沙湾水电站黑启动预案的分析和研究

谢大强

(四川圣达水电开发有限公司,四川 乐山 614900)

1 引 言

所谓黑启动,是指整个系统因故障停运后系统全部停电,处于全“黑”状态,不依赖别的网络帮助,通过系统中具有自启动能力的发电机组启动,带动无自启动能力的发电机组,逐渐扩大系统恢复范围,最终实现整个系统的恢复。基于近几年电网发生的重大停电事故,给国家和企业带来了巨大的经济损失。沙湾水电站黑启动预案就是为了防止当电网发生重大事故时影响厂用电不能及时恢复而导致水漫坝恶性事故的发生制定的特殊运行方式。笔者就沙湾水电站黑启动预案的实施进行了分析和研究。

2 沙湾水电站概况

沙湾水电站位于四川省乐山市沙湾区葫芦镇,为大渡河干流下游梯级开发中的第一级,电站总装机 480MW(4×120 MW),属国家大(二)型规模电站,正常蓄水位以下库容 4554万 m3,正常蓄水位高程 432 m,年发电量 24.07亿 kW·h。采用两机一变的扩大单元接线,220 kV系统为单母线接线,有圣德线和圣天Ⅱ线两回出线送往对侧 500 kV南天变电站。厂用系统采用10 kV、400 V两级电压供电,10 kV系统共有Ⅲ段母线,400 V系统共有七段母线,外来 10 kV、35 kV电源为备用电源,正常时带电备用。此外,在 400 VⅦ段

图1 沙湾水电站电气主接线(220 kV)厂用电接线(10 kV、400 V)简图

坝区供电母线上还接有两台 750 kW柴油发电机作为事故状态时防洪、保安、部分照明及机组启动电源,正常时备用。电气主接线(220 kV)和厂用电接线(10 kV、400 V)简图见图 1。

3 黑启动的条件

当发生电网大面积停电恶性事故、我站所在的 220 kV系统,35 kV、10 kV厂用电系统外来电源全部停电,机组全停且全厂厂用电消失时,应立即启动该黑启动预案,恢复厂用电。

4 黑启动的原则

执行黑启动方案的原则首先是在最短的时间内迅速恢复站内厂用电,保证大坝设备能够正常启动泄洪,从而保障电站设备的安全;其次,黑启动预案启动后,各级部门领导和值班人员必须服从黑启动委员会的统一指挥,服从统一调度,严格执行《电业安全工作规程》,在下达和执行调度指令时,必须严格履行复诵、监护制度,防止误调度、误操作现象的发生;在进行设备检修时,应严格履行保证安全的组织措施和技术措施,杜绝人身伤亡和设备事故的发生,从而有效地保证本方案的实施。

5 黑启动方案分析

5.1 黑启动方案(一)

电网系统事故,圣德线 251QF、圣天二线252QF开关跳闸,本站四台机组均停机备用,全站厂用电消失,外来 10 kV、35 kV电源正常:

(1)立即确认 220 kV两条出线圣德线251QF、圣天二线 252QF开关已跳闸,线路失压,并安排值班人员监视机组及保护动作过程;

(2)向省调汇报说明事故简况;

(3)检查确认厂用电系统 10 kV、35 kV外来电源正常,备自投已正确动作(801QF、802QF已断开,803QF、8013QF、8023QF已动作合上),400 V厂用电已恢复;

(4)如未正确动作则迅速手动操作,及时恢复厂用电;

(5)向省调汇报厂用电已恢复,机组备用等待调度指令。

5.2 黑启动方案(二)

电网系统事故,圣德线 251QF、圣天二线252QF开关跳闸,本站四台机组均停机备用,全站厂用电消失,外来 10 kV、35 kV电源中断:

(1)立即确认 220 kV两条出线圣德线251QF、圣天二线 252QF开关已跳闸,线路失压,并安排值班人员监视机组及保护动作过程,厂用备自投未动作;

(2)向省调汇报说明事故简况;

(3)立即安排值班人员退出厂用 10 kV、400 V母线各备自投 AAT;

(4)检查厂用电 10 kVⅠM进线断路器801QF、10 kVⅡM进线断路器 802QF是否在断开位置;

(5)检查确认 4012QF、4023QF、4034QF和4017QF、4037QF、401QF、402QF、403QF、404QF、405QF(406QF)、408QF、407QF在断开位置;检查1号(2号)柴油发电机进线电源开关 471QF(472QF)在合闸位置;

(6)启动柴油发电机 DG1(DG2)至额定转速并起励建压,手动(同期)合上(QF1或 QF2)并检查电压合格,检查坝区厂用电 400 VⅦ段电压正常,坝顶液压启闭机能够满足提门泄洪的要求;

(7)迅速逐级恢复自用电、公用电、照明系统厂用电;

(8)向省调汇报厂用电已恢复,机组备用等待调度指令。

5.3 黑启动方案(三)

电网系统事故,圣德线 251QF、圣天二线252QF跳闸,本站四台机组均停机备用,外来 10 kV、35 kV电源中断(这里经 1#机为例):

(1)立即确认 220 kV两条出线圣德线251QF、圣天二线 252QF开关已跳闸,线路失压,并安排值班人员监视机组及保护动作过程,厂用备自投未动作;

(2)向省调汇报说明事故简况,同时调度要求自己负责站用电,线路暂时不能恢复运行;

(3)检查四台机组油压情况,选择油压最高的机组为启动机组;(4)检查 1#机组具备开机条件,保护正常投入;(5)自动(手动)开机至空转状态,手动合上1#出口断路器 1QF;

(6)检查确认厂用变高压侧断路器 901QF在断开位置。因厂用电消失前 1B和 91B为正常运行状态,故可直接给励磁装置“起励”令而使发电机起励建压,同时 1B完成“递升加压”;

(7)检查机组、主变、GIS正常,汇报省调 1#启动成功,同时迅速恢复全厂厂用电;

(8)根据省调调令合上 1号主变高压侧隔离开关 2011QS、1号主变高压侧断路器 201QF向母线充电;

(9)根据省调指令同期(或无压)合上圣德线251QF(252QF)向系统送电,在送电前应根据调令退出线路重合闸保护。

6 黑启动过程中的注意事项

当电网遭遇大面积停电或网络崩溃事故的时候,电站运行人员不仅心理压力大而且十分繁忙,因此,在黑启动过程中,必须注意以下问题:

(1)运行人员必须保持清醒的头脑,冷静分析,沉着应对,排除干扰,严格按照黑启动预案,有条不紊地进行恢复。

(2)操作人在接到值长指令操作时,应再一次仔细检查各相关断路器均在断开位置;对于没有断开的应及时汇报值长,待开关分开后再进行操作。

(3)在检查各机组压油装置油压高低时,应充分考虑启动机组后若出现异常情况不能并网,油压能否满足再次停机要求。

(4)轴流转桨式水轮发电机组在失去电源的情况下,应密切监视机组顶盖水位。

(5)在机组正常启动后,应及时恢复坝区电源,保证大坝启闭机能正常运行。

(6)操作人员行动路径不同,黑启动时必须步行,故必须保证人身安全。

7 结 语

采用黑启动安全恢复电网或站用电运行是可行的、也是国内外普遍关注的,因此,各个电站的黑启动工作要在注重设备实际,把握实质,灵活应用,认真应对的基础上,根据具体情况制定各自的恢复方案,利用自身优势,通过进一步对电网安全恢复的探索和实践,提高水电站黑启动实际快速响应能力。作为应对电网失去稳定性的措施,保证电力系统安全稳定运行,水电站的准确、快速黑启动对电网恢复供电具有深远的意义。