燈泡貫流式發(fā)電機組孤網(wǎng)運行的幾點見解

摘 要：在惡劣氣候條件下，燈泡貫流式發(fā)電機組孤網(wǎng)運行的安全穩(wěn)定運行是電網(wǎng)運行的基礎(chǔ)。在這個過程中，一旦發(fā)生故障或異常，就會產(chǎn)生重大影響?；诖耍疚慕Y(jié)合一起孤網(wǎng)運行事故的發(fā)生過程及事故原因進(jìn)行分析，并提出與“黑啟動”相關(guān)的幾點見解，對于提高水電站運行的安全穩(wěn)定很有裨益。

關(guān)鍵詞：燈泡貫流式；發(fā)電機組；孤網(wǎng)運行；見解

中圖分類號：TM621.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）11-0058-02

1 引 言

2008年1～2月，湖南地區(qū)出現(xiàn)非常罕見的雨雪冰凍天氣，致使電網(wǎng)頻繁發(fā)生事故。1月29日13：23分，6號機甩負(fù)荷停機，全廠失壓。為做好發(fā)電機組事故經(jīng)驗教訓(xùn)的總結(jié)分析，本文針對水電廠實際情況，對與“黑啟動”相關(guān)的兩方面內(nèi)容進(jìn)行分析：①在發(fā)生甩負(fù)荷停機、全廠失壓且在孤網(wǎng)運行（無外電援助）的條件下，如何有效利用柴油發(fā)電機恢復(fù)發(fā)電；研究具體的“黑啟動”操作流程。②在充分論證技術(shù)可行性基礎(chǔ)上，給出“黑啟動”應(yīng)急預(yù)案的編制方法，盡可能地快速恢復(fù)機組黑啟動，從而有效降低事故損失。

2 水電廠概況

A水電廠裝為低水頭河床式徑流電站，裝機容量為6×4.5萬kW的燈泡貫流式機組，發(fā)電機型號和水輪機型號分別為SFG10-72/5680和HK-1RT，總裝機容量27萬kW。機組投產(chǎn)時是國內(nèi)單機引用容量（252m3/s）相對較大、水頭相對較高（20.50m）的燈泡貫流式水電廠。與同級別水頭的其他類型水輪機相比，發(fā)電機組具有轉(zhuǎn)速高、效率高、穩(wěn)定性好（導(dǎo)葉與輪葉協(xié)聯(lián)）等優(yōu)勢。

A水電廠采用兩機-變方式，即擴大單元方式接線。1～6號機依次連接1號、2號、3號主變壓器，構(gòu)成三個“發(fā)-變”模塊，并且，共同升壓到220kV后，再經(jīng)過兩條出線依次為送出至對側(cè)黔城變。備自投裝置過負(fù)荷閉鎖聯(lián)絡(luò)正常時，各段之間分段運行。當(dāng)出現(xiàn)故障或在處理故障階段備自投動作聯(lián)絡(luò)運行。在機組停機或故障的情況下，柴油發(fā)電機可作為“黑啟動”電源，對不同電壓段同時供電，確保在緊急狀態(tài)發(fā)生時機組正常和泄洪閘門的正常啟動。

3 黑啟動過程

1月29日13∶23分，運行中6號機甩負(fù)荷停機，全廠失壓。值班人員發(fā)現(xiàn)220kV線路側(cè)電壓均為0，經(jīng)請示上級后立即關(guān)閉兩側(cè)602、604開關(guān)，立即啟動“黑啟動”預(yù)案。檢修人員立即將5號機的網(wǎng)頻線予以解除，解除磁場斷路器聯(lián)跳發(fā)電機出口開關(guān)壓板，合上3號主變壓器中性點接地刀閘6×36，監(jiān)測5號機自用電符合要求后開機直至有效空載，投入退出磁場開關(guān)聯(lián)跳出口壓板，立即進(jìn)行從系統(tǒng)倒送廠用電操作。操作結(jié)束后，廠用400VⅠ段母線電壓正常，然后關(guān)閉柴油發(fā)電機出口開關(guān)，恢復(fù)不同功能（廠用、壩頂、生活、船閘等）段位電源正常運行模式。最后，終止柴油發(fā)電機運行狀態(tài)，使水電廠滿足廠帶廠用負(fù)荷孤網(wǎng)運行狀態(tài)。

18：54分，省電力調(diào)度決定，將A電廠將作為B地區(qū)的黑啟動電源（A市隸屬于B市，位于湖南省B市東南部），帶對側(cè)黔城變孤網(wǎng)運行，并將A電廠調(diào)度權(quán)限轉(zhuǎn)移至B地區(qū)。運維人員詳細(xì)查閱了《B地區(qū)黑啟動方案》，并結(jié)合A電廠發(fā)電機組的實際狀況進(jìn)行了研究，制訂了詳細(xì)的實施方案（圖1）。

（1）解除1號、3號機調(diào)速器網(wǎng)頻信號線和磁場開關(guān)聯(lián)跳發(fā)電機出口開關(guān)壓板。

（2）開啟2號主變壓器中性點接地刀閘6X26，上位機開啟3號機至不負(fù)荷。當(dāng)2號主變壓器達(dá)到正常運行工況后，上位機發(fā)令一邊沒有電壓后開啟620開關(guān)，檢查220kV母線運行正常。

（3）開啟1號主變壓器中性點接地刀閘6X16，上位機開啟1號機至不負(fù)荷，測試1號主變壓器送電狀態(tài)保持良好。

（4）上位機發(fā)令雙側(cè)有壓同期開啟610開關(guān)，測試220kV母線及1號主變壓器、2號主變壓器運行狀態(tài)良好。

（5）因運行狀況不佳，事故頻繁，故暫解除洪黔Ⅰ線604線路重合閘。

（6）洪黔Ⅰ線高頻保護(hù)通道是暢通后，上位機發(fā)令開啟洪黔Ⅰ線604開關(guān)，測試洪黔Ⅰ線充電是否良好。當(dāng)黔城變與110kV路線充電正常后，在非空載狀態(tài)下停1號機。

（7）鑒于安全考慮，穩(wěn)措切機裝置只投入3號機高周切機，其他策略切除的機組及1～6號機組低周自啟動壓板關(guān)閉，投入1號、3號機磁場開關(guān)聯(lián)跳出口主油開關(guān)壓板。具體運行過程是：1號機和3號機經(jīng)過1號主變壓器和2號主變壓器、洪黔I線將電輸送至對側(cè)，構(gòu)成向外輻射的“大電網(wǎng)”，借助3號主變壓器的斷絕接觸功能，保證5號機在負(fù)荷變動不大的情況下只帶廠用電運行，形成了廠內(nèi)“小電網(wǎng)”。結(jié)果顯示，A水電廠能夠滿足“雙網(wǎng)”運行的可靠性。

4 單機帶孤網(wǎng)負(fù)載存在的問題

（1）受一次調(diào)頻能力、二次調(diào)頻能力、調(diào)壓能力、承受事故沖擊的能力不確定，受電網(wǎng)負(fù)載不確定影響，當(dāng)3號發(fā)電機帶孤網(wǎng)負(fù)載后，電能穩(wěn)定性與可靠性無法得到保證。其中結(jié)果顯示，最高閾值和最低閾值分別為50.25Hz和48.9Hz，從220kV母線電壓波動數(shù)值判定，220kV母線電壓最高閾值為239kV，最小閾值為222.5kV。

（2）從3號機帶孤網(wǎng)運行的發(fā)電機導(dǎo)葉及槳葉開度變化量、有功功率波形與發(fā)電機投入自動發(fā)電控制系統(tǒng)時的波形十分相近。因此，考慮到設(shè)備壽命問題，機組不適宜長久帶孤網(wǎng)運行。

（3）由于A水電廠地理環(huán)境特殊，應(yīng)考慮水位在持續(xù)下降的客觀實際，3臺機組出庫量超過入庫量，庫內(nèi)水位越來越低，可能危及上游居民日常用水。

5 幾點見解

（1）A水電廠帶B市相關(guān)220kV/110kV變電站點孤網(wǎng)運行時，從符合運行期B地調(diào)水機組并入小電網(wǎng)運行實踐上來分析，多機介入調(diào)頻調(diào)壓，對于增強頻率、電壓的可靠性很有裨益，因此發(fā)電機臺數(shù)的增加有助于小電網(wǎng)運行平穩(wěn)度的提升。B市多數(shù)小水電位于A電廠上游，及有效提升了A電廠水庫量，使水位升高，但低谷時段負(fù)荷不大。為預(yù)防產(chǎn)生“搶負(fù)荷”情況造成電機組停運，應(yīng)降低負(fù)荷的變化幅度和變化量，則有助于提升頻率、電壓的平穩(wěn)度。這就需要值班人員與上級地調(diào)人員保持及時地溝通聯(lián)絡(luò)，盡量防止投切重負(fù)荷線路，嚴(yán)禁線路帶電作業(yè)，中止大負(fù)荷用電。

（2）制訂本地區(qū)《應(yīng)急處理預(yù)案及開展水電機組黑啟動工作方案》，當(dāng)全站失壓時，先開啟1～5號機進(jìn)行“黑啟動”。與此同時，為了防止內(nèi)部電磁能量交換的不穩(wěn)定工作狀態(tài)，保證黔城變向220kV變壓器充電時勵磁功率滿足要求，應(yīng)最先開啟1號機和3號機為線路充電，等黔城變和110kV線路達(dá)到了正常的充電狀態(tài)，帶負(fù)荷之前關(guān)閉1號機，保持單機運行。

（3）單機對側(cè)黔城變及其負(fù)荷運行，可靠性不強，電壓、頻率的波動比正常運行工況下要大一些，有可能會危及機組的安全穩(wěn)定。但綜合考慮各方面因素，鑒于電廠為電網(wǎng)“黑啟動”電源，應(yīng)盡量降低切機頻率。

6 結(jié)束語

本文對A地水電廠概況、黑啟動過程、單機帶孤網(wǎng)負(fù)載存在的問題進(jìn)行了分析，著重闡述對于優(yōu)化孤網(wǎng)運行效果的幾點見解。由此可見，A水電廠發(fā)電機組雖然已經(jīng)具備黑啟動帶小電網(wǎng)運行的能力。然而，發(fā)電機組孤網(wǎng)運行是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，要相關(guān)人員要高度負(fù)責(zé)，及時掌握和運用新工藝、新方法，根據(jù)負(fù)荷情況和設(shè)備實際情況做好孤網(wǎng)運行的各項準(zhǔn)備和測試工作，為小電網(wǎng)運行的安全、穩(wěn)定奠定基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

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收稿日期：2018-3-15

作者簡介：馬廣德（1986-），男，助理工程師，主要從事水電集控運行工作。