高 洋

(嫩江尼尔基水利水电有限责任公司，内蒙古 莫旗 1628500)

1 概述

黑启动:指整个系统因故障停运后，不依赖别的网络的帮助，通过系统中具有自启动能力的机组的启动，带动无自启动能力的机组，逐步扩大电力系统的恢复范围，最终实现整个电力系统的恢复。

1.1 电网安全稳定的要求

电力系统稳定性定义包含3个内容:不发生主系统的非同步运行;不发生频率崩溃;不发生电压崩溃。在原则上，首先应当尽一切可能防止主系统出现稳定破坏事故。对于主系统的稳定破坏，如果处理不当或者因继电保护等不正确动作，都可能导致系统大面积长期停电的事故，因此，考虑电力系统可能出现的最坏情况，从最坏处着眼，建立应对电网失去稳定性的措施，确实是保证电力系统安全稳定运行的最后一道防线。

1.2 黑启动的划分

黑启动的实质是指在电网发生大面积或全网停电的情况下，电网利用内部部分发电机组(即电源)自身或外来的动力资源发电机组启动达到额定转速并建立正常电压，有步骤地对电网进行充电，恢复电网运行和用户供电。

目前，电力系统的黑启动主要分为电网黑启动和水电站黑启动两个层面。

1.2.1 电网黑启动

电网黑启动是指系统全部停电后(不排除独立小电网仍维持运行)，迅速恢复电网供电的方式。电网恢复的基本方法有串行恢复和并行恢复两种。

1)串行恢复

串行恢复是在大多数发电机并网前对整个(或局部)网络进行充电。在电网局部和子系统恢复时常被电网所采用。串行恢复存在的主要问题是:高压输电系统充电是系统产生的无功常常超出实施充电的发电机的无功吸收能力，可能导致系统端出现过电压。

2)并行恢复

并行恢复是将系统分成几个子系统同时恢复，各子系统同步后进行同期并列将整个网络连接起来。在系统全黑情况下或没有任何外部互联情况时，因子系统同步恢复能显著缩短恢复时间，因而此方案通常被全电网所采用。

1.2.2 水电站黑启动

水电站黑启动是指机组在无0.4 kV厂用电情况下，依DC220V电源迅速完成机组自启动，对内恢复厂用电，并配合调度对电网安全恢复。水电站黑启动的基本任务为:对内恢复厂用电;对电网安全恢复，即用机组自启动后并对电网进行充电。

2 黑启动试验步骤及注意事项

对于对内恢复厂用电，水电站能否自启动的关键是开机操作时导水机构的油压维持时间和蓄电池(含UPS)的供电维持时间。为了预防尼尔基厂厂用电失去，而短时间不能恢复送电的情况下，为尽快恢复厂用电电源，保证设备正常运行，减少事故造成的损失，结合尼尔基发电厂实际，制定黑启动试验程序如下:

2.1 开机试验前设备运行状态(利用4#机组试验)

1)3#机停止备用，出口开关及出口刀闸在开位。

2)10.5 kVⅡ段母线所有负荷倒Ⅰ段运行，2号厂用变高压侧开关在合位，低压侧开关在分位。

3)2#主变高压侧开关在分位，高压侧刀闸在分位，中性点刀闸在合位。

2.2 试验步骤

2.2.1 第一次试验(4#机油压在6.0～6.3MPa)。

1)检查4#机压油罐油压在试验定值范围内，并由专人监视记录油压及油面。

2)将4#机压油泵手/自动切换把手放切。

3)将4#机机旁动力盘上励磁风机动力电源切除。

4)4#机调速器在自动，调速器交流电源切除。

5)4#机A、B套励磁调节器切手动，系统电压跟踪退出，残压启励退出，零启升压投入。

6)将同期选择把手放切除位置，通知值长上位机自动开机。

7)机组转速建立后，确认发电机出口残压低于0.3kV，开关操作把手入试验位置，手动合4#机出口1341开关。

8)待4#机转速达到90%以上额定转速，操作4#机励磁调节器，零起升压至13.8kV，将励磁调节器切自动。

9)将4#机励磁风机动力电源投入。

10)将4#机压油泵手/自动切换把手放自动。

11)将调速器交流电源投入。

12)合上2#厂用变压器低压侧开关，将10.5kVⅡ段负荷倒回，由4#机单独带一侧厂用电，至机组带0.4kV动力电源后，记录油压、油面及试验结束时间，并实测机组震动、摆度等运行情况。

13)将10.5kVⅡ段负荷倒至10.5kVⅠ段，拉开2#厂用变压器低压侧开关。

14)试验结束，4#机停机。

2.2.2 第二次试验(4#机油压在5.7～6.0MPa)

1)重复步骤一中1～5项措施。

2)将同期选择把手放切除位置，通知值长4#机上位机自动开机。

3)观察记录油压下降情况。

4)重复第一次步骤中7～11项试验步骤，不带厂用电负荷。

5)通知值长4#机停机。

2.3 安全措施

2.3.1 技术措施

1)试验前检查被试验机组应处于良好状态，压油装置油面、油压均在合格范围内，并由检修安排人员做好记录。

2)将压油泵切除后，及时记录切除时间，以及当时油压、油面，并作好监视和记录。

3)分别监视记录压油装置油压降至自动启动时的时间、油面、油压;降至备用泵启动的时间、油面、油压;降至5.0 MPa的时间、油面;降至4.8 MPa时的时间、油面。

4)确定压油装置油面低于520 mm以下、油压降至4.8 MPa以下及时启动压油泵(需要现场确认一下)。

5)机组开机建立起电压后，恢复厂用电时，将压油泵投入自动运行，并记录当时的油面和油压。

6)试验过程中加强监视水轮发电机组、变压器、调速系统、励磁系统等运行情况，任意一处出现异常应立即停止试验。

7)机组单带厂用电后，测量机组振动、摆度，并作好记录。

8)分阶段记录试验时间，包括开机令下达到建立电压时间及厂用电倒闸操作完成时间。

9)在第一次、第二次试验过程中如果因调速器用油量大，导致油压降低过多造成事故油压保护动作或自动不能开机等，应立即将压油泵(两台)投入“自动”试验终止。

10)试验前准备工作必须充分，将可能影响开机的环节提前在现场作试验验证;运行提前准备好倒闸操作票，防止非同期。

2.3.2 组织措施

1)试验前，参加试验人员应熟悉试验方案，明确整个试验程序，提前作好各项准备。

2)试验前后组织人员检查现场安全措施是否完善，试验工作是否安全可靠。

3)试验中要服从指挥，相互配合，发现问题及时汇报。4)应做好各项停用的交流电源记录、监视技术记录、时间记录、测量记录、巡视检查。

5)从值长下令开机时刻为开始时间，发电机电压调整到额定为终止时间及带上厂用电时间，设专人记录。

2.4 结论

经过上述2次不同油压状态下开机试验，证明即使油压在最不利情况下也能够满足机组开机并带上负荷，黑启动试验成功。

3 尼尔基厂用机组带厂用电(黑启动)送电原则及操作顺序

3.1 全厂厂用电失去时送电原则

1)立即启动柴油发电机带机组顶盖排水泵负荷，在时间允许情况下再带大南渗漏泵、厂房渗漏泵负荷。(柴油发电机运行期间由检修人员监视、维护)。

2)立即退出主变冷却器全停跳闸连片，投入事故照明，在变压器恢复送电前投入主变冷却器全停跳闸连片，待厂用系统恢复正常后将事故照明切至正常。

3)汇报厂领导及通知检修人员。

4)联系黑龙江省调、拉东变电所、莫旗变电所或根据设备运行情况分析判断，确认1小时内220kV尼拉线、地区10.5kV厂内备用电源线路，任一条线路不能恢复送电，并请示厂长同意，按机组带厂用电操作顺序开机带厂用电。

5)带厂用电机组应首先选用3号机组或4号机组;所有带厂用电机组压油罐压力必须在5.7MPa～6.3MPa，压油罐油位在+2 060～2 400 mm。

3.2 机组带厂用电运行方式送电操作顺序(以4#机为倒)

1)拉开4#机引出线开关(或检查开关在开位)。

2)拉开3#机引出线开关(或检查开关在开位)。

3)拉开尼拉线引出线开关(或检查开关在开位)。

4)拉开2#主变高压侧开关(或检查开关在开位)。

5)合上2#主变高中性点刀闸。

6)拉开2#用变压器低压侧开关。

7)拉开地区10.5kV开关(或检查开关在开位)。

8)4#机组同期方式选择开关切至“手动”位置。

9)4#机组同期切换开关切至“切除闭锁”位置(滑差表)。

10)4#机A、B套励磁调节器切手动，系统电压跟踪退出，残压启励退出，零启升压投入。

11)检查4#机灭磁开关在投入。

12)用上位机下达开机令。

13)将4#励磁调节器柜上“整流/逆变”把手切至“逆变”位置。

14)检查4#机端电压为零伏，手合4机引出线开关。

15)将4#励磁调节器柜上“整流/逆变”把手切至“整流”位置，同时按4#机起励按钮及DDL触发按钮，机端电压建立后，手动增励至13.8kV，将AB套励磁调节器切至自动。

16)合上2厂用变电器低压侧2开关，带全厂厂用电及生活区负荷。

17)将顶盖排水泵、厂房渗漏排水泵及大坝灌浆廊道渗漏排水泵负荷倒回由机组带，停柴油发电机。(拉、合各泵双投刀闸前应将控制开关放至“切”位)。

18)尼拉线或地区10.5kV开关恢复送电后将厂用系统恢复正常运行方式运行。

4 结束语

在电网发生大面积或全网停电的情况下，如果没有任何黑启动措施，将使得停电时间大大延长，甚至对电网安全恢复无从入手，不知所措，并由此造成国民经济的重大损失。水电站的水轮发电机组是电网安全恢复首选的黑启动电源，与火电、核电机组相比，水轮发电机结构简单，没有复杂的辅机系统，厂用电少，启动速度快，是安全、理想、方便的电网安全恢复工具之一。