灯泡贯流式发电机组孤网运行的几点见解

摘 要：在恶劣气候条件下，灯泡贯流式发电机组孤网运行的安全稳定运行是电网运行的基础。在这个过程中，一旦发生故障或异常，就会产生重大影响。基于此，本文结合一起孤网运行事故的发生过程及事故原因进行分析，并提出与“黑启动”相关的几点见解，对于提高水电站运行的安全稳定很有裨益。

关键词：灯泡贯流式；发电机组；孤网运行；见解

中图分类号：TM621.3 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）11-0058-02

1 引 言

2008年1～2月，湖南地区出现非常罕见的雨雪冰冻天气，致使电网频繁发生事故。1月29日13：23分，6号机甩负荷停机，全厂失压。为做好发电机组事故经验教训的总结分析，本文针对水电厂实际情况，对与“黑启动”相关的两方面内容进行分析：①在发生甩负荷停机、全厂失压且在孤网运行（无外电援助）的条件下，如何有效利用柴油发电机恢复发电；研究具体的“黑启动”操作流程。②在充分论证技术可行性基础上，给出“黑启动”应急预案的编制方法，尽可能地快速恢复机组黑启动，从而有效降低事故损失。

2 水电厂概况

A水电厂装为低水头河床式径流电站，装机容量为6×4.5万kW的灯泡贯流式机组，发电机型号和水轮机型号分别为SFG10-72/5680和HK-1RT，总装机容量27万kW。机组投产时是国内单机引用容量（252m3/s）相对较大、水头相对较高（20.50m）的灯泡贯流式水电厂。与同级别水头的其他类型水轮机相比，发电机组具有转速高、效率高、稳定性好（导叶与轮叶协联）等优势。

A水电厂采用两机-变方式，即扩大单元方式接线。1～6号机依次连接1号、2号、3号主变压器，构成三个“发-变”模块，并且，共同升压到220kV后，再经过两条出线依次为送出至对侧黔城变。备自投装置过负荷闭锁联络正常时，各段之间分段运行。当出现故障或在处理故障阶段备自投动作联络运行。在机组停机或故障的情况下，柴油发电机可作为“黑启动”电源，对不同电压段同时供电，确保在紧急状态发生时机组正常和泄洪闸门的正常启动。

3 黑启动过程

1月29日13∶23分，运行中6号机甩负荷停机，全厂失压。值班人员发现220kV线路侧电压均为0，经请示上级后立即关闭两侧602、604开关，立即启动“黑启动”预案。检修人员立即将5号机的网频线予以解除，解除磁场断路器联跳发电机出口开关压板，合上3号主变压器中性点接地刀闸6×36，监测5号机自用电符合要求后开机直至有效空载，投入退出磁场开关联跳出口压板，立即进行从系统倒送厂用电操作。操作结束后，厂用400VⅠ段母线电压正常，然后关闭柴油发电机出口开关，恢复不同功能（厂用、坝顶、生活、船闸等）段位电源正常运行模式。最后，终止柴油发电机运行状态，使水电厂满足厂带厂用负荷孤网运行状态。

18：54分，省电力调度决定，将A电厂将作为B地区的黑启动电源（A市隶属于B市，位于湖南省B市东南部），带对侧黔城变孤网运行，并将A电厂调度权限转移至B地区。运维人员详细查阅了《B地区黑启动方案》，并结合A电厂发电机组的实际状况进行了研究，制订了详细的实施方案（图1）。

（1）解除1号、3号机调速器网频信号线和磁场开关联跳发电机出口开关压板。

（2）开启2号主变压器中性点接地刀闸6X26，上位机开启3号机至不负荷。当2号主变压器达到正常运行工况后，上位机发令一边没有电压后开启620开关，检查220kV母线运行正常。

（3）开启1号主变压器中性点接地刀闸6X16，上位机开启1号机至不负荷，测试1号主变压器送电状态保持良好。

（4）上位机发令双侧有压同期开启610开关，测试220kV母线及1号主变压器、2号主变压器运行状态良好。

（5）因运行状况不佳，事故频繁，故暂解除洪黔Ⅰ线604线路重合闸。

（6）洪黔Ⅰ线高频保护通道是畅通后，上位机发令开启洪黔Ⅰ线604开关，测试洪黔Ⅰ线充电是否良好。当黔城变与110kV路线充电正常后，在非空载状态下停1号机。

（7）鉴于安全考虑，稳措切机装置只投入3号机高周切机，其他策略切除的机组及1～6号机组低周自启动压板关闭，投入1号、3号机磁场开关联跳出口主油开关压板。具体运行过程是：1号机和3号机经过1号主变压器和2号主变压器、洪黔I线将电输送至对侧，构成向外辐射的“大电网”，借助3号主变压器的断绝接触功能，保证5号机在负荷变动不大的情况下只带厂用电运行，形成了厂内“小电网”。结果显示，A水电厂能够满足“双网”运行的可靠性。

4 单机带孤网负载存在的问题

（1）受一次调频能力、二次调频能力、调压能力、承受事故冲击的能力不确定，受电网负载不确定影响，当3号发电机带孤网负载后，电能稳定性与可靠性无法得到保证。其中结果显示，最高阈值和最低阈值分别为50.25Hz和48.9Hz，从220kV母线电压波动数值判定，220kV母线电压最高阈值为239kV，最小阈值为222.5kV。

（2）从3号机带孤网运行的发电机导叶及桨叶开度变化量、有功功率波形与发电机投入自动发电控制系统时的波形十分相近。因此，考虑到设备寿命问题，机组不适宜长久带孤网运行。

（3）由于A水电厂地理环境特殊，应考虑水位在持续下降的客观实际，3台机组出库量超过入库量，库内水位越来越低，可能危及上游居民日常用水。

5 几点见解

（1）A水电厂带B市相关220kV/110kV变电站点孤网运行时，从符合运行期B地调水机组并入小电网运行实践上来分析，多机介入调频调压，对于增强频率、电压的可靠性很有裨益，因此发电机台数的增加有助于小电网运行平稳度的提升。B市多数小水电位于A电厂上游，及有效提升了A电厂水库量，使水位升高，但低谷时段负荷不大。为预防产生“抢负荷”情况造成电机组停运，应降低负荷的变化幅度和变化量，则有助于提升频率、电压的平稳度。这就需要值班人员与上级地调人员保持及时地沟通联络，尽量防止投切重负荷线路，严禁线路带电作业，中止大负荷用电。

（2）制订本地区《应急处理预案及开展水电机组黑启动工作方案》，当全站失压时，先开启1～5号机进行“黑启动”。与此同时，为了防止内部电磁能量交换的不稳定工作状态，保证黔城变向220kV变压器充电时励磁功率满足要求，应最先开启1号机和3号机为线路充电，等黔城变和110kV线路达到了正常的充电状态，带负荷之前关闭1号机，保持单机运行。

（3）单机对侧黔城变及其负荷运行，可靠性不强，电压、频率的波动比正常运行工况下要大一些，有可能會危及机组的安全稳定。但综合考虑各方面因素，鉴于电厂为电网“黑启动”电源，应尽量降低切机频率。

6 结束语

本文对A地水电厂概况、黑启动过程、单机带孤网负载存在的问题进行了分析，着重阐述对于优化孤网运行效果的几点见解。由此可见，A水电厂发电机组虽然已经具备黑启动带小电网运行的能力。然而，发电机组孤网运行是一项复杂的系统工程，要相关人员要高度负责，及时掌握和运用新工艺、新方法，根据负荷情况和设备实际情况做好孤网运行的各项准备和测试工作，为小电网运行的安全、稳定奠定基础。

参考文献

[1]李国兴，等.灯泡贯流式发电机组孤网运行探讨[J].大众用电，2009（7）.

[2]宋 强，索海洋，章 琳，卞庆杰.基于电网安全运行的“双侧”继电保护技术监督[J].电力安全技术，2014（12）.

收稿日期：2018-3-15

作者简介：马广德（1986-），男，助理工程师，主要从事水电集控运行工作。