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云南電網(wǎng)安全與大朝山電站機組黑啟動

文檔作者：胡明文檔來源：國云南大朝山水電有限公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年06月06日
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電力安全技術
第10卷(2008年第6期)
 njipingtai
云南電網(wǎng)安全與大朝山
電站機組黑啟動
胡明
(國云南大朝山水電有限公司,云南云縣675811)
摘要〕電網(wǎng)安全的意義非同一般,一旦發(fā)生全停電事故后,建立電網(wǎng)安全恢復供電的防線就更加
重要,而水輪發(fā)電機組是電網(wǎng)安全恢復首選的黑啟動電源。結合云南電網(wǎng)架構、大朝山電站的實際情況,分
析了大朝山電站機組黑啟動、云南電網(wǎng)主網(wǎng)架恢復送電的操作原則及注意事項。
關鍵詞電網(wǎng)安全;機組黑啟動;注意事項
1云南電網(wǎng)的結構、特點與機組黑啟動的關系集中在以昆明為中心的地區(qū),主要以220kV電壓送
出,網(wǎng)上潮流也較重。云南電網(wǎng)的架構特點、電源
1云南電網(wǎng)的結構與特點
分布特點對機組以及電網(wǎng)的黑啟動能力的要求更為
云南電網(wǎng)位于南方電網(wǎng)互聯(lián)電網(wǎng)西部,主網(wǎng)架
迫切。
形成以昆明地區(qū)500,220V環(huán)網(wǎng)為中心,向東部
1.2云南電網(wǎng)架構與機組黑啟動關系
西部、南部、北部方向輻射的電網(wǎng)結構,電源點遠
云南電網(wǎng)的大機組、大容量、超高壓、遠距離
離負荷中心,大量的電能需遠距離輸送至主環(huán)網(wǎng)。與小電態(tài)穩(wěn)定、動態(tài)穩(wěn)定以及設備過載,甚
網(wǎng)、弱聯(lián)網(wǎng)的矛盾,導致電網(wǎng)安全穩(wěn)定問題
主網(wǎng)架由2個電壓等級構成,其中500kV電壓等級
尤為突出。
層是以“日”字形結構為主網(wǎng)架的輸電網(wǎng)絡,是“西至頻率和電壓穩(wěn)定等都成為云南電網(wǎng)運行中的主要
電東送”的主通道:220V電壓等級層仍然保持多問題。電網(wǎng)發(fā)生大面積或全網(wǎng)停電的情況下,如
環(huán)網(wǎng)運行,結構十分復雜。500kV與220KV網(wǎng)絡果沒有任黑啟動措施,將使停電時間大大延長,
電磁環(huán)網(wǎng)運行。目前云南電網(wǎng)通過3條500kV線路甚至對電網(wǎng)安全恢復無從入手,并由此造成國民經(jīng)
與南方電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)運行,在云電送粵高峰時段,云南濟的重大損失。而水電站的水輪發(fā)電機組是電網(wǎng)
電網(wǎng)與南方電網(wǎng)主聯(lián)絡通道和省內500kV主網(wǎng)架各全恢復首選的黑啟動電源,與火電、核電機組相比,
輸電線路均不同程度壓穩(wěn)定極限運行或接近穩(wěn)定極水輪發(fā)電機組結構簡單,沒有復雜的輔機系統(tǒng),廠
限運行。
用電少,啟動速度快,是安全、理想、方便的電網(wǎng)
由于云南電網(wǎng)的安全穩(wěn)定對二次系統(tǒng)依賴程度安全恢復工具。電網(wǎng)安全恢復如采用黑啟動低電壓
很高,在主要電源的送出線路發(fā)生n-1故障、網(wǎng)架,不僅速度快而且安全可靠。
聯(lián)絡線發(fā)生n-2故障時,仍需要依靠電網(wǎng)安全穩(wěn)定
控制裝置正確動作來保障電網(wǎng)的安全運行。若發(fā)生2大朝山電站機電設備概況
安全自動裝置拒動、500kV系統(tǒng)斷路器拒動、主保大朝山電站位于云南省云縣和景東縣交界的瀾
護拒動,將導致云南電網(wǎng)失去穩(wěn)定和大面積停電,滄江上,共裝設6臺單機容量為225MW的水輪發(fā)
還可能導致南方電網(wǎng)單回或多回直流輸電線路100電機組,總裝機容量為1350MW,是目前云南省裝
Hz保護動作出口降功率和閉鎖,直接影響南方電機容量最大的水電站。其中,1~4號機組以15.75kV
網(wǎng)安全穩(wěn)定運行。
分相封閉母線經(jīng)發(fā)電機斷路器與500kV主變壓器連
云南電網(wǎng)中有較多的水電機組,其中大容量的接,經(jīng)500kV主變壓器升壓后接成2組聯(lián)合單元
水電機組主要集中在電網(wǎng)西部,以大朝山、漫灣電GIB和50k干式電纜,通過電纜出線豎井接入地
廠為主,且為徑流電廠;大型火電機組主要集中在面開關站的500 kVGIS1-4號機組的勵磁變壓器
東部,以滇東、宣威、曲靖電廠為主。在豐水期及接在發(fā)電機斷路器的外側。5,6號機組分別以15.7
枯水期電網(wǎng)運行方式變化很大,豐水期發(fā)電以水電kV封閉母與2組220kV主變壓器連接后接成一
為主,外送潮流較大,500kV主網(wǎng)線路以較大的潮個發(fā)變組單元,經(jīng)220kV電纜接入地面開關站的
流在由西向東輸送;枯水期以火電為主,負荷主要22 00 kVGIS同時在地面開關站還設有GIS,500
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220kV聯(lián)絡變壓器、并聯(lián)電抗器及電站出線設備?；鼐€路長度約為250km220kV有兩回出線,分別
500kV為3/2接線,22 00 kVGIS母線為雙母線接線,送到臨滄和普洱變電站。大朝山電站主接線方式見
其中500kV兩回線路接入昆明南郊寶峰變電站,每圖1所示。
50211
212222442242124322431
21212072
5031
5021650231
2076
 500RVIIM
5001500215003150041
↑
10V廠用
20562
電段
 2B
205020
0011
00210031
0041
000022800004b
v用2610k用3
410kV廠用
電段
510V廠用
電
電段
圖1大朝山水電站主接線
3電網(wǎng)安全穩(wěn)定的要求
下,依靠直流220V電源迅速完成機組自啟動,對
電力系統(tǒng)穩(wěn)定性定義包含3個內容:不發(fā)生主也是水電站黑并配合調度安全恢復電網(wǎng)運行,這
也是水電站黑啟動的基本任務
系統(tǒng)的非同步運行,不發(fā)生頻率崩潰,不發(fā)生電壓4.2電網(wǎng)黑啟動
崩潰。原則上,首先應當盡一切可能防止出現(xiàn)穩(wěn)定電網(wǎng)黑啟動是指系統(tǒng)全部停電后(不排除獨立小
破壞事故。對于主系統(tǒng)的穩(wěn)定破壞,如果處理不當電網(wǎng)仍維持運行)迅速恢復電網(wǎng)供電的方式電網(wǎng)
或者因繼電保護等不正確動作,都可能導致系統(tǒng)大
恢復的基本方法有串行恢復和并行恢復2種。串行
面積長期停電事故,因此,考慮電力系統(tǒng)可能出現(xiàn)
恢復是在大多數(shù)發(fā)電機并網(wǎng)前對整個(或局部)網(wǎng)絡
的最壞情況,從最壞處著眼,建立應對電網(wǎng)失去穩(wěn)進行充電,在電網(wǎng)局部和子系統(tǒng)恢復時常被電網(wǎng)所
定性的措施,確實是保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的采用。行恢復存在的主要問題是,高壓輸電系統(tǒng)
最后一道防線
充電時系統(tǒng)產(chǎn)生的無功常常超出實施充電的發(fā)電機
黑啟動的實質是指在電網(wǎng)發(fā)生大面積或全網(wǎng)停的無功吸收能力,可能導致系統(tǒng)端出現(xiàn)過電壓。并
電后,在無法依靠其他電網(wǎng)送電的條件下,電網(wǎng)利行恢復是將系統(tǒng)分成幾個子系統(tǒng)同時恢復,各子系
用內部部分發(fā)電機組自身(即電源)使發(fā)電機組啟動統(tǒng)同步后進行同期并列將整個網(wǎng)絡連接起來。在系
達到額定轉速,并建立正常電壓,帶動無自啟動能統(tǒng)全黑情況下或沒有任何外部互聯(lián)情況時,因子系
力的機組,有步驟地對電網(wǎng)進行充電,恢復電網(wǎng)運統(tǒng)同步恢復能顯著縮短恢復時間,因而此方案通常
行和用戶供電。
被全電網(wǎng)恢復所采用。
目前,電力系統(tǒng)的黑啟動主要分為水電站黑啟4.3水電站黑啟動的分析
動和電網(wǎng)黑啟動2個層面。
對內恢復廠用電時,水電站能否自啟動的關鍵
4黑啟動內容與分析
是開機操作時導水機構的油壓維持時間(一般0.5h
左右)和蓄電池(含UPS)的供電維持時間。對于對外
4.1水電站黑啟動
恢復電網(wǎng)(在機組自啟動后對電網(wǎng)進行充電),水電
水電站黑啟動是指機組在無400V廠用電情況站一般經(jīng)長距離高壓線路接入系統(tǒng),當電網(wǎng)發(fā)生大
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面積停電事故后,在黑啟動機組實施對電網(wǎng)充電過下廠房照明等
程中,存在的突出問題是充電可能導致系統(tǒng)出現(xiàn)嚴(8)105開關對10kV段供電正常后,可以合
重過電壓。因此,如何對充電過程中的過電壓進行上10203開關,10kV段和Ⅱ段聯(lián)絡運行。
控制是水電站黑啟動中的另一個關鍵問題。下面接機組啟動恢復廠用電過程應是逐步的,范圍由
合云南電網(wǎng)的網(wǎng)架結構和大朝山電站主接線及實際小到大,同時應注意以下事項:
設備的情況,討論水電站黑啟動的2個主要任務。1)機組在開機過程中可能發(fā)出事故低油壓信
號,無論是電氣還是機械信號,無論機組能不能自
5黑啟動的2個主要任務
動事故停機都要采取停機措施,防止在機組升壓過
5.1對內恢復廠用電系統(tǒng)
程中發(fā)生電氣故障,使機組無法關導葉或者落筒
電網(wǎng)全停事故后,大朝山電站現(xiàn)場運行人員在閥,導致機組飛逸
直流電源消失前和確認設備正常后,根據(jù)電站主接(2)啟動機組開機起勵后,3min內達不到給定
線及運行方式,應靈活掌握自啟動恢復方式,可采電壓,則殘壓不夠,此時可用直流起勵或者換另外
用保廠用電的機組與恢復電網(wǎng)供電機組分別運行,機組黑啟動。
以避免恢復過程中可能發(fā)生的重復停電而相互影(3)在機組啟動過程中,無論發(fā)生任何原因造
響。如采用自啟動方式啟動5號機組,通過零起升成機組停機(溫度過高等),都要終止啟動
壓帶上廠用電,而恢復電網(wǎng)送電采用1號機組?；?4)啟動過程中機旁測溫盤的溫度表因為是交
復廠用電系統(tǒng)時,操作過程中應遵循以下原則:流工作電源,無法顯示機組各部位溫度,只能依賴
(1)運行人員應先斷開500KV大寶回線路斷監(jiān)控系統(tǒng)進行監(jiān)視,如監(jiān)視到任意一個部位的瓦溫
路器5011,5012,大寶Ⅱ線路斷路器5022,5023迅速上升超過報警值,則需要終止啟動。
500/220V聯(lián)絡變壓器三側的5031,5032,2
(5)機組自用電恢復后,首先啟動機組輔助設
107斷路器,以及220kV大東線242、大臨線23備的運行,防止燒瓦等事故發(fā)生
斷路器。
(6)如遇汛期,應盡快恢復對壩區(qū)送電,以確
(2)檢查5號主變(5B)高壓側斷路器205在斷開保泄洪閘門的操作電源。
位置,0051及2056隔離刀閘在合閘位置,5號廠高
眾所周知,水電站自啟動要立足“快”,運行人
變(5GB)高壓側負荷開關C005在工作位置且已經(jīng)合員在確認全網(wǎng)停電后應不待調度命令,以最快的速
閘,5GB低壓側開關105在斷開位置(如未斷開,應度恢復廠用電系統(tǒng)的正常供電。這是決定后續(xù)電網(wǎng)
先斷開),停用廠用電備自投功能。
黑啟動恢復的關鍵步驟,否則廠用電停電時間越
(3)手動開啟5號機組(5G)技術供水電控減壓長機組黑啟動的難度就越大。
閥,檢查機組各冷卻水流量壓力正常
5.2對電網(wǎng)恢復主網(wǎng)架送電
(4)手動操作將5G筒閥開啟至全開位置;
從理論上講,機組自啟動后對電網(wǎng)恢復送電一
(5)在機調柜或電調柜上手動操作打開機組導般有3種方法:(1)采用全電壓對電網(wǎng)充電;(2)采
葉,將機組頻率穩(wěn)定在50H左右,避免機組過速用低電壓對電網(wǎng)充電;(3)采用機組帶目標網(wǎng)架進
隨后將調速器切換至“現(xiàn)地/自動”狀態(tài)。機組運行零起升壓的方式啟動電網(wǎng)。
行在水輪機狀態(tài)時中控室值班人員應密切監(jiān)視機組就大朝山電站而言,在黑啟動過程中,如采用
上導、水導及推力油槽、軸瓦溫度。
全電壓對500kV空載長輸電線路充電。由于線路分
(6)將勵磁切至“現(xiàn)地”,操作起勵按鍵,立即布電容的存在,勢必產(chǎn)生大量無功,造成線路末端
在現(xiàn)地起勵建壓,此時機端電壓應維持額定值;或電壓抬高。全壓充電時的過電壓接近3倍相電壓,
將勵磁切至“現(xiàn)地/手動”方式,操作機組零起升將會造成線路或機組過電壓保護和避雷器動作,甚
壓,將機端電壓維持在額定值附近。
至引起設備的絕緣損壞,所以不采用全電壓對電網(wǎng)
(7)機組零起升壓至額定電壓后,迅速合上5恢復送電。由于大朝山電站機組單機容量較大,且
GB低壓側開關105,恢復10kV及400V母線送電,機組調節(jié)性能較強,依照首臺機組投產(chǎn)時也曾直接
并立即對重要負荷恢復送電,如機組推力外循環(huán)油用機組對500kV大寶線零起升壓且電壓穩(wěn)定,沒
泵、勵磁風機、直流充電、調速器油壓裝置油泵、筒有出現(xiàn)機組自勵磁的情況。參照《云南電網(wǎng)“黑啟
閥油壓裝置油泵、機組交直流盤、機組自用電、地動調度實施方案》的有關規(guī)定,大朝山電站的機
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組黑啟動主要方案是帶500kV網(wǎng)架進行零起升壓,
零起升壓路徑4:4號機組、004,0041,4B,
將電源經(jīng)單回線大寶線送至昆明南郊的寶峰變電50031,50216(含50031及3B),5022,50236,大寶
站。這樣既可以預防電網(wǎng)恢復過程中的過電壓問Ⅱ線、寶峰變電站(斷開5011,5012,5013,5021,
題,又可以防止對變壓器沖擊造成二次諧振等危及5023,5031,5032)
設備安全的重要問題的出現(xiàn),保證了電網(wǎng)和設備的
需注意事項如下:
安全。為了保持充電主網(wǎng)架末端電壓在合格的范圍()在機組帶線路零起升壓過程中,調速器(電
內,需保持機端電壓在12kV以內。寶峰側在投運調柜)處于“現(xiàn)地/自動”運行工況模式最有利于頻
主變前,大朝山電站需利用機組進相運行將寶峰率的穩(wěn)定,在零起升壓前將調速器控制方式切到
500kV母線電壓控制在440kV以內。
“現(xiàn)地/自動”,并將調速器控制柜內的機組并網(wǎng)判
據(jù)端子解開。
6大朝山電站黑啟動的原則及升壓路徑
(2)勵磁系統(tǒng)的接線方式及參數(shù)設定需滿足機
機組黑啟動時,按調度要求,只能帶一回500kV組帶線路零起升壓的要求,運行人員需將勵磁系統(tǒng)
線路進行零起升壓,斷開另一回500kV線路兩側的起勵方式由他勵切到自并勵磁。
開關及聯(lián)絡變壓器三側的開關。
(3)機組帶線路零起升壓時,為防止機組發(fā)變
按照上述原則,大朝山電站機組的黑啟動主要組保護誤動,需將發(fā)變組失磁保護退出運行。
作用是帶500kV的一條線路進行零起升壓,且聯(lián)變(4)將線路末端的電壓控制在440kV以內,機
需停運。按照大朝山電廠的主系統(tǒng)接線方式及廠用端電壓不超過12kV,確認此時廠用電系統(tǒng)的電壓
電的接線方式,只能用1~4號機組中的1臺帶500kV和機組進相能力能否滿足正常運行要求。
線路向寶峰變電站進行零起升壓。
(5)運行人員在增加有功負荷時一定要平和緩
零起升壓路徑1:1號機組、001,0011,1B,慢,在單機帶負荷時每次加負荷的速度應控制在發(fā)
50011,50136(含50021及2B),5012,50116、大寶電機容量的5%以內,防止系統(tǒng)失穩(wěn)再次崩潰。
I線、寶峰變電站(斷開5011,5013,5021,5022,(6)在進行有功負荷調整的同時,一定要注意
5023,5031,5032)
無功功率的平衡問題,要注意隨時調整無功功率,
零起升壓路徑2:2號機組、002,0021,2B,保持電壓維持在要求的范圍之內。
50021,50136(含5011及1B),5012,50116,大寶(7)在系統(tǒng)崩潰時,全廠無外來電源的情況下,
1線、寶峰變電站(斷開5011,5013,5021,502,不待調度命令,即可選擇5號機組首先進行黑啟動,
5023,5031,5032)
成功后帶廠用電系統(tǒng)運行,保證重要負荷及照明系
3零起升壓路徑3:3號機組03,0031,3B,統(tǒng)正常供電,也為其他機組啟動創(chuàng)造條件
50031,50216(含50041及4B),5022,50236,大寶
大朝山電站機組在設計上具有機組黑啟動功
Ⅱ線、寶峰變電站(斷開5011,5012,5013,5021,能在2005年選擇5號機組進行機組自啟動實驗也
5023,5031,5032)。
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(撰稿:朱旭禎)

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