楊德億 葉秀英

摘要:“黑啟動(dòng)”是水電廠相對(duì)于其他形式發(fā)電廠的獨(dú)具優(yōu)勢(shì),它能確保電網(wǎng)的安全運(yùn)行,減少電力系統(tǒng)發(fā)生重大停電事故時(shí)的損失。對(duì)具備“黑啟動(dòng)”功能的水電廠的要求是非常高的,同時(shí)該水電廠在系統(tǒng)中的作用和地位也是非常高的。具備“黑啟動(dòng)”功能,也將是今后水電廠發(fā)展的必然趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞:大停電電力系統(tǒng)水電廠“黑啟動(dòng)”試驗(yàn)趨勢(shì)

中圖分類(lèi)號(hào):TM6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1674-098X(2012)06(b)-0072-01

1 “黑啟動(dòng)”的由來(lái)和概念

2003年8月“美加大停電”造成美國(guó)近5000萬(wàn)人陷入黑暗,造成的經(jīng)濟(jì)損失每天可能多達(dá)300億美元。2005年5月“莫斯科大停電”,波及25座城市。緊接著“印尼大停電”、“洛杉磯大停電”、“東京大停電”、“西歐大停電”等等。類(lèi)似莫斯科、紐約那樣大停電會(huì)不會(huì)再次在中國(guó)上演呢？因此,保證整個(gè)電力系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行已成為上自中央領(lǐng)導(dǎo)下至黎民百姓普遍關(guān)注的話題。像這樣的大停電事故,是無(wú)法避免也無(wú)法做到零事故的,但是如何在事故發(fā)生后在最短時(shí)間內(nèi)系統(tǒng)自恢復(fù),減少損失,是我們刻不容緩需要解決的問(wèn)題,因此“黑啟動(dòng)”概念便孕育而生了。

黑啟動(dòng)(Black-Start)又叫“零啟動(dòng)”,說(shuō)得通俗一點(diǎn),是指整個(gè)電網(wǎng)發(fā)生垮網(wǎng)事故時(shí),在無(wú)法依靠其它電網(wǎng)送電恢復(fù)的條件下,通過(guò)電網(wǎng)內(nèi)具有自啟動(dòng)能力機(jī)組的啟動(dòng),給自身及無(wú)自啟動(dòng)能力的機(jī)組提供廠用電,使機(jī)組逐個(gè)啟動(dòng)并網(wǎng),進(jìn)而逐步擴(kuò)大電力系統(tǒng)的恢復(fù)范圍,最終實(shí)現(xiàn)整個(gè)電力系統(tǒng)的恢復(fù)。“黑啟動(dòng)”是一個(gè)形象化的提法,一個(gè)“黑”字,足以說(shuō)明這種啟動(dòng)的原始狀態(tài)和條件的惡劣。

2 “黑啟動(dòng)”試驗(yàn)的水電廠概述

火溪河發(fā)源于四川岷山山脈摩天嶺北麓,是綿陽(yáng)涪東上游左岸最大的一條支流,全長(zhǎng)114km,全流域集水面積1494km2。現(xiàn)已建成了“一庫(kù)四級(jí)”水電廠,自上而下,為水牛家、自一里、木座、陰坪,總裝機(jī)容量400MW。龍頭水電廠——水牛家具有多年調(diào)節(jié)能力,水庫(kù)正常蓄水位2270.00m,總庫(kù)容約1.435億m3,其中調(diào)節(jié)庫(kù)容1.092億m3,該電站對(duì)下游梯級(jí)的補(bǔ)償效益顯著,可以增加下游3個(gè)梯級(jí)電廠期平均出力39.2%(56.1MW),平均年發(fā)電量增加0.377億kw.h,并使枯水期電量占年發(fā)電量的比重提高到39.1%。

3 “黑啟動(dòng)”在火溪河流域的成功運(yùn)用

早在2006年8月,四川省電力公司就在火溪河流域自一里水電廠進(jìn)行了四川省內(nèi)第一次電網(wǎng)“黑啟動(dòng)”試驗(yàn)。那次試驗(yàn)采用實(shí)戰(zhàn)模式,在全廠失電的情況下,不啟動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)直接由水輪發(fā)電機(jī)實(shí)現(xiàn)“黑啟動(dòng)”,當(dāng)時(shí)僅在30min內(nèi)就完成了手動(dòng)開(kāi)機(jī)帶線路零起升壓的全過(guò)程。

2008年5月12日14時(shí)28分04秒,“汶川大地震”猝然襲來(lái),大地顫抖,山河移位,滿目瘡痍,生離死別……至今想起都還歷歷在目,心有余悸。當(dāng)時(shí)整個(gè)火溪河流域四個(gè)水電廠的通訊、交通、電力全部中斷,220KV輸電線路全部永久性故障,靠外界恢復(fù)供電是不可能的了。安生部迅速啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案,實(shí)施了自一里、木座兩個(gè)電廠的“黑啟動(dòng)”,實(shí)現(xiàn)了自保自救,并且還向鄰近電廠送電,對(duì)減輕地震損失和避免地震次生災(zāi)害的發(fā)生發(fā)揮了巨大作用,成為四川省內(nèi)“黑啟動(dòng)”的第一個(gè)受益者。

2012年,省電力公司在四川境內(nèi)數(shù)百家單位當(dāng)中選擇了八家有能力的單位做“黑啟動(dòng)”驗(yàn)證試驗(yàn)的試點(diǎn)單位,火溪河流域便理所當(dāng)然地成為其中之一。3月6日,按照省電力公司的安排,在四川省調(diào)和試驗(yàn)公司相關(guān)人員的配合下,由華能涪江公司安全與生產(chǎn)部全權(quán)組織操作完成了火溪河流域第二座水電廠“黑啟動(dòng)”試驗(yàn)。

4 “黑啟動(dòng)”試驗(yàn)的注意事項(xiàng)

“黑啟動(dòng)”不是每個(gè)電廠都能完成的,它需要技術(shù)精湛的專(zhuān)業(yè)人員、統(tǒng)一調(diào)度的領(lǐng)導(dǎo)、團(tuán)結(jié)合作的工作人員和可靠先進(jìn)的設(shè)備。尤其是可靠先進(jìn)的設(shè)備更是“黑啟動(dòng)”的基礎(chǔ),是它的靈魂,沒(méi)有它根本無(wú)法實(shí)現(xiàn)“黑啟動(dòng)”。一個(gè)水電廠必需具備以下硬件條件才能實(shí)現(xiàn)“黑啟動(dòng)”。

(1)進(jìn)水口球閥油壓裝置:球閥油壓裝置能夠保證球閥全開(kāi)全關(guān)一次的壓力和油位。若操作過(guò)程中,油壓不足時(shí),在油泵無(wú)法啟動(dòng)時(shí),可以手動(dòng)給予補(bǔ)氣,增加其壓力。(2)調(diào)速器油壓裝置:調(diào)速油壓裝置要能滿足導(dǎo)葉接力器全關(guān)1次,然后擺動(dòng)若干次,又全開(kāi)1次的油壓和油位。若壓力不夠,也可按上面方法進(jìn)行。(3)調(diào)速器具有孤網(wǎng)運(yùn)行功能,能將頻率控制在50±0.5Hz內(nèi)。(4)勵(lì)磁系統(tǒng):1)由于失電,勵(lì)磁風(fēng)機(jī)不能運(yùn)行,勵(lì)磁系統(tǒng)不能長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行。2)對(duì)長(zhǎng)線路充電問(wèn)題,如果“黑啟動(dòng)”的機(jī)組需向系統(tǒng)充電,則需要考慮線路末端過(guò)電壓?jiǎn)栴},故“黑啟動(dòng)”機(jī)組帶長(zhǎng)線路起勵(lì)時(shí)應(yīng)采用零起升壓得方式,手動(dòng)慢慢升壓。(5)軸承:由于全廠失電,冷卻水無(wú)法正常供應(yīng),軸承溫度和油溫要能滿足“黑啟動(dòng)”的要求。(6)直流系統(tǒng):直流系統(tǒng)是電廠的繼電保護(hù)、操作、控制、勵(lì)磁、調(diào)速器、通訊、事故照明等運(yùn)行的前提條件,應(yīng)考慮直流系統(tǒng)的供電時(shí)間是否能滿足“黑啟動(dòng)”的要求。(7)UPS系統(tǒng):監(jiān)控系統(tǒng)顯示器、調(diào)速觸摸屏、勵(lì)磁觸摸屏、保護(hù)打印機(jī)、控制設(shè)備工控機(jī)等一般都用UPS供電,因此需要保證其供電的可靠性。(8)照明系統(tǒng):廠房照明系統(tǒng)全停,試驗(yàn)人員需充分準(zhǔn)備好照明設(shè)備,以免走錯(cuò)間隔,杜絕誤操作現(xiàn)象的發(fā)生。

5 “黑啟動(dòng)”試驗(yàn)的操作步驟

“黑啟動(dòng)”驗(yàn)證試驗(yàn)采用實(shí)戰(zhàn)模式,全廠失電,由2F機(jī)組自啟動(dòng)恢復(fù)廠用電?，F(xiàn)在以此為例,簡(jiǎn)單介紹“黑啟動(dòng)”操作的重要步驟:

(1)檢查2F機(jī)組恢復(fù)至正常備用狀態(tài)。(2)檢查輔機(jī)系統(tǒng)(油、水、氣)是否滿足要求。(3)與省調(diào)聯(lián)系,將2F機(jī)組及主變從系統(tǒng)中申請(qǐng)解列退出運(yùn)行,斷開(kāi)2#主變高壓側(cè)開(kāi)關(guān)202DL。(4)斷開(kāi)廠用電Ⅲ段外送電源43DL。(5)斷開(kāi)41DL,42DL,廠用電全停。(6)將2F機(jī)組勵(lì)磁調(diào)節(jié)器控制方式切“現(xiàn)在”,自動(dòng)電壓Ug設(shè)定為30%啟勵(lì)電壓,電壓自動(dòng)跟蹤退出。(7)用巡檢鑰匙將2F機(jī)組LCU控制方式切“現(xiàn)地”。(8)手動(dòng)將2F機(jī)組技術(shù)供水電動(dòng)蝶閥全開(kāi)。(9)手動(dòng)退出2F機(jī)組制動(dòng)風(fēng)閘。(10)手動(dòng)退出2F機(jī)組空氣圍帶。(11)手動(dòng)退出2F機(jī)組調(diào)速器機(jī)械鎖錠。(12)將2F機(jī)組調(diào)速器控制方式切“現(xiàn)地”,“電手動(dòng)”方式。(13)手動(dòng)開(kāi)2F機(jī)組導(dǎo)葉至空載開(kāi)度(12%),維持機(jī)組轉(zhuǎn)速為95%－99%左右,穩(wěn)定后將調(diào)速器切“自動(dòng)”,維持機(jī)組額定轉(zhuǎn)速。(14)手動(dòng)啟勵(lì)建壓,建壓到機(jī)端電壓約20%(機(jī)端電壓約1500V至2000V)。(15)手動(dòng)合機(jī)組出口斷路器2DL對(duì)主變充電。(16)快速增加勵(lì)磁,建壓到10.3KV,密切注意機(jī)組各項(xiàng)參數(shù)。(17)手動(dòng)合2號(hào)廠用變高壓側(cè)開(kāi)關(guān)42DL。(18)檢查廠用電400V恢復(fù)正常。(19)檢查技術(shù)供水泵是否啟動(dòng),如果未自動(dòng)啟動(dòng),則手動(dòng)啟動(dòng)技術(shù)供泵運(yùn)行。(20)全面檢查,各設(shè)備是否都帶電正常。

6 結(jié)語(yǔ)

“黑啟動(dòng)”是保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要方案,是現(xiàn)代電力系統(tǒng)有效防災(zāi)的重要措施,是減少自然災(zāi)害和人為災(zāi)害帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失的重要手段。它是在“千擁萬(wàn)呼”中滋生出來(lái)的,是科學(xué)技術(shù)發(fā)展的必然產(chǎn)物,是電力行業(yè)的一次革新。我們堅(jiān)信,全國(guó)大部分中小水電廠都將具備“黑啟動(dòng)”的功能是水電行業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。