“黑启动”试验在万安水电厂的应用

吴雨霏

（国家能源集团江西电力有限公司万安水力发电厂，江西 吉安 343800）

0 引言

现今水电厂都备有机组“黑启动”应急预案，但由于现实中“黑启动”试验受诸多条件限制，因而验证起来比较困难。而在电网停电时，机组仅利用厂内贮能设备的剩余能量实现快速自启动，对于电网恢复具有重要意义，且必须通过实践才能有效检验。

1 “黑启动”试验

1.1 机组“黑启动”能力分析

技术人员首先对厂内贮能设备及开机主要动力设备的性能进行了调查、记录，对有关运行参数进行了归纳、分析。见表1、2。

表1 厂内蓄能设备容量及设计性能

表2 机组主要设备动力电源及性能要求

从表格内容可得出：在全厂交流电源消失时，单组蓄电池能基本满足直流及直流逆变负荷的要求；机组油压系统及顶盖系统能满足机组“黑启动”操作过程中短时断电的要求；开关、刀闸、计算机监控系统能满足自动开机要求。

1.2 安全裕度考量和风险管控

由于轴流转桨式机组开机时轮叶操作用油量很大， 可能直接导致事故低油压保护动作停机，故“黑启动”过程中一般不操作轮叶。且顶盖漏水量大，水泵停电后可能会造成顶盖淹没、水淹水导事故。机组出口开关，相应的高压厂变开关的液压、气压必须合格，且开关弹簧储能机构在断电后，至少能满足合、分闸一次的要求。这些因素都是“黑启动”试验中必须考虑的，在设置试验初始条件时必须对上述因素加以一定的安全裕度考量。

为确保在试验过程中对各种意外情况能够及时做出反应，要求1 号机重要辅助设备必须保持热备用状态。在试验前，先将10 kV 厂用电进行倒换，空出一段厂用电母线供试验使用。将该10 kV 厂用电母线所带重要400 V 负荷用备用电源进行联络，切除该母线上的次要负荷。将直流蓄电池系统分段运行，转移重要直流负荷，确保试验设备与运行设备可靠隔离。试验过程中人员必须统一指挥、熟悉预案，对各种可能出现的异常情况做好充分的准备和预想。

在机组“黑启动”试验过程中，为防止因人为操作不当或部分设备失灵引起不必要的事故，防止试验机组对正常电力系统产生不利影响，还须安排专人对机组油、水、气、电、励磁、厂用电、主变、水车室等重要部位进行监护，当发生意外情况时及时启动事故停机流程或辅助设备，防止出现机组过速、水淹水导、事故低油压、非同期合闸等事故。

1.3 机组“黑启动”试验过程

全部准备工作完成后，检查1 号机油压、油位正常，顶盖、漏油箱已抽至停泵液位，检查1 号机机旁动力盘带电正常，直流蓄电池系统正常，试验开始。将1 号机压油泵、顶盖泵、漏油泵、主变冷却器油泵控制把手放“切”位置，关闭1 号机压油装置自动进气阀1343 阀。拉开1 号机机旁动力盘励磁风机电源开关、901DL 电机电源开关、9011G 电机电源开关。监视油压、油位下降情况，监视水位上涨情况和各部位温度上升情况，记录油位、油压、水位、温度变化数据，必要时切“自动”运行或手动启动油泵、水泵、风机等辅助设备。将1 号机轮叶切“手动”、检查导叶在“自动”。

中控室远方发1 号机“空载”令，监视机组开机至空载。利用1 号机组压油装置操作油残余压力，开启1 号机组带1 号主变零起升压，恢复1 号高压厂变11B，进而恢复厂用电10 kV I 段运行。检查1号机具备向110 kV 母线送电条件，具备恢复其它厂用电能力，具备开启其它机组对外供电能力。

试验结束后，将厂用电恢复至正常运行方式，在监控下“停机令”将1 号机组自动停机，撤除隔离措施。

1.4 结果分析和改进优化

通过分析“黑启动”试验过程中机组油压、油位、顶盖水位、振摆度、直流负载电流等参数的变化，记录运行人员的实际操作时间，查找试验过程中各个环节可能存在的风险和遇到的问题，可以得出科学、客观的方案可行性结论。并为今后进一步优化运行操作方法和设备改造方案提供可靠依据。当电网真实发生停电事故时，能够有效提高水电厂在规定时间内实现机组“黑启动”的成功概率，切实提高水电厂的事故备用能力。通过试验，可以发现一些厂内设备在设计之初对于“黑启动”操作的便利性考虑不足，可以在今后的检修计划中加以改进。

2 “黑启动”试验解决的实际问题

2.1 “黑启动”预案验证难度大

电厂在正常运行中很难具备“黑启动”试验条件，设备设计指标和系统整体效能难以得到有效验证，故通常是以桌面演习为主。该厂通过科学的方法，提前摸清相关设备在全“黑”情况下的自维持能力，提前转移重要负荷并做好试验设备与运行设备的隔离，以“假”失电代替“真”失电，随时做好应对突发状况的准备。这种做法，既降低了试验门槛和风险，又可以让“黑启动”预案可行性得到有效验证。

2.2 “黑启动”试验安全风险高

电厂失去厂用电后，重要的油、水、机、电等设备就会失去动力电源，机组也会很快失去控制能量，严重情况下可能造成设备损坏甚至威胁大坝安全。通过提前部署和事故预想，针对危险点做好监护和隔离，以部分失控代替全部失控，让试验过程中的安全风险可控。

2.3 为改进操作规程和技术细节提供可靠依据

通过对“黑启动”相关的设备性能参数进行前期摸排，与试验过程中的数据进行对比分析，可以有效发现设备在设计中可能存在的问题，检验不同设备之间的系统匹配性是否良好，验证操作规程中的预先设定是否符合实际，为后续改进提供可靠依据。

3 “黑启动”试验取得的实际效果

（1）缩短了“黑启动”操作时间、提高了“黑启动”成功率

经过科学的试验分析和改进优化，万安水电厂将机组“黑启动”的操作时间由原来的26 min 缩短至10 min，机组“黑启动”成功率大幅提升，有效提升了应急响应能力。

（2）将试验结果和改进措施推广至其他同类型机组

由于试验结果具备高参考性和推广性，万安水电厂以提高“黑启动”操作便利性和设备可靠性为原则，陆续对3 台机组和相关辅助设备进行了针对性技术改造。

（3）提高了水电厂的事故备用能力

在传统的水电厂“黑启动”预案中，利用外来电源倒送厂用电的措施往往占有很大比重。通过验证机组“黑启动”能力，优化应急预案，可有效减少电厂对外来电源的依赖，缩短响应时间，切实提升水电厂的事故备用能力。