进行机组带220 kV线路冲击合闸操作时须经得分管站领导和站长的同意，将机组励磁减至最小，合闸后增加励磁至额定电压，并防止发电机自励磁。

●利用范家洲400 V、备用电源柴油发电机组恢复厂用电时，因柴油机容量限制，优先保证#2机组开机零升的电源，只考虑恢复#2机组自用电和II段公用母线供电，待#2机变零升正常后再恢复其他厂用部分的供电。

●利用#2或#3机变带220 kV母线零起升压时，应合上#2主变或#3主变中性点隔离开关6×26或6×36隔离开关。

●在事故处理过程中应加强与001调度的联系，在尽可能的情况下，尽快与系统并列。

4 机组进相运行控制深度

4.1 单机组并网运行

（1）有功功率功率少于40 MW时，进相无功功率不大于40 MVAR。

（2）有功功率功率（40～80）MW时，进相无功功率不大于35 MVAR。

（3）有功功率功率（80～100）MW时，进相无功功率不大于30 MVAR。

4.2 2台或3台机组并网运行

（1）总有功功率功率少于100 MW时，进相无功功率不大于45 MVAR。

（2）总有功功率功率为（100～200）MW时，进相无功功率不大于40 MVAR。

（3）总有功功率功率为（200～300）MW时，进相无功功率不大于35 MVAR。

5 机组带主变零起升压恢复厂用电时，选用机组的原则

（1）利用机组残余油压开机，剩磁或直流起励建磁零升时，采用#1机组带3台主变及220 kV母线零起升压。

（2）利用范家洲电厂倒送厂用342断路器供厂用电时，采用#1机组带#1变及220 kV母线零起升压。

（3）利用范家洲400 V、柴油发电机供厂用电时，采用#2机组带3台主变及220 kV母线零起升压。

6 在无任何交流电源时，江站事故备用电源的（直流操作电源）供电范围及供电能力

（1）江站直流操作电源分别由220 V、570 Ah和24 V、300 Ah二组免维护铅酸蓄电池提供，分别供全厂保护信号，220 kV GIS断路器、隔离开关；13.8 kV、10 kV断路器、隔离开关的操作电源及全厂的事故照明；3台机组的直流起励装置等电源。

（2）在无任何交流电源时，直流操作电源在未进行机组直流起励的情况下可维持约2 h，在进行1台机组直流起励时可维持约1 h。

（3）载波、微波通信的工作电源由独立的220 V、300 Ah铅酸蓄电池组供电，在无任何交流电源充电的情况下可维持约15 h。

（4）远动装置的工作电源正常情况下，由交流220 V厂用作为工作电源，在交流220 V中断时，其工作电源由通信专用48 V、300 Ah蓄电池经逆变装置逆变提供工作电源，在无任何交流电源的情况下可维持约15 h。

7 厂用电全部消失，对全厂运行及大坝的影响

（1）江垭为地下式厂房，厂用照明负荷较大，在厂用电全部消失时，厂内的事故照明负荷用电量较大，直流操作电源（蓄电池）的容量下降较快，如果恢复厂用电时间较长，应考虑切除部分次要的照明负荷。

（2）地下厂房渗漏水大，如果厂用电全部消失在较长时间内不能恢复，会有水淹厂房、大坝▽120 m廊道的危险，应尽快恢复厂房排水系统的供电，必要时开出备用电源柴油机组保持1台渗漏泵（110 kW）和▽120 m廊道1台水泵（45 kW）的正常工作电源，维持正常抽水，其它水泵由当时的水位和柴油发电机组承担负荷的能力决定是否供给工作电源。

（3）汛期如果库水位较高，若因泄洪的紧急需要，厂用电一时又不能恢复时，应通知有关人员开出备用电源柴油机组供闸门操作电源。

（4）厂用电全部消失时，进水口闸门的位置信号可以反映到计算机监控系统（有UPS电源），可以进行自动开机操作；如果采用手动开机，开机要先将调速器切至“手动”。

8 系统事故、交流电全部中断，厂用电消失，恢复厂用电的操作步骤

8.1 事故现象

（1）全盘表计大幅度摆动。

（2）周波表和母线电压表急剧上升或急剧下降，机组声音异常。

（3）江零线614断路器、江窑线612断路器、江胡线616断路器、江关线504断路器跳闸，联锁切机、远方切机动作，3台机组或并列机组解列停机。

（4）全厂事故照明投入。

8.2 操作步骤

（1）确认江零线614，江窑线612，江胡线616线路确无电压。

（2）检查#1机组操作油压是否具备开机油压，若具备操作油压，按下列步骤处理：

●将#1机组调速器切至“现地”“手动”方式，手动开启#1机组至空转。

●将#1机组励磁装置切至“现地”、“手控”方式，退出#1机组励磁风机电源故障保护（通过黑启动开关屏蔽）。

●拉开厂用340、350、360断路器，并退出#1机组失磁保护压板T1、T2，以及机旁EX1柜X2:15端子。

●合上#1机组310断路器和灭磁开关。●用残压起励方式对#1机变进行零升至额定电压。●若残压起励不成功，则用直流起励方式建磁升压至额定，待升压至额定后退出直流起励。

●合上厂用340、350、360断路器，恢复厂用系统供电正常。

●投入#1机组失磁保护压板T1、T2以及机旁EX1柜X2:15端子。

●将#1机组励磁装置恢复至“远方”、“自动”“Reg1”方式。

●将#1机组调速器切至“远方”、“自动”方式。

●将同期插头插入江零线614同期开关至同期，检查线路有无电压，若有电压用614断路器与系统并列。

●将同期插头插入江窑线612同期开关至同期，检查线路有无电压，若有电压用612断路器与系统并列。

●将同期插头插入江胡线616同期开关至同期，检查线路有无电压，若有电压用616断路器与系统并列。

●按调度令合上江关线504断路器。

（3）若机组油压已下降至不能开机或机组残压建磁、直流起励不成功，按下列步骤处理:

●检查35 kV地区网有无电压。若地区35 kV区域网有电压或范家洲电站可以发电，则拉开厂用300、342断路器，合上范家洲电厂302断路器，拉开#1高厂变340断路器，合上厂用342断路器恢复厂用10.5 kV I段母线供电。

●拉开#2高厂变350断路器，合上厂用10.5 kV I、II段母线联络352断路器，恢复10.5 kV II段母线供电。

●拉开#3高厂变360断路器，合上厂用10.5 kV II、III段母线联络358断路器，恢复厂用10.5 kV III段供电。

●开出#1机组带三台主变及220 kV母线零起升压至额定。

●拉开范家洲302断路器、厂用342断路器，恢复10.5 kV厂用三段母线正常供电方式，并合上厂用300、342断路器，恢复后方供电。

●确认江零614、江窑612、江胡616线路有无电压，若系统有电压，分别用江零614、江窑612、江胡616断路器与系统并列。

●按调度令合上江关线504断路器，对江关线充电。

●若35 kV地区网无电压，且范家洲电厂机组也不能正常发电时，则拉开#2机组自用变120断路器，#2公用变150断路器。

●合上厂用400 V 122、152断路器。

●合上厂用400 V 154、102断路器。

●开出备用电源柴油发电机组，待升压运转正常合上柴油发电机与400 V母线联络100断路器，供400 V厂用电正常。

●拉开厂用340、350、360断路器，合上#2主变中性点6X26隔离开关，开出#2机组带3台主变、220 kV母线零起升压至额定。

●合上厂用340、350、360断路器，恢复厂用10.5 kV系统正常供电方式。

●拉开厂用400 V 122、102、100断路器，停下柴油发电机组，合上120断路器，恢复#2机组自用正常供电。

●拉开厂用400 V 152、154断路器，合上150断路器，恢复公用II段正常供电。

●恢复厂用400 V系统正常供电方式。

●待江零614、江窑612、江胡616线路有电压分别用江零614、江窑612、江胡616断路器与系统并列。

●按调度令合上江关线504断路器，对江关线充电。同时可以考虑由关门岩电厂为我站提供零升电源。

9 结语

随着电网的快速发展，水电站作为优质“黑启动”电源点受到广泛关注，而水电站在全厂失压的情况下，如何快速恢复厂用电，进而协助电网恢复正常运行成为一个重要课题。本方案的提出有助于江垭水电站制定现场运行规程，有助于提高运行操作人员的事故处理能力及电站的安全稳定运行。