浅谈恰甫其海水电站黑启动

郭晓林（新疆伊犁河流域开发建设管理局恰甫其海水电厂新疆巩留835400）

浅谈恰甫其海水电站黑启动

郭晓林
（新疆伊犁河流域开发建设管理局恰甫其海水电厂新疆巩留835400）

通过介绍新疆恰甫其海水电站在新疆电网中的特殊结构和主接线的情况，论述恰甫其海水电站黑启动的必要性，并结合水电站的实际情况，进一步对机组黑启动方案和恢复主网架送电过程中基本步骤和注意事项进行分析讨论，以期为类似案例提供借鉴。

水轮发电机；开机；空转；黑启动；零起升压

电站所有交流电源消失处于黑状态，在不依赖外围电源倒送电至电站恢复厂用电的情况下，依靠电站现有的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，开启水轮发电机组零起升压，对内恢复厂用电供电，对外配合电网调度恢复电网运行［1］。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备措施，也是电网发展的需要。

1　恰甫其海水电站概况

恰甫其海水电站及其枢纽工程是伊犁特克斯河干流中最大的控制性工程，电站总装机4×80MW，采用发电机-变压器单元接线方式，分别有一座252kV升压站和126kV升压站，两座升压站均采用SF6气体绝缘金属封闭开关设备，220kV出线两回，分别是恰特线（恰甫其海之特克斯山口水电站）和恰青Ⅱ线（恰甫其海至青年变电站）；110kV出线2回，分别是恰河Ⅰ线（恰甫其海至山口河川变电站）和恰河Ⅱ线。电站是新疆电网中的调峰、调频主力发电厂、黑启动电源点。

正常情况下厂用电10kVI、II、III段母线分段运行。10kVI、II母联断路器0110M和10kVI、III母联断路器0302M均在冷备状态即手车在试验位置。10kVIII母线在热备状态即10kVII、III母联断路器0213M和在10kVIII段进线断路器005在热备状态。在紧急事故情况下或单一的10kV断路器分合闸可在远方中控室手动操作。

正常情况下厂用电0.4kV公用电、机组自用电、照明电等进线和联络断路器备投切换开关均置于“自动”位置。

2　黑启动的目的

（1）恰甫其海水电站作为新疆黑启动电源点，在新疆和伊犁电网发生大面积停电、系统瓦解时，恰甫其海水电站运行人员应能准确、有序、迅速恢复厂用电和机组的运行，协助新疆省调和伊河电网调度尽快恢复系统正常运行和对用户的供电［2］。

（2）检验恰甫其海水电站在系统瓦解后重新启动过程中可能遇到的问题，寻求解决问题的对策，以提高电站人员在全网大停电时的应急能力。

（3）通过黑启动演练及学习，提高对系统突发事故的处理能力。

3　伊河电网电源、负荷

（1）伊河电网主要的负荷主要以伊东工业园电石厂和碳化硅厂、新源钢厂等重要负荷组成。这些负荷必须保证供电的安全和可靠，如果停电时间较长将给用户带来很大的损失。

（2）伊河电网电源目前以恰甫其海水电站4×80MW、特克斯山口水电站3×47MW和雅玛渡水电站3×44MW组成。如果恰甫其海水电站发生黑状态将造成全系统停电。

4　黑启动预案

根据伊河电网电源、负荷以及恰甫其海水电站厂用电系统概况，当恰甫其海水电站发生黑状态将采用下列三种预案。

4.1机组自启动开机带厂用电

当其它外来电源无法获取时，开启本电站机组直接通过高压厂用变带厂用电。具体步骤：确定为黑状态→拉开恰青Ⅱ线2213断路器、恰特线2287断路器和恰河Ⅰ线1269断路器、恰河Ⅱ线1270断路器→拉开所有发电机出口断路器和高压厂用变10kV侧断路器，同时通知35kV水库变电所启动柴油发电机向恰甫其海水电站10kV III段供电，做为机组自启动失败恢复厂用电备用电源→手动打开待开机组技术供水电动阀→检查机组具备开机条件→启动机组至空转态→合发电机出口断路器同时带主变、高厂变、220kV母线、110kV母线零起升压至额定电压→再合上高厂变10kV侧断路器，恢复10kVI、II段母线电源同时恢复0.4kV厂用电→联系调度向恰青线、恰特线和恰河线供电。

4.235kV水库变电所

黑电压状态下，拉开恰青Ⅱ线2213断路器、恰特线2287断路器和恰河Ⅰ线1269断路器、恰河Ⅱ线1270断路器→拉开所有发电机出口断路器和高压厂用变10kV侧断路器→通知35kV水库变电所启动柴油发电机向恰甫其海水电站10kVIII段供电→合005进线断路器，10kVIII待电正常后→合10kVII、III段母联断路器0213M向10kVII段供电，恢复照明变、公用变、自用变运行，从而恢复0.4kV公用电、自用电和照明电母线重要负荷运行→待机组具备开机条件→启动机组至空转态→合发电机出口断路器同时带主变、高厂变、220kV母线、110kV母线零起升压至额定电压→再合上高厂变10kV侧断路器，恢复10kVI段母线电源→联系调度向恰青线、恰特线和恰河线供电。

4.3伊河电网

伊河电网与新疆电网联网，在电网有电的情况下恰甫其海水电站由合上恰青Ⅱ线2213断路器或恰特线2287断路器可恢复220kVⅠ、Ⅱ母线运行→再向主变充电（或者合上恰河线1269或1270断路器可恢复110kV母线运行→再向主变充电）、正常后→恢复我厂10kV系统和0.4kV系统运行→待机组具备开机条件→启动机组并网运行。

5　黑启动过程中所需辅助系统

5.1调速器系统

恰甫其海水电站水轮机微机调速器采用武汉事达公司生产的DFWT－100－4.0－STARS型调速器。额定压力为4.0MPa，工作泵启动压力3.60MPa，事故低油压2.90MPa，根据运行观察得出机组导叶全关至机组开机并网带额定出力时，如果出现事故任能满足导叶在全关一次。必须注意的是：在平时的运行过程中，保证油压装置油气比例、油压油位在规定范围内。

5.2励磁系统

恰甫其海水电站励磁系统采用广州电器科学研究院生产的EXC9000静态励磁系统。各部分均实现智能检测、智能显示、智能控制、信息智能传输和智能测试。能实现5到15秒完成残压起励操作，当智能系统检测到功率柜处于运行状态，电流大于100A，自动启动本柜风机，当本柜电流小于50A，经过一定延时后，自动停风机。当智能控制系统检测到功率柜处于某种故障状态时，比如风温长时间过高、脉冲故障、桥臂断流等，立即发出退柜信号给调节器，由调节器自动封锁该柜脉冲，实现智能退柜［3］。

5.3厂房排水系统

恰甫其海水电站渗漏排水系统，设有3台400RJC550-27型深井泵，两台工作泵，一台备用，定期互换。当两台工作泵不能投入运行时，备用泵自动投入。检修排水系统安装2台KQW/E200/315-55/4型卧式单极离心泵和一台KQW/E80/160-7/2型真空泵，用于4台机组大修排水。渗漏排水泵启动时间间隔为6小时，时间比较充足。

5.4直流系统和全厂UPS

直流系统是黑启动时唯一电源，220V直流系统是电站计算机监控系统、调速器、励磁系统、继电保护、自动化原元件、操作控制等设备的电源，也为全厂UPS提供逆变电源［4］。恰甫其海水电站220V直流系统为许继电源公司生产的PZ61型蓄电池组直流电源系统。采用单母线分段接线方式，即母线分为直流系统Ⅰ、Ⅱ段。Ⅰ、Ⅱ段母线分别接有一台许继电源公司的ZZG/13-20220型高频开关整流器和进口的德国荷贝克蓄电池OPZ-420型阀控式铅酸蓄电池组，蓄电池容量为420Ah。每组蓄电池组由108只蓄电池正负串联而成。

电厂事故照明在工作电源消失后自动投入，两段直流系统均可向事故照明提供电源，并能保证连续提供事故照明。全厂UPS设备采用欧亚玛公司生产的RT1000 100000VA 8000W型电源，蓄电池组为12V 40Ah；可保证计算机监控系统在电源消失时，经逆变保证计算机上位机供电2小时以上。

6　黑启动选取原则及注意事项

（1）伊河电网独立运行情况下黑启动预案执行顺序依次为：机组自启动开机带厂用电→35kV水库变电所→伊河电网的顺序考虑受电。

（2）伊河电网与新疆电网联网的情况下恰青线有电压，黑启动预案执行顺序依次为：恰青Ⅱ线或恰特线——35kV水库变电所——本站水轮发电机电源的顺序考虑受电。但发生全厂失电后，运行人员应视事故时具体情况确定选用哪个外来电源，以便本站快速恢复厂用电源。

（3）优先选择厂用电在消失之前处于备用的机组。

（4）在满足前一条件下优先选择2号机组或者4号机组，考虑到110kV线路供电问题。

（5）因黑启动时，机组带主变进行零启升压，在合机组出口断路器之前，确保机组机端电压为零，防止合机组出口断路器时产生励磁涌流冲击机组和变压器。

（6）为防止集水井水位过高和机组调速器油压下降过快，应设专人监视集水井水位和机组调速器油压。

7　结语

黑启动电源作为电网黑启动恢复的关键点，根据恰甫其海水电站在新疆电网中的特殊结构和地理位置，因此制定出一个安全完善的黑启动方案，是快速恢复伊河电网和新疆主电网供电的需要，也是一个具备黑启动能力的水电站的责任，恰甫其海水电站根据新疆电网要求开展黑启动演练，能快速的恢复对新疆主电网的供电，达到预期效果。陕西水利

［1］王洪楠.水电站黑启动功能的意义及应注意的问题［J］.西北水电.2010（05）：63～64.

［2］李政伟.万家寨水电站黑启动方案及其试验［J］.中国水能及电气化2011（12）：51～54.

［3］周卫杰.电网安全与水电站黑启动［J］.电力安全技术.2004（9）：48～50.

［4］李峰.黑启动综述［J］.新疆电力技术.2013 （2）：62～65.

（责任编辑：唐红云）

TV734.2

B