吳雨霏

（國家能源集團(tuán)江西電力有限公司萬安水力發(fā)電廠，江西 吉安 343800）

0 引言

現(xiàn)今水電廠都備有機組“黑啟動”應(yīng)急預(yù)案，但由于現(xiàn)實中“黑啟動”試驗受諸多條件限制，因而驗證起來比較困難。而在電網(wǎng)停電時，機組僅利用廠內(nèi)貯能設(shè)備的剩余能量實現(xiàn)快速自啟動，對于電網(wǎng)恢復(fù)具有重要意義，且必須通過實踐才能有效檢驗。

1 “黑啟動”試驗

1.1 機組“黑啟動”能力分析

技術(shù)人員首先對廠內(nèi)貯能設(shè)備及開機主要動力設(shè)備的性能進(jìn)行了調(diào)查、記錄，對有關(guān)運行參數(shù)進(jìn)行了歸納、分析。見表1、2。

表1 廠內(nèi)蓄能設(shè)備容量及設(shè)計性能

表2 機組主要設(shè)備動力電源及性能要求

從表格內(nèi)容可得出：在全廠交流電源消失時，單組蓄電池能基本滿足直流及直流逆變負(fù)荷的要求；機組油壓系統(tǒng)及頂蓋系統(tǒng)能滿足機組“黑啟動”操作過程中短時斷電的要求；開關(guān)、刀閘、計算機監(jiān)控系統(tǒng)能滿足自動開機要求。

1.2 安全裕度考量和風(fēng)險管控

由于軸流轉(zhuǎn)槳式機組開機時輪葉操作用油量很大， 可能直接導(dǎo)致事故低油壓保護(hù)動作停機，故“黑啟動”過程中一般不操作輪葉。且頂蓋漏水量大，水泵停電后可能會造成頂蓋淹沒、水淹水導(dǎo)事故。機組出口開關(guān)，相應(yīng)的高壓廠變開關(guān)的液壓、氣壓必須合格，且開關(guān)彈簧儲能機構(gòu)在斷電后，至少能滿足合、分閘一次的要求。這些因素都是“黑啟動”試驗中必須考慮的，在設(shè)置試驗初始條件時必須對上述因素加以一定的安全裕度考量。

為確保在試驗過程中對各種意外情況能夠及時做出反應(yīng)，要求1 號機重要輔助設(shè)備必須保持熱備用狀態(tài)。在試驗前，先將10 kV 廠用電進(jìn)行倒換，空出一段廠用電母線供試驗使用。將該10 kV 廠用電母線所帶重要400 V 負(fù)荷用備用電源進(jìn)行聯(lián)絡(luò)，切除該母線上的次要負(fù)荷。將直流蓄電池系統(tǒng)分段運行，轉(zhuǎn)移重要直流負(fù)荷，確保試驗設(shè)備與運行設(shè)備可靠隔離。試驗過程中人員必須統(tǒng)一指揮、熟悉預(yù)案，對各種可能出現(xiàn)的異常情況做好充分的準(zhǔn)備和預(yù)想。

在機組“黑啟動”試驗過程中，為防止因人為操作不當(dāng)或部分設(shè)備失靈引起不必要的事故，防止試驗機組對正常電力系統(tǒng)產(chǎn)生不利影響，還須安排專人對機組油、水、氣、電、勵磁、廠用電、主變、水車室等重要部位進(jìn)行監(jiān)護(hù)，當(dāng)發(fā)生意外情況時及時啟動事故停機流程或輔助設(shè)備，防止出現(xiàn)機組過速、水淹水導(dǎo)、事故低油壓、非同期合閘等事故。

1.3 機組“黑啟動”試驗過程

全部準(zhǔn)備工作完成后，檢查1 號機油壓、油位正常，頂蓋、漏油箱已抽至停泵液位，檢查1 號機機旁動力盤帶電正常，直流蓄電池系統(tǒng)正常，試驗開始。將1 號機壓油泵、頂蓋泵、漏油泵、主變冷卻器油泵控制把手放“切”位置，關(guān)閉1 號機壓油裝置自動進(jìn)氣閥1343 閥。拉開1 號機機旁動力盤勵磁風(fēng)機電源開關(guān)、901DL 電機電源開關(guān)、9011G 電機電源開關(guān)。監(jiān)視油壓、油位下降情況，監(jiān)視水位上漲情況和各部位溫度上升情況，記錄油位、油壓、水位、溫度變化數(shù)據(jù)，必要時切“自動”運行或手動啟動油泵、水泵、風(fēng)機等輔助設(shè)備。將1 號機輪葉切“手動”、檢查導(dǎo)葉在“自動”。

中控室遠(yuǎn)方發(fā)1 號機“空載”令，監(jiān)視機組開機至空載。利用1 號機組壓油裝置操作油殘余壓力，開啟1 號機組帶1 號主變零起升壓，恢復(fù)1 號高壓廠變11B，進(jìn)而恢復(fù)廠用電10 kV I 段運行。檢查1號機具備向110 kV 母線送電條件，具備恢復(fù)其它廠用電能力，具備開啟其它機組對外供電能力。

試驗結(jié)束后，將廠用電恢復(fù)至正常運行方式，在監(jiān)控下“停機令”將1 號機組自動停機，撤除隔離措施。

1.4 結(jié)果分析和改進(jìn)優(yōu)化

通過分析“黑啟動”試驗過程中機組油壓、油位、頂蓋水位、振擺度、直流負(fù)載電流等參數(shù)的變化，記錄運行人員的實際操作時間，查找試驗過程中各個環(huán)節(jié)可能存在的風(fēng)險和遇到的問題，可以得出科學(xué)、客觀的方案可行性結(jié)論。并為今后進(jìn)一步優(yōu)化運行操作方法和設(shè)備改造方案提供可靠依據(jù)。當(dāng)電網(wǎng)真實發(fā)生停電事故時，能夠有效提高水電廠在規(guī)定時間內(nèi)實現(xiàn)機組“黑啟動”的成功概率，切實提高水電廠的事故備用能力。通過試驗，可以發(fā)現(xiàn)一些廠內(nèi)設(shè)備在設(shè)計之初對于“黑啟動”操作的便利性考慮不足，可以在今后的檢修計劃中加以改進(jìn)。

2 “黑啟動”試驗解決的實際問題

2.1 “黑啟動”預(yù)案驗證難度大

電廠在正常運行中很難具備“黑啟動”試驗條件，設(shè)備設(shè)計指標(biāo)和系統(tǒng)整體效能難以得到有效驗證，故通常是以桌面演習(xí)為主。該廠通過科學(xué)的方法，提前摸清相關(guān)設(shè)備在全“黑”情況下的自維持能力，提前轉(zhuǎn)移重要負(fù)荷并做好試驗設(shè)備與運行設(shè)備的隔離，以“假”失電代替“真”失電，隨時做好應(yīng)對突發(fā)狀況的準(zhǔn)備。這種做法，既降低了試驗門檻和風(fēng)險，又可以讓“黑啟動”預(yù)案可行性得到有效驗證。

2.2 “黑啟動”試驗安全風(fēng)險高

電廠失去廠用電后，重要的油、水、機、電等設(shè)備就會失去動力電源，機組也會很快失去控制能量，嚴(yán)重情況下可能造成設(shè)備損壞甚至威脅大壩安全。通過提前部署和事故預(yù)想，針對危險點做好監(jiān)護(hù)和隔離，以部分失控代替全部失控，讓試驗過程中的安全風(fēng)險可控。

2.3 為改進(jìn)操作規(guī)程和技術(shù)細(xì)節(jié)提供可靠依據(jù)

通過對“黑啟動”相關(guān)的設(shè)備性能參數(shù)進(jìn)行前期摸排，與試驗過程中的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析，可以有效發(fā)現(xiàn)設(shè)備在設(shè)計中可能存在的問題，檢驗不同設(shè)備之間的系統(tǒng)匹配性是否良好，驗證操作規(guī)程中的預(yù)先設(shè)定是否符合實際，為后續(xù)改進(jìn)提供可靠依據(jù)。

3 “黑啟動”試驗取得的實際效果

（1）縮短了“黑啟動”操作時間、提高了“黑啟動”成功率

經(jīng)過科學(xué)的試驗分析和改進(jìn)優(yōu)化，萬安水電廠將機組“黑啟動”的操作時間由原來的26 min 縮短至10 min，機組“黑啟動”成功率大幅提升，有效提升了應(yīng)急響應(yīng)能力。

（2）將試驗結(jié)果和改進(jìn)措施推廣至其他同類型機組

由于試驗結(jié)果具備高參考性和推廣性，萬安水電廠以提高“黑啟動”操作便利性和設(shè)備可靠性為原則，陸續(xù)對3 臺機組和相關(guān)輔助設(shè)備進(jìn)行了針對性技術(shù)改造。

（3）提高了水電廠的事故備用能力

在傳統(tǒng)的水電廠“黑啟動”預(yù)案中，利用外來電源倒送廠用電的措施往往占有很大比重。通過驗證機組“黑啟動”能力，優(yōu)化應(yīng)急預(yù)案，可有效減少電廠對外來電源的依賴，縮短響應(yīng)時間，切實提升水電廠的事故備用能力。