摘要：本文结合等壳电站黑启动的演练以及成功实施的经验总结，分析了黑启动的实施对设备的选择要求以及对电气主接线初步设计时的影响因素，对电站初步设计和选型以及运行管理具有参考意义。
关键词：等壳电站；黑启动；电气设计；设备选择；影响
一、前言
此文主要论述的是等壳电站黑启动流程的制定、成功演练以及实施，在成功实施过程中，相关联设备对黑启动成功实施的影响。水电站的黑启动在很多论文的表述中都要求电站具备柴油发电机，实际上作为电站的黑启动是在没有任何外在的交流电源输入电站400V低压母线的情况下，由电站自身设备能恢复400V厂用电，从而恢复电站的高压侧供电直至向电网送电的情况。
二、等壳电站黑启动功能的实施
等壳电站为坝后式电站，装机容量3*40MW，机组为单元接线，1#、2#机组10kV母线分别连接1#、2#厂用变压器，3#机组连接隔离变压器供近区供电，并连接有备用变压器。110kV为单母线，线路为110kV双回送至保山市龙陵县大坪子变电站。电站的备用电源为10kV外来电源，这个电源和110kV属于同一电网。等壳电站有柴油发电机作为大坝闸门启闭机、冲砂底孔启闭机等大坝设备的备用电源，此备用电源不作为厂房400V的备用电源。在电网事故情况下110kV线路电源消失，局部电网瓦解。由于110kV和10kV属于同一电网，致使10kV外来电源也会消失的情况下，厂房用电恢复只能由水轮发电机组实施黑启动，并且还可能承担单机带电网负荷的孤岛运行方式。等壳电站黑启动的成功实施能快速恢复厂用电，确保厂房各设备的正常运行，并能及时送电到电网，承担局部电网的稳定运行。等壳电站黑启动的成功实施，对于局部电网快速恢复供电具有十分重要的意义。
三、等壳电站黑启动方案
3.1黑启动的条件
首先要看调速器油压装置的油压。等壳电站调速器油压装置油压范围为5.5MPa-6.3MPa，所有只能选择装置油压在5.8MPa以上的机组实施黑启动，当然油压装置压力高的机组黑启动的成功几率就大。油压装置储油罐的油位不能偏低。第二就是励磁系统。等壳电站的励磁系统为广州擎天电气控制实业有限公司生产的EC9000励磁装置。由于发电机出口10kV母线和主变低压侧之间没有断路器和隔离开关。致使黑启动必须发电机和主变压器一起实施手动零起升压。第三是直流系统。等壳电站直流系统为2*300Ah，能有效的保证继电保护、通信系统、励磁系统、调速系统、自动化元件等设备的正常运行。
3.2制定黑启动演练方案开展演练
根据上述原则，等壳电站制定了周密的演练方案。在制定过程中，需要注意以下几个问题：
（1）要确保各设备的安全运行，不能发生人身和设备伤害。确定保证设备安全第一的原则，演练过程中发生异常要及时终止演练，恢复水轮发电机组各设备的正常运行。（2）着重监视调速器油压装置的油压，一旦下降到接近事故低油压值，要及时终止演练，及时建压，防止水轮发电机组失控。（3）由于是演练，网络频率的测量还正常，要断开网络频率的测量。如断开频率测量的输入开关或者拆除网频的输入接线。（4）演练人员要熟练掌握400V母线恢复供电的操作，出现紧急情况下要及时恢复厂用400VⅠ段或者Ⅱ段母线的供电，并及时恢复油泵水泵的运行。（5）为确保演练过程中不会出现人为事故，必须制定周密的演练方案和演练流程，在重要环节或者设备盘设置专人值守，在紧急情况下接受总指挥的指令。如在400V厂用母线旁、调速器油压装置控制柜盘。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆（6）演练过程中要加强选定机组的巡视监视，发现异常情况如轴承温度升高过快、剪断销剪短、调速器油压装置压力下降过快接近事故低油压、零起升压失败等情况要及时终止演练。（7）在演练过程中要加强运行设备的监视，在演练操作过程中影响到其它机组和设备的正常运行要及时终止演练，进行分析总结，完善演练方案。
等壳电站黑启动经过了长时间的讨论，征求设备生产厂家的意见和建议，制定了周密的演练方案和流程图，选用1#机组组织开展了演练，从手动开机到恢复厂用Ⅰ段母线，恢复调速器油压装置油泵和技术供水泵总共用时14分钟，演练获得了成功。
四、黑启动方案的确定
在黑启动演练方案成功的基础上，制定电站的黑启动方案。要考虑以下几个因素：
一是演练和真实的黑启动在运行操作人员的心理上有很大的差距，演练存在不成功就终止的心理依赖。真实的黑启动要求运行人员有过硬的心理素质，准确无误的操作顺序和较强的应变能力。二是黑启动方案要考虑在黑启动成功的基础上如何恢复110kV母线才操作，如何恢复对线路供电的操作。三是加强直流系统的维护，每年做充放电试验，掌握直流系统的供电保持能力。四是在没有交流电源的情况下手动开机，监控系统会出现很多报警的条文，中控室值班人员要及时分析判断报警信息指示对黑启动的影响。五是实际遇到黑启动的情况，一般是事故状态下，要注意复归保护信号，事故停机信号等，特别是调速器的事故配压阀的复归。如果黑启动机组是停机态的机组，要注意检修密封的退出操作。六是黑启动前要观察制动气压的压力。
在综合以上几点的情况下，等壳电站制定了可操作的黑启动方案和流程。并在实际工作中得到了检验。在2016年3月份由于出现受到雷击导致全厂失电，在生产运行人员和技术人员的努力下，按照黑启动方案成功实施了黑启动，恢复了厂用电，恢复了110KV母线并向线路送电。此次黑启动的成功实施，也表明了电站的黑启动方案是正确的，可行的。
五、等壳电站黑启动对电气设计和设备选择的影响
在对黑启动演练和实际实施了一次的工作过程中，通过总结存在的问题，认为黑启动方式必须在电气设计和一些设备的选择时尽早考虑，否则在现场实施的过程中带来不可解决的困难。
1.主变压器低压侧的设计。等壳电站主变10kV侧和发电机断路器出口10kV侧没有分断点，致使只有发电机和主变一起实行零起升压。等壳电站主变容量为50000kVA，在实际操作中，零起升压稍微有些困难，手动连续快速按励磁调节屏上的增磁按钮才能缓慢使发电机电压上升。如果机组容量和主变压器容量增大，零起升压更加困难。因此在主接线设计时因考虑电站是否有黑启动的需求，如果需要，最好在主变低压侧设计分段点，设置断路器或者隔离开关，利于机组单独实施黑启动。黑启动方式可以考虑一台机组实施成功黑启动供厂用电负荷运行，另外机组正常开机，恢复高压侧母线，向电网供电的方式。
2.调速器的设计。调速器油压装置的油压保持是黑启动成功的关键因素。等壳电站调速器油压装置布置在发电机层下游侧，油压装置至主接力器的管路较长，演练及实施过程中调速器在手动位置运行，如果在自动位置运行油压会下降更快。如果油压在5.5MPa时黑启动，则油压会很难保持，可能会导致事故低油压动作。因此调速器油压装置的布置位置尽可能靠近水轮机主接力器。并且调速器的储油罐的容量选择必须留出一定的富余量。调速器的型式尽量不选择高压氮气储能罐式的油压装置。该型式调速器油量小，特别黑启动过程中如果调速器在自动方式运行时，不能长时间保持。
3.在监控系统流程设计时制定一个黑启动流程。等壳电站黑启动演练和实施都由5-6人在不同的设备上操作和监视，对现场人员的协调要求较高。在中小型电站运行值班人员本来就偏少，由现场值班人员独立完成黑启动困难较大。为减少运行管理人员的现地工作量，特别是在快速启动的要求下，建议在监控系统设置黑启动流程，方便现场运行人员的操作，并能尽快恢复厂用电并向电网送电。等壳电站在下一步监控系统改造也要考虑设置黑启动流程。4.在设计时考虑监控系统上位机UPS的供电可靠性。等壳电站UPS系统容量较小，供电时间只在10分钟内，2015年电站对UPS系统进行了扩容改造。为满足黑启动要求，要求对监控系统上位机UPS实施单独供电并且要求具有长时间运行的容量。在监控系统安装完成试运行时必须对UPS供电进行试验，如断电试运行，检测其独立运行时间。
5.有的电站由于以前在设计时未考虑黑启动方式，导致黑启动实施很困难。这样的情况下，建议设置备用柴油发电机供厂用400V母线，确保厂用电在事故时能保持正常。
六、结束语
本文根据等壳电站黑启动演练和实施过程中遇到的问题进行总结，分析了电站在现有设备情况实施黑启动存在的问题，提出了在电气设计和相关设备选择过程中应该考虑的问题，提出了在设计阶段就要思考电站黑启动的要求，对设计人员和生产运行管理人员的工作有所帮助和指导。
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作者简介：
朱和班（1973.9-）从事电站生产运行管理和电站建设机电管理。
论文作者:朱和班
论文发表刊物:《基层建设》2016年15期
论文发表时间:2016/11/15
标签：电站论文; 调速器论文; 油压论文; 机组论文; 母线论文; 设备论文; 电网论文; 《基层建设》2016年15期论文;