江埡水電站全廠失壓處理方案研究

向敏鑫 陳灝 彭斌

（湖南省江埡水電站張家界市427221）

江埡水利樞紐工程位于澧水流域一級支流溇水，是一座以防洪為主的大型水利工程，是一座完全年調(diào)節(jié)的水庫。1994年開始動工興建，2001年1月工程通過國家建設(shè)部和水利部組織的驗收。江埡水電站為樞紐工程的一部分，裝有3臺10萬kW的發(fā)電機組，采用發(fā)變組接線方式三回220 kV線路分別送張家界零陽變電站、胡家坪變電站和常德津市窯坡變電站，一條110 kV線路與江埡水電站的反調(diào)節(jié)電站——關(guān)門巖水電站連接，將關(guān)門巖水電站的電能送入主網(wǎng)。另外通過10 kV線路與范家洲電站、35 kV地區(qū)網(wǎng)連接。江埡水電站在系統(tǒng)中主要作用是調(diào)頻和事故備用，是湘西北一個重要電源點。下面探討江埡水電站全廠失壓后快速處理方案。

1 總則

1.1 工作目的

（1）在電網(wǎng)發(fā)生大面積停電、系統(tǒng)瓦解時，運行人員能做到準(zhǔn)確、有序、正確地恢復(fù)廠用電和協(xié)助電網(wǎng)恢復(fù)正常運行。

（2）通過方案的編寫和學(xué)習(xí)，使運行人員得到系統(tǒng)全面的培訓(xùn)，提高對系統(tǒng)突發(fā)事件的處理能力。

1.2 啟用條件

確認(rèn)江零線、江窯線、江胡線停電，35 kV地區(qū)網(wǎng)停電，系統(tǒng)發(fā)生大面積停電，一時無法恢復(fù)系統(tǒng)供電，機組全停廠用電中斷。

2 全廠失壓事故的處理原則和處理程序

2.1 失壓事故的處理原則

（1）在與001通訊中斷時，可先恢復(fù)廠用電再向001調(diào)度匯報；

（2）優(yōu)先恢復(fù)廠用電；

（3）優(yōu)先保證機組自用、公用等重要負荷的供電；（4）配合中調(diào)恢復(fù)電網(wǎng)正常運行。

2.2 廠用電消失的處理程序

2.2.1 利用220 kV線路恢復(fù)供電

若系統(tǒng)在很短的時間內(nèi)恢復(fù)正常，可用江零線614斷路器、江窯線612斷路器、或江胡線616斷路器向江埡站220kV母線以及3臺主變充電，由系統(tǒng)倒送電恢復(fù)廠用電。

2.2.2 利用機組殘余油壓開機，恢復(fù)廠用電

（1）根據(jù)殘余油壓開出（備用）機組；

（2）拉開江關(guān)線504斷路器及廠用340、350、360斷路器，并拉開江零線614斷路器、江窯線612斷路器、江胡線616斷路器；

（3）機組帶主變、220 kV母線及高廠變零起升壓，升壓正常后恢復(fù)廠用電；

（4）按負荷重要程度倒換廠用電。

2.2.3 利用范家洲電廠10 kV電源恢復(fù)廠用電

（1）拉開廠用300、342斷路器；（2）合上范家洲電廠302斷路器；（3）拉開廠用340斷路器；

（4）合上廠用342斷路器，恢復(fù)10.5kVI段供電正常；（5）倒換廠用電；

（6）開機升壓，倒換廠用電，恢復(fù)設(shè)備正常運行。

2.2.4 利用范家洲電廠400 V電源恢復(fù)廠用電

（1）拉開機組自用變120斷路器、公用變150斷路器；

（2）合上機組自用變122斷路器及公用152、154斷路器；

（3）合上壩頂102、104、184斷路器，合上范家洲400V 100斷路器，倒范家洲400 V電源至#2機組組自用及II段公用供電。

（4）待#2機組油壓正常后，開出#2機組升壓，倒換廠用電，恢復(fù)設(shè)備正常運行。

2.2.5 利用備用電源柴油發(fā)電機恢復(fù)廠用電

（1）斷開機組自用變120斷路器、公用變150斷路器；

（2）合上機組自用122及公用152、154斷路器和壩頂102斷路器；

（3）開出柴油發(fā)電機升壓正常；

（4）合上壩頂100斷路器，倒換柴油機電源至#2機組組自用及II段公用供電；

（5）待#2機組油壓正常后，開出#2機組升壓，倒換廠用電，恢復(fù)設(shè)備正常運行；

（6）停下柴油發(fā)電機。

2.2.6 關(guān)門巖零升恢復(fù)廠用電

（1）聯(lián)系關(guān)門巖電廠準(zhǔn)備開機帶3臺主變及220 kV母線零升；

（2）拉開江零614、江窯612、江胡616斷路器；

（3）拉開高廠變340、350、360斷路器；

（4）合上江關(guān)線504及510斷路器；

（5）通知關(guān)門巖電廠開機零升，零升正常后分別合上340、350、360斷路器恢復(fù)廠用電。

3 確認(rèn)系統(tǒng)發(fā)生大面積停電和全廠失壓的方法及步驟

（1）江零線614、江窯線612、江胡線616斷路器跳閘，江站運行機組甩負荷停機，220 kV母線電壓為零，廠用電中斷。

（2）與001調(diào)度通信聯(lián)絡(luò)正常時，可通過通信向001調(diào)度聯(lián)系確認(rèn)。

（3）若與001調(diào)度通信聯(lián)絡(luò)中斷時，可通過線路電壓表確認(rèn)線路是否有壓，亦可通過下列方法確認(rèn)：

●將同期插頭插入江零線614斷路器手自準(zhǔn)開關(guān)并切至手準(zhǔn)位，將同期試驗開關(guān)切至同期位置。

●將“粗調(diào)”、“細調(diào)”切換開關(guān)切至“粗調(diào)”檢查江零614線路側(cè)有無電壓。

●將“粗調(diào)”、“細調(diào)”切換開關(guān)切至“切除”位置。

●若江零614線路確無電壓，將同期插頭插入江窯線612斷路器手自準(zhǔn)開關(guān)并切至手準(zhǔn)位，將同期試驗開關(guān)切至同期位置。

●將“粗調(diào)”、“細調(diào)”切換開關(guān)切至“粗調(diào)”位置，檢查江窯612線路有無電壓。

●將同期插頭插入江胡線616斷路器手自準(zhǔn)開關(guān)并切至手準(zhǔn)位，將同期試驗開關(guān)切至同期位置。

●將“粗調(diào)”、“細調(diào)”切換開關(guān)切至“粗調(diào)”位置，檢查江胡616線路有無電壓。

●若江胡616線路確無電壓，則電話聯(lián)系九溪變有無電壓。

（4）應(yīng)注意的幾個問題。

●線路串變壓器沖擊合閘有可能會產(chǎn)生操作過電壓或使空載線路末端電壓升高，應(yīng)盡量避免機組帶220 kV線路沖擊合閘，若001要求進行機組帶220 kV線路沖擊合閘操作時須經(jīng)得分管站領(lǐng)導(dǎo)和站長的同意，將機組勵磁減至最小，合閘后增加勵磁至額定電壓，并防止發(fā)電機自勵磁。

●利用范家洲400 V、備用電源柴油發(fā)電機組恢復(fù)廠用電時，因柴油機容量限制，優(yōu)先保證#2機組開機零升的電源，只考慮恢復(fù)#2機組自用電和II段公用母線供電，待#2機變零升正常后再恢復(fù)其他廠用部分的供電。

●利用#2或#3機變帶220 kV母線零起升壓時，應(yīng)合上#2主變或#3主變中性點隔離開關(guān)6×26或6×36隔離開關(guān)。

●在事故處理過程中應(yīng)加強與001調(diào)度的聯(lián)系，在盡可能的情況下，盡快與系統(tǒng)并列。

4 機組進相運行控制深度

4.1 單機組并網(wǎng)運行

（1）有功功率功率少于40 MW時，進相無功功率不大于40 MVAR。

（2）有功功率功率（40～80）MW時，進相無功功率不大于35 MVAR。

（3）有功功率功率（80～100）MW時，進相無功功率不大于30 MVAR。

4.2 2臺或3臺機組并網(wǎng)運行

（1）總有功功率功率少于100 MW時，進相無功功率不大于45 MVAR。

（2）總有功功率功率為（100～200）MW時，進相無功功率不大于40 MVAR。

（3）總有功功率功率為（200～300）MW時，進相無功功率不大于35 MVAR。

5 機組帶主變零起升壓恢復(fù)廠用電時，選用機組的原則

（1）利用機組殘余油壓開機，剩磁或直流起勵建磁零升時，采用#1機組帶3臺主變及220 kV母線零起升壓。

（2）利用范家洲電廠倒送廠用342斷路器供廠用電時，采用#1機組帶#1變及220 kV母線零起升壓。

（3）利用范家洲400 V、柴油發(fā)電機供廠用電時，采用#2機組帶3臺主變及220 kV母線零起升壓。

6 在無任何交流電源時，江站事故備用電源的（直流操作電源）供電范圍及供電能力

（1）江站直流操作電源分別由220 V、570 Ah和24 V、300 Ah二組免維護鉛酸蓄電池提供，分別供全廠保護信號，220 kV GIS斷路器、隔離開關(guān)；13.8 kV、10 kV斷路器、隔離開關(guān)的操作電源及全廠的事故照明；3臺機組的直流起勵裝置等電源。

（2）在無任何交流電源時，直流操作電源在未進行機組直流起勵的情況下可維持約2 h，在進行1臺機組直流起勵時可維持約1 h。

（3）載波、微波通信的工作電源由獨立的220 V、300 Ah鉛酸蓄電池組供電，在無任何交流電源充電的情況下可維持約15 h。

（4）遠動裝置的工作電源正常情況下，由交流220 V廠用作為工作電源，在交流220 V中斷時，其工作電源由通信專用48 V、300 Ah蓄電池經(jīng)逆變裝置逆變提供工作電源，在無任何交流電源的情況下可維持約15 h。

7 廠用電全部消失，對全廠運行及大壩的影響

（1）江埡為地下式廠房，廠用照明負荷較大，在廠用電全部消失時，廠內(nèi)的事故照明負荷用電量較大，直流操作電源（蓄電池）的容量下降較快，如果恢復(fù)廠用電時間較長，應(yīng)考慮切除部分次要的照明負荷。

（2）地下廠房滲漏水大，如果廠用電全部消失在較長時間內(nèi)不能恢復(fù)，會有水淹廠房、大壩▽120 m廊道的危險，應(yīng)盡快恢復(fù)廠房排水系統(tǒng)的供電，必要時開出備用電源柴油機組保持1臺滲漏泵（110 kW）和▽120 m廊道1臺水泵（45 kW）的正常工作電源，維持正常抽水，其它水泵由當(dāng)時的水位和柴油發(fā)電機組承擔(dān)負荷的能力決定是否供給工作電源。

（3）汛期如果庫水位較高，若因泄洪的緊急需要，廠用電一時又不能恢復(fù)時，應(yīng)通知有關(guān)人員開出備用電源柴油機組供閘門操作電源。

（4）廠用電全部消失時，進水口閘門的位置信號可以反映到計算機監(jiān)控系統(tǒng)（有UPS電源），可以進行自動開機操作；如果采用手動開機，開機要先將調(diào)速器切至“手動”。

8 系統(tǒng)事故、交流電全部中斷，廠用電消失，恢復(fù)廠用電的操作步驟

8.1 事故現(xiàn)象

（1）全盤表計大幅度擺動。

（2）周波表和母線電壓表急劇上升或急劇下降，機組聲音異常。

（3）江零線614斷路器、江窯線612斷路器、江胡線616斷路器、江關(guān)線504斷路器跳閘，聯(lián)鎖切機、遠方切機動作，3臺機組或并列機組解列停機。

（4）全廠事故照明投入。

8.2 操作步驟

（1）確認(rèn)江零線614，江窯線612，江胡線616線路確無電壓。

（2）檢查#1機組操作油壓是否具備開機油壓，若具備操作油壓，按下列步驟處理：

●將#1機組調(diào)速器切至“現(xiàn)地”“手動”方式，手動開啟#1機組至空轉(zhuǎn)。

●將#1機組勵磁裝置切至“現(xiàn)地”、“手控”方式，退出#1機組勵磁風(fēng)機電源故障保護（通過黑啟動開關(guān)屏蔽）。

●拉開廠用340、350、360斷路器，并退出#1機組失磁保護壓板T1、T2，以及機旁EX1柜X2:15端子。

●合上#1機組310斷路器和滅磁開關(guān)。●用殘壓起勵方式對#1機變進行零升至額定電壓。●若殘壓起勵不成功，則用直流起勵方式建磁升壓至額定，待升壓至額定后退出直流起勵。

●合上廠用340、350、360斷路器，恢復(fù)廠用系統(tǒng)供電正常。

●投入#1機組失磁保護壓板T1、T2以及機旁EX1柜X2:15端子。

●將#1機組勵磁裝置恢復(fù)至“遠方”、“自動”“Reg1”方式。

●將#1機組調(diào)速器切至“遠方”、“自動”方式。

●將同期插頭插入江零線614同期開關(guān)至同期，檢查線路有無電壓，若有電壓用614斷路器與系統(tǒng)并列。

●將同期插頭插入江窯線612同期開關(guān)至同期，檢查線路有無電壓，若有電壓用612斷路器與系統(tǒng)并列。

●將同期插頭插入江胡線616同期開關(guān)至同期，檢查線路有無電壓，若有電壓用616斷路器與系統(tǒng)并列。

●按調(diào)度令合上江關(guān)線504斷路器。

（3）若機組油壓已下降至不能開機或機組殘壓建磁、直流起勵不成功，按下列步驟處理:

●檢查35 kV地區(qū)網(wǎng)有無電壓。若地區(qū)35 kV區(qū)域網(wǎng)有電壓或范家洲電站可以發(fā)電，則拉開廠用300、342斷路器，合上范家洲電廠302斷路器，拉開#1高廠變340斷路器，合上廠用342斷路器恢復(fù)廠用10.5 kV I段母線供電。

●拉開#2高廠變350斷路器，合上廠用10.5 kV I、II段母線聯(lián)絡(luò)352斷路器，恢復(fù)10.5 kV II段母線供電。

●拉開#3高廠變360斷路器，合上廠用10.5 kV II、III段母線聯(lián)絡(luò)358斷路器，恢復(fù)廠用10.5 kV III段供電。

●開出#1機組帶三臺主變及220 kV母線零起升壓至額定。

●拉開范家洲302斷路器、廠用342斷路器，恢復(fù)10.5 kV廠用三段母線正常供電方式，并合上廠用300、342斷路器，恢復(fù)后方供電。

●確認(rèn)江零614、江窯612、江胡616線路有無電壓，若系統(tǒng)有電壓，分別用江零614、江窯612、江胡616斷路器與系統(tǒng)并列。

●按調(diào)度令合上江關(guān)線504斷路器，對江關(guān)線充電。

●若35 kV地區(qū)網(wǎng)無電壓，且范家洲電廠機組也不能正常發(fā)電時，則拉開#2機組自用變120斷路器，#2公用變150斷路器。

●合上廠用400 V 122、152斷路器。

●合上廠用400 V 154、102斷路器。

●開出備用電源柴油發(fā)電機組，待升壓運轉(zhuǎn)正常合上柴油發(fā)電機與400 V母線聯(lián)絡(luò)100斷路器，供400 V廠用電正常。

●拉開廠用340、350、360斷路器，合上#2主變中性點6X26隔離開關(guān)，開出#2機組帶3臺主變、220 kV母線零起升壓至額定。

●合上廠用340、350、360斷路器，恢復(fù)廠用10.5 kV系統(tǒng)正常供電方式。

●拉開廠用400 V 122、102、100斷路器，停下柴油發(fā)電機組，合上120斷路器，恢復(fù)#2機組自用正常供電。

●拉開廠用400 V 152、154斷路器，合上150斷路器，恢復(fù)公用II段正常供電。

●恢復(fù)廠用400 V系統(tǒng)正常供電方式。

●待江零614、江窯612、江胡616線路有電壓分別用江零614、江窯612、江胡616斷路器與系統(tǒng)并列。

●按調(diào)度令合上江關(guān)線504斷路器，對江關(guān)線充電。同時可以考慮由關(guān)門巖電廠為我站提供零升電源。

9 結(jié)語

隨著電網(wǎng)的快速發(fā)展，水電站作為優(yōu)質(zhì)“黑啟動”電源點受到廣泛關(guān)注，而水電站在全廠失壓的情況下，如何快速恢復(fù)廠用電，進而協(xié)助電網(wǎng)恢復(fù)正常運行成為一個重要課題。本方案的提出有助于江埡水電站制定現(xiàn)場運行規(guī)程，有助于提高運行操作人員的事故處理能力及電站的安全穩(wěn)定運行。