莫雄 文藝

（湖南湘江航運(yùn)建設(shè)開(kāi)發(fā)公司 長(zhǎng)沙市 410007）

1 概 述

2008年1月冰災(zāi)期間，持續(xù)的雨雪冰凍天氣導(dǎo)致衡陽(yáng)電網(wǎng)輸變電設(shè)施出現(xiàn)了大面積覆冰，并且造成了衡陽(yáng)電網(wǎng)大面積停電，整個(gè)電網(wǎng)瀕臨崩潰。地處衡東縣境內(nèi)的大源渡水電站（以下簡(jiǎn)稱大站）作為衡陽(yáng)電網(wǎng)的主力電站之一，為衡陽(yáng)電網(wǎng)的恢復(fù)和穩(wěn)定做出了極大的貢獻(xiàn)。如附圖所示，大站共裝有4臺(tái)卡普蘭燈泡貫流式機(jī)組，總裝機(jī)容量為120MW。機(jī)組經(jīng)兩臺(tái)雙繞組75MVA主變壓器（1B、2B）以110kV電壓等級(jí)接入系統(tǒng)，發(fā)變組采用擴(kuò)大單元接線，110kV系統(tǒng)采用單母線分段運(yùn)行，以三條出線（大巾線502、湛大線504、大爐線506）并入衡陽(yáng)電網(wǎng)，并留有一回備用線路（預(yù)留線508），近區(qū)系統(tǒng)通過(guò)1臺(tái)隔離變（3B）從發(fā)電機(jī)端10.5kV母線引出。

2 失壓事故介紹

（1）事故時(shí)間。

2008年1月28日

（2）事故前運(yùn)行方式。

2#機(jī)通過(guò)1#主變1B向大巾線、湛大線供電，4#機(jī)通過(guò)2#主變2B向大爐線供電，1#機(jī)、3#機(jī)備用，110kV母線聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)500熱備用。1#廠用變1CB帶廠用Ⅰ段，2#廠用變2CB帶廠用Ⅱ、Ⅲ段。

（3）事故象征及經(jīng)過(guò)。

附圖 電氣主接線簡(jiǎn)圖

09時(shí)53分，衡陽(yáng)電網(wǎng)系統(tǒng)事故，與大站相連的大巾線、湛大線、大爐線三回線路對(duì)側(cè)均無(wú)電壓，大站與系統(tǒng)解列，上位機(jī)發(fā)“2#、4#機(jī)低壓過(guò)流一段51/27T1”、“2#、4#機(jī)勵(lì)磁跳閘”紅色告警信號(hào)，2#機(jī)、4#機(jī)事故停機(jī)，全廠交流失壓。

10時(shí)23分，恢復(fù)正常運(yùn)行方式。

11時(shí)54分，大巾線、湛大線、大爐線三回線路再次全部失壓，機(jī)組事故停機(jī)，全廠再次交流失壓。

（4）事故處理分析。

第一種情況：系統(tǒng)對(duì)側(cè)無(wú)壓。此時(shí)可考慮機(jī)組黑啟動(dòng)。黑啟動(dòng)即全站交流失壓的情況下，依靠現(xiàn)有的正常液壓系統(tǒng)將導(dǎo)、漿葉打開(kāi)，利用站用直流系統(tǒng)（蓄電池）提供直流軸承油泵動(dòng)力電源和勵(lì)磁直流起勵(lì)電源，將機(jī)組啟動(dòng)。迅速恢復(fù)廠用電、近區(qū)用電。大廠黑啟動(dòng)成功后可向衡陽(yáng)部分地區(qū)提供孤立負(fù)荷。大站為黑啟動(dòng)在設(shè)備上配置了1臺(tái)直流軸承油泵和1臺(tái)直流頂軸油泵，軸承油閥為直流型，勵(lì)磁系統(tǒng)具備直流起勵(lì)回路。機(jī)組自動(dòng)準(zhǔn)同期回路和發(fā)電機(jī)斷路器合閘回路中設(shè)計(jì)了黑啟動(dòng)方式。顯然，大站具備黑啟動(dòng)的理論可行性，但實(shí)際操作起來(lái)很困難，黑啟動(dòng)開(kāi)機(jī)成功的幾率很小。主要存在以下兩個(gè)方面的技術(shù)問(wèn)題：

●黑啟動(dòng)時(shí)高位油箱油位過(guò)低停機(jī)。

大站為黑啟動(dòng)在設(shè)備上配置了1臺(tái)直流軸承油泵（油路方向：油泵-高位油箱-各潤(rùn)滑軸承）。正常運(yùn)行時(shí)此泵作為另1臺(tái)交流泵的備用。按照供貨合同要求，在兩臺(tái)軸承油泵都停用時(shí)，高位油箱在原正常油位的條件下，其油量應(yīng)滿足各軸承能繼續(xù)安全運(yùn)行5min和完成機(jī)組事故停機(jī)時(shí)所需的潤(rùn)滑油量。而實(shí)際高位油箱設(shè)計(jì)容量達(dá)不到這個(gè)要求。加之直流軸承油泵供油量亦未達(dá)到原設(shè)計(jì)要求217L/min（交流泵設(shè)計(jì)供油量為220L/min）。因此，當(dāng)僅有直流軸承油泵供油時(shí)，很難保證正常的高位油箱油位。尤其當(dāng)冬天氣溫較低，油的粘度變大，導(dǎo)致開(kāi)機(jī)時(shí)間加長(zhǎng)時(shí)，油位下降很快，至跳閘位置時(shí)就會(huì)自動(dòng)停機(jī)。大廠曾出現(xiàn)過(guò)機(jī)組在運(yùn)行過(guò)程中由于輔機(jī)電源中斷或交流泵故障，直流泵自動(dòng)啟動(dòng)（2～3）min后即因高位油箱過(guò)低而停機(jī)。

●黑啟動(dòng)時(shí)壓油槽壓力低停機(jī)。

大站設(shè)置了3臺(tái)交流調(diào)速器油泵，黑啟動(dòng)時(shí)的油壓消耗全靠壓油槽的剩余油壓。補(bǔ)給油泵在停機(jī)時(shí)啟動(dòng)定值（55bar）比機(jī)組運(yùn)行時(shí)啟動(dòng)定值（58bar）要低。因此，在全廠交流失壓瞬間，壓油槽壓力最低時(shí)可能只有55bar。且在停機(jī)時(shí)，漿葉處于全開(kāi)位置，開(kāi)機(jī)進(jìn)入啟動(dòng)開(kāi)度控制之前，電調(diào)先將槳葉關(guān)至0%，這個(gè)過(guò)程需要消耗大量的油壓。如此，壓油槽壓力一旦低于48bar，機(jī)組將自動(dòng)停機(jī)。

通過(guò)以上可知，真正意義上的黑啟動(dòng)是理想化的，非常難以做到。若不局限于真正意義上的黑啟動(dòng)，利用柴油發(fā)電機(jī)是一種較好的途徑。大站柴油發(fā)電機(jī)的額定容量為275kW,可以提供1臺(tái)機(jī)組的輔機(jī)電源，這其中主要包括交流軸承油泵（功率5.5kW）、交流頂軸油泵（功率5.5 kW）、調(diào)速器補(bǔ)給油泵（功率30kW）等重要負(fù)荷,一旦上述油泵交流電源得以保證，便可以完全避免黑啟動(dòng)時(shí)高位油箱油位過(guò)低停機(jī)和黑啟動(dòng)時(shí)壓油槽壓力低停機(jī)現(xiàn)象的發(fā)生。解決了這兩大制約瓶頸，利用柴油機(jī)來(lái)進(jìn)行黑啟動(dòng)將不是問(wèn)題。

第二種情況：系統(tǒng)對(duì)側(cè)有壓。一般情況下，電網(wǎng)是非常穩(wěn)定的，與大站相連的三回線路對(duì)側(cè)不會(huì)同時(shí)失壓，即便是同時(shí)失壓，時(shí)間也是比較短的，電網(wǎng)可以迅速做出調(diào)整，使得三回線路中至少有一回有壓。此時(shí)可以借助系統(tǒng)電源立即恢復(fù)廠用，直至開(kāi)機(jī)并網(wǎng)。但是冰災(zāi)期間，即便系統(tǒng)對(duì)側(cè)有壓，按照常規(guī)迅速恢復(fù)正常運(yùn)行方式后，由于衡陽(yáng)電網(wǎng)極不穩(wěn)定性，大廠可能面臨再次全廠失壓。因此，在系統(tǒng)事故頻繁的情況下，保廠用成為了事故處理的關(guān)鍵。那么如何保證廠用電源不受系統(tǒng)事故的影響呢？

大站與系統(tǒng)相連的三回線路任意一回有壓時(shí)，便可迅速使110kV母線、主變壓器、10.5kV母線、400V廠用等相關(guān)設(shè)備帶電，至此，機(jī)組輔機(jī)電源具備后便可迅速開(kāi)機(jī)并網(wǎng)。并網(wǎng)后迅速將機(jī)組與系統(tǒng)解列，機(jī)組自動(dòng)轉(zhuǎn)為孤網(wǎng)運(yùn)行。以4#機(jī)組為例，4#機(jī)組并網(wǎng)后 （有功設(shè)置為1 MW、勵(lì)磁方式設(shè)置為電壓控制），為避免系統(tǒng)再次失壓，向調(diào)度申請(qǐng)拉開(kāi)2#主變高壓側(cè)開(kāi)關(guān)520，4#機(jī)組迅速轉(zhuǎn)為孤網(wǎng)運(yùn)行，僅帶廠用和近區(qū)負(fù)荷，廠用供電由2CB帶廠用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段。事實(shí)證明，冰災(zāi)期間1#、2#機(jī)組因系統(tǒng)原因多次事故停機(jī)，但由于4#機(jī)組采取了僅帶廠用和近區(qū)的孤網(wǎng)運(yùn)行方式，從根本上保證了1#、2#機(jī)組的輔機(jī)電源（機(jī)組的輔機(jī)電源為雙電源供電，分別取自廠用Ⅰ段和廠用Ⅲ段，不同時(shí)供電但互為備用），即便系統(tǒng)無(wú)壓，1#、2#機(jī)組也能迅速開(kāi)機(jī)帶衡陽(yáng)部分地區(qū)孤網(wǎng)負(fù)荷。以2#機(jī)組為例，在510開(kāi)關(guān)斷開(kāi)、10.5kVⅠ母無(wú)壓但2#機(jī)輔機(jī)電源具備的情況下，直接在上位機(jī)發(fā)2#機(jī)并網(wǎng)令，2#機(jī)出口開(kāi)關(guān)322合上后機(jī)組自動(dòng)轉(zhuǎn)為孤網(wǎng)運(yùn)行，此時(shí)將2#機(jī)設(shè)為有功控制且不給設(shè)定值，并將其勵(lì)磁方式設(shè)為電壓控制且將數(shù)值設(shè)為10.5kV，此時(shí)1#主變1B充電正常。合上510開(kāi)關(guān)，110kVⅠ段母線充電正常。合上502或504開(kāi)關(guān)后即可向大巾線或湛大線提供孤立負(fù)荷；同時(shí)還可通過(guò)母聯(lián)開(kāi)關(guān)500向110kVⅡ母充電，合上506開(kāi)關(guān)后即可向大爐線提供孤立負(fù)荷。

3 結(jié)語(yǔ)

在處理電網(wǎng)故障引起的事故中，如果能準(zhǔn)確判斷事故的性質(zhì)，及時(shí)把機(jī)組解列自帶廠用電是最理想的。電網(wǎng)出現(xiàn)大面積停電事故時(shí)，要求系統(tǒng)倒送電來(lái)恢復(fù)廠用電會(huì)有一定的難度，大站采取的單機(jī)帶廠用和近區(qū)負(fù)荷的運(yùn)行方式，從根本上使得廠用電源有了長(zhǎng)期保障，對(duì)事故后的恢復(fù)具有一定的優(yōu)勢(shì)，也給1#、2#機(jī)組的重啟帶來(lái)方便，并能在較短的時(shí)間內(nèi)給衡陽(yáng)電網(wǎng)部分地區(qū)提供孤立負(fù)荷。大站機(jī)組快速向電網(wǎng)供電，對(duì)系統(tǒng)的全面恢復(fù)起到了較大的作用。