楊啟軍,張 莉
(重慶電力高等??茖W(xué)校,重慶400039)
彭水水電站位于重慶市彭水縣的烏江上,是烏江干流水電開發(fā)的第10個(gè)梯級(jí)。壩址距彭水縣城上游11 km,距烏江河口涪陵區(qū)約147 km,至重慶直線距離約170 km。電站裝機(jī)容量5×350 MW,送出電壓等級(jí)為500 kV,用水張一線和水張二線兩回出線送電到張家壩500 kV變電站。彭水電站是目前重慶境內(nèi)裝機(jī)容量最大的水電站,也是重慶三個(gè)水電黑啟動(dòng)子網(wǎng)中最重要子網(wǎng)的黑啟動(dòng)電源,其黑啟動(dòng)成功與否對(duì)重慶電網(wǎng)的影響是巨大的。
所謂黑啟動(dòng)(Black-start),是指電力系統(tǒng)在系統(tǒng)全停的情況下,利用系統(tǒng)內(nèi)具有自啟動(dòng)能力的機(jī)組或系統(tǒng)外電源,逐步恢復(fù)系統(tǒng)正常運(yùn)行的過(guò)程。
重慶電網(wǎng)的水電黑啟動(dòng)方案是基于重慶電網(wǎng)自身而不依賴于鄰網(wǎng)的黑啟動(dòng)方案。在水電黑啟動(dòng)方案中,將重慶電網(wǎng)劃分為三個(gè)子網(wǎng)同時(shí)啟動(dòng),子網(wǎng)1為不含長(zhǎng)壽、萬(wàn)州片區(qū)的主城區(qū)電網(wǎng),黑啟動(dòng)電源為彭水電站;子網(wǎng)2為長(zhǎng)壽片區(qū)電網(wǎng),黑啟動(dòng)電源為江口電廠;子網(wǎng)3為萬(wàn)州片區(qū)電網(wǎng),黑啟動(dòng)電源為重慶云陽(yáng)冉家壩電站。重慶電網(wǎng)220 kV及以上電網(wǎng)的黑啟動(dòng)由市調(diào)負(fù)責(zé),上述三個(gè)子網(wǎng)同時(shí)啟動(dòng)。
在電網(wǎng)恢復(fù)一定規(guī)模后,主網(wǎng)(子網(wǎng)1)與長(zhǎng)壽片區(qū)電網(wǎng)(子網(wǎng)2)在張家壩站220 kV母聯(lián)開關(guān)檢同期并列。在通過(guò)500 kV網(wǎng)絡(luò)送電至萬(wàn)州變后,在萬(wàn)州站母聯(lián)214開關(guān)恢復(fù)萬(wàn)州片區(qū)電網(wǎng)(子網(wǎng)三)與主網(wǎng)檢同期并列,最后恢復(fù)全網(wǎng)正常運(yùn)行方式并送出全部負(fù)荷。
在具備與四川電網(wǎng)和華中主網(wǎng)并列的條件后,應(yīng)及時(shí)恢復(fù)與四川電網(wǎng)及華中主網(wǎng)的并列。
2.1.1 二次系統(tǒng)的初始狀態(tài)
彭水電廠黑啟動(dòng)時(shí),應(yīng)退出全廠AGC及單機(jī)AGC控制,退出各機(jī)組失磁保護(hù)、各主變冷卻器全停保護(hù)8LP4,退出各機(jī)組一次調(diào)頻功能,退出各機(jī)組開機(jī)帶基荷軟壓板。
2.1.2 電氣主系統(tǒng)的初始狀態(tài)
彭水電站電氣主接線如圖1所示。依據(jù)調(diào)令斷開水張二線開關(guān)5052和主變1~4B開關(guān)5001、5002、5003、5004,各機(jī)組均處于備用狀態(tài)。除水張一線開關(guān)5051、母聯(lián)開關(guān)5012、主變5B開關(guān)5005處于合閘狀態(tài)外,其余各開關(guān)處于備用狀態(tài)。
圖1 電氣主接線
2.1.3 10 kV廠用電系統(tǒng)的初始狀態(tài)
彭水電站廠用電系統(tǒng)接線如圖2所示。將10 kV廠用電系統(tǒng)的11B~14B廠變開關(guān)111、112、113、114斷開。同時(shí),也斷開廠用10 kV母線II段上至大壩10 kV開關(guān)柜的出線開關(guān)205,10 kV母線IV段上至大壩10 kV開關(guān)柜的出線開關(guān)406,廠用10 kV母線III段上近區(qū)變電站供電開關(guān)003,大壩10 kV母線V段上近區(qū)變電站供電開關(guān)005。
圖2 廠用電主接線
根據(jù)彭水電站電氣一次接線及廠用電接線的具體情況,黑啟動(dòng)的總體思路是:首先,啟動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)組,為4#機(jī)組的啟動(dòng)創(chuàng)造條件;其次,啟動(dòng)4#機(jī)組,并帶主變采用零起升壓,4#機(jī)組在黑啟動(dòng)中的作用是為其余各機(jī)組提供廠用電;再次,啟動(dòng)5#機(jī)組,并帶主變、母線、水張一線零起升壓;最后,按照正常啟動(dòng)方法,分別依次啟動(dòng)1#、2#、3#機(jī)組,并將相應(yīng)發(fā)變組和水張二線并入系統(tǒng)。上述過(guò)程大致可分為八個(gè)階段,下面分別加以敘述。
第一階段,啟動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)組,恢復(fù)0.4 kV 3#、4#機(jī)組自用電母線Ⅱ段供電,為4#機(jī)組的啟動(dòng)創(chuàng)造條件,如圖3所示。主要電氣操作任務(wù)如下:
(1)斷開泄洪壩段Ⅱ段所有負(fù)荷開關(guān),斷開電源開關(guān) 454、B34、434、J34,并搖至試驗(yàn)位置;(2)啟動(dòng)柴油發(fā)電機(jī) 6F;(3)依次合 B0、B46、B34、10P-57、2P-53開關(guān),向3#、4#機(jī)組自用電Ⅱ段送電。
圖3 柴油發(fā)電機(jī)帶3、4#機(jī)組自用電接線圖
第二階段,啟動(dòng)4#機(jī)組帶變壓器零起升壓,先后恢復(fù)10 kV母線IV段及10 kV母線III段,以及大壩10 kV母線VI段的供電,再由它們恢復(fù)各自段上的0.4 kV負(fù)荷段的供電。上述各段供電正常后,停止柴油發(fā)電機(jī)組。本階段主要電氣操作步驟如下。
(1)檢查4#機(jī)組自用電負(fù)荷全倒至3#、4#機(jī)組自用電母線II段。開機(jī)條件滿足后,將4#機(jī)組自動(dòng)開機(jī)至空轉(zhuǎn)狀態(tài),然后合上其出口開關(guān)4;接著將4#機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)控制方式切換至FCR方式,按下4#機(jī)組勵(lì)磁現(xiàn)地建壓按鈕,監(jiān)視發(fā)電機(jī)變壓器自動(dòng)升壓至額定值;(2)合上 114、G34、J56、403、G12、J12、G56、G78開關(guān),并依次檢查10 kVⅣ段是否運(yùn)行正常,2#公用Ⅱ段帶Ⅰ段和5#機(jī)組自用電Ⅱ段帶Ⅰ段聯(lián)絡(luò)運(yùn)行正常,10 kVⅢ段帶電正常。以及1#公用Ⅱ段帶Ⅰ段、1#和2#機(jī)組自用電Ⅱ段帶Ⅰ段、500 kV開關(guān)站用電Ⅱ段帶Ⅰ段、廠內(nèi)照明用電Ⅱ段帶Ⅰ段聯(lián)絡(luò)運(yùn)行正常;(3)搖入電源開關(guān)434至工作位置,檢查0.4 kV 3#、4#機(jī)組自用電II母進(jìn)線開關(guān)434三相電壓正常,斷開2P-53開關(guān),合上434開關(guān),檢查0.4 kV 3#、4#機(jī)組自用電II母運(yùn)行正常,手動(dòng)啟動(dòng)4#發(fā)電機(jī)1#水導(dǎo)、推力外循環(huán)泵,搖入J34并合上J34開關(guān),檢查0.4 kV 3#、4#機(jī)組自用電聯(lián)絡(luò)運(yùn)行正常;(4)合上406開關(guān),檢查進(jìn)水口用電、尾水用電、升船機(jī)用電、船閘用電聯(lián)絡(luò)運(yùn)行正常;(5)依次斷開10P-57、B46、B0開關(guān),停止柴油發(fā)電機(jī)運(yùn)行,搖出10P-57、B46開關(guān);搖入電源開關(guān)454至工作位并合上454開關(guān),搖入B34開關(guān)至工作位,檢查大壩用電聯(lián)絡(luò)運(yùn)行正常。
值得說(shuō)明的是,為使0.4 kV 3#、4#機(jī)組自用電母線I、II段改由4#機(jī)供電,應(yīng)合上434開關(guān)和J34開關(guān),但為防止與柴油發(fā)電機(jī)非同期并列,應(yīng)先斷開2P-53開關(guān),2P-53開關(guān)的作用,如圖3所示。同時(shí)10 kV泄洪壩段母線 I、II段供電應(yīng)改由大壩10 kV母線VI段經(jīng)54B供電。
第三階段,啟動(dòng)5#機(jī)組,帶5#機(jī)組主變,500 kV母線及水張一線、張隆一線(張家壩變電站與隆盛變電站間的線路)及隆盛站500 kV母線零起升壓,升壓成功后將4#機(jī)組并入電網(wǎng)。本階段的主要操作任務(wù)如下:(1)按調(diào)令將5#機(jī)組自動(dòng)開機(jī)至空轉(zhuǎn)狀后,合上其出口開關(guān)5;然后將機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)控制方式切換至FCR方式后,按下其勵(lì)磁現(xiàn)地建壓按鈕,監(jiān)視5#發(fā)變組,500 kVⅠ、Ⅱ母線及水張Ⅰ線自動(dòng)升壓的狀態(tài);(2)根據(jù)重慶孤網(wǎng)負(fù)荷情況調(diào)頻、調(diào)壓,頻率按照50±0.5 Hz控制,控制5#機(jī)組機(jī)端電壓不超過(guò)17.55 kV,確保隆盛站母線電壓不超過(guò)550 kV;(3)接調(diào)令同期合上5004開關(guān),將4#發(fā)變組并入電網(wǎng)。
第四階段,啟動(dòng)1#機(jī)組,將1#發(fā)變組并入電網(wǎng),使10 kV母線VI段帶電,恢復(fù)本段所帶0.4 kV負(fù)荷的正常供電。其主要工作如下:(1)將1#機(jī)組自動(dòng)開機(jī)至空轉(zhuǎn)狀態(tài),合上機(jī)組出口開關(guān)1,按下其勵(lì)磁現(xiàn)地建壓按鈕,然后接調(diào)令同期合上5001開關(guān),將1#發(fā)變組并入電網(wǎng);(2)合上111開關(guān),檢查10 kVⅠ段帶電正常;(3)檢查1#和2#機(jī)組0.4 kV自用電分段、500 kV變電所0.4 kV用電分段、0.4 kV廠內(nèi)照明用電分段、0.4 kV 1#公用分段運(yùn)行是否正常。
第五階段,啟動(dòng)2#機(jī)組,并將2#發(fā)變組并入電網(wǎng),使10 kV母線II段帶電,恢復(fù)本段所帶0.4 kV負(fù)荷的正常供電。其主要工作如下:(1)2#機(jī)組自動(dòng)開機(jī)至空轉(zhuǎn)狀態(tài),合上機(jī)組出口開關(guān)2,按下其勵(lì)磁現(xiàn)地建壓按鈕,然后接調(diào)令同期合上5002開關(guān),將將2#發(fā)變組并入電網(wǎng);(2)合上112開關(guān),檢查10 kVⅡ段帶電正常;(3)檢查0.4 kV 2#公用分段、0.4 kV 5#機(jī)組自用電分段、0.4 kV 3#及4#機(jī)組自用電分段運(yùn)行是否正常。
第六階段,啟動(dòng)3#機(jī)組,并將3#發(fā)變組并入電網(wǎng),使10 kV母線III段改由13B供電,恢復(fù)本段所帶0.4 kV負(fù)荷的正常供電。其主要工作如下:(1)將3#機(jī)組自動(dòng)開機(jī)至空轉(zhuǎn)狀態(tài),合上機(jī)組出口開關(guān)3,按下其勵(lì)磁現(xiàn)地建壓按鈕,然后接調(diào)令同期合上5003開關(guān),將3#發(fā)變組并入系統(tǒng);(2)斷開403開關(guān),合上113開關(guān),檢查10 kVⅢ段帶電正常;檢查0.4 kV 1#和2#機(jī)組自用電分段、0.4 kV的500 kV變電站用電分段、0.4 kV廠內(nèi)照明用電分段、0.4 kV 1#公用分段運(yùn)行正常。
第七階段,合上205、003、005開關(guān),調(diào)整恢復(fù)大壩10 kV供電,并帶上泄洪壩段用電負(fù)荷。其方法如下:(1)合上 205、003、005開關(guān),檢查進(jìn)水口用電、尾水用電、升船機(jī)用電、船閘用電分段、泄洪壩段用電分段、泄洪壩段用電負(fù)荷開關(guān);(2)合上1~5#主變保護(hù)冷卻器全停保護(hù)壓板8LP4。
第八階段,待水張二線帶電正常后接調(diào)令同期合上5052開關(guān)。
作為重慶組網(wǎng)(子網(wǎng)1)的黑啟動(dòng)電源,彭水電站黑啟動(dòng)的正確實(shí)施,是重慶電網(wǎng)在沒(méi)有外來(lái)黑啟動(dòng)電源的情況下,迅速恢復(fù)電網(wǎng)正常運(yùn)行的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。但在實(shí)施的過(guò)程中,以下幾點(diǎn)應(yīng)引起注意:
(1)在10 kVⅣ段帶電后可以停止柴油發(fā)電機(jī),并切換3#、4#機(jī)組自用電0.4 kVⅡ段由10 kVⅣ段供電。但此過(guò)程中4#機(jī)輔助設(shè)備會(huì)有瞬時(shí)失電的風(fēng)險(xiǎn)。所以,應(yīng)手動(dòng)啟動(dòng)水導(dǎo)、推力外循環(huán)油泵。若在恢復(fù)3#、4#機(jī)組自用電Ⅰ段后再停柴油發(fā)電機(jī),將3#、4#機(jī)組自用電Ⅱ段倒由10 kVⅣ段帶,則不會(huì)有4#機(jī)停輔機(jī)的風(fēng)險(xiǎn),但應(yīng)考慮柴油發(fā)電機(jī)支撐時(shí)長(zhǎng)的限制問(wèn)題。
(2)水電黑啟動(dòng)試驗(yàn)時(shí),在4#、5#機(jī)并網(wǎng)后可以先給 1#、2#、3#主變充電帶 10 kV Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段,而不需要1#、2#、3#機(jī)組帶主變零升,這樣做可以減少操作項(xiàng)目。但此時(shí)是孤網(wǎng)運(yùn)行比較脆弱,對(duì)1#、2#、3#主變充電肯定會(huì)在合閘時(shí)造成一定沖擊和波動(dòng)。
(3)水電黑啟動(dòng)試驗(yàn)時(shí),如果勵(lì)磁調(diào)節(jié)器有純手動(dòng)調(diào)節(jié)模塊,在零起升壓操作時(shí),為保證升壓成功,應(yīng)盡量使用純手動(dòng)調(diào)節(jié)功能。
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