界竹口水電廠黑啟動的分析與試驗

孫林旭

（永泰大樟溪界竹口水電有限公司）

1 電站概況

電站位于大樟溪干流中下游，是以發(fā)電為主的中型水利樞紐，距下游縣城12.5km，集水面積3441km2，為大樟溪干流水電規(guī)劃梯級中的第五級。右岸有國道通過，交通便利。

電站條件較好，地理位置適中，距負(fù)荷中心較近，工程規(guī)模適中，各種技術(shù)指標(biāo)比較優(yōu)越。

工程樞紐建筑物由擋水壩、溢流壩、河床式廠房、開關(guān)站組成。屬三等工程，主要建筑物攔河壩、發(fā)電廠房、開關(guān)站等均為三級建筑物。各建筑物的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)按50年一遇洪水重現(xiàn)期設(shè)計，500年一遇洪水重現(xiàn)期校核，下游防沖消能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)為30年一遇重現(xiàn)期。溢流壩位于主河床，廠房位于溢流壩段和右岸擋水壩段之間，110kV開關(guān)站布置在廠房右側(cè)下游120m左右的山坡上，面積20m×52m。布置兩回進(jìn)線，兩回出線。

2 電站黑啟動的條件分析

2.1 水輪發(fā)電機組

2.1.1 水輪發(fā)電機組概況

水輪發(fā)電機組是水電站生產(chǎn)電能的主要動力設(shè)備。電站共有兩臺水輪機，均為軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機。

2.1.2 水輪機發(fā)電機組技術(shù)參數(shù)

（1）水輪機主要技術(shù)參數(shù)（見表1）

（2）發(fā)電機主要技術(shù)參數(shù)（見表2）

表2 發(fā)電機主要技術(shù)參數(shù)

（續(xù)）

2.2 微機勵磁裝置

2.2.1 勵磁裝置概況

勵磁系統(tǒng)是維持發(fā)電機端電壓穩(wěn)定的設(shè)備，當(dāng)發(fā)電機負(fù)荷發(fā)生變化時，通過調(diào)節(jié)磁場的強弱來恒定機端電壓。合理分配并列運行機組之間的無功。

2.2.2 勵磁系統(tǒng)的起勵模式

1）殘壓起勵：發(fā)電機有足夠剩磁，保證施加在可控硅整流橋陽極的電壓達(dá)到20～30V或更高，勵磁系統(tǒng)可實現(xiàn)殘壓起勵，按照設(shè)定的電壓給機組建壓。

2）初勵電源起勵：發(fā)電機升壓時，勵磁系統(tǒng)通過起勵回路將外部起勵電源輸入勵磁繞組，實現(xiàn)起勵。

2.2.3 勵磁裝置運行規(guī)定

調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)模式有恒機端電壓（自動）、恒勵磁電流（手動）、恒無功功率、恒功率因數(shù)。

（1）運行操作

起勵前應(yīng)滿足條件：“殘壓起勵”功能投退可進(jìn)入“其他設(shè)置”畫面進(jìn)行選擇。

（2）勵磁投入

①磁場斷路器合閘。②自動勵磁投入，發(fā)電機將在5～20s內(nèi)建壓?，F(xiàn)地手動起勵要求方式人工按調(diào)節(jié)器觸摸屏上的“起勵”按鍵并至少保持5s以上。③通過增磁／減磁操作，調(diào)整發(fā)電機電壓，系統(tǒng)準(zhǔn)備同期。④系統(tǒng)和發(fā)電機同期后，合發(fā)電機斷路器。⑤通過增磁／減磁命令，調(diào)整無功到期望值。

（3）勵磁切除

①減無功、減有功、跳發(fā)電機斷路器。②勵磁切除，機端電壓降為零。③磁場斷路器切除（如需要）。

2.3 同期裝置

機組出口同期裝置，如表3所示。

表3 機組出口同期裝置

（續(xù)）

2.4 調(diào)速器

2.4.1 調(diào)速器概況

能使水輪發(fā)電機組自動或手動快速啟動，適應(yīng)電網(wǎng)負(fù)荷的增減，正常停機或緊急停機的需要。水輪發(fā)電機組在電力系統(tǒng)中并列運行時，調(diào)速器能自動承擔(dān)預(yù)定的負(fù)荷分配，使各機組能實現(xiàn)經(jīng)濟運行。能滿足轉(zhuǎn)槳式水輪機雙重協(xié)聯(lián)調(diào)節(jié)的需要。

2.4.2 調(diào)速器技術(shù)參數(shù)

（1）調(diào)速器技術(shù)參數(shù)（見表4）

表4 調(diào)速器技術(shù)參數(shù)

（2）油壓裝置技術(shù)參數(shù)（見表5）

表5 油壓裝置技術(shù)參數(shù)

2.4.3 調(diào)速器運行規(guī)定

調(diào)速器基本運行方式分為：自動運行、電手動運行和機手動運行。

（1）電手動運行

將導(dǎo)葉控制方式切為“電手動”，可對導(dǎo)葉進(jìn)行“增加”、“減少”操作，輪葉同樣也可以進(jìn)行“手動”、“自動”切換操作，但輪葉一般宜在“自動”位置，若輪葉在“手動”位置，應(yīng)按協(xié)聯(lián)要求調(diào)整輪葉角度（檢修可不按協(xié)聯(lián)要求）。

（2）油壓裝置運行方式

油壓裝置運行方式分為自動運行方式和手動運行方式。

（3）電手動開機

1）機組具備開機條件。

2）投入機組主供水，檢查各部水壓合格。

3）將調(diào)速器面板“遠(yuǎn)方／現(xiàn)地”選擇開關(guān)切至“現(xiàn)地”位。

4）將“導(dǎo)葉控制模式”切換開關(guān)切至“電手動”位。

5）檢查觸摸屏主頁面顯示“電手動工況”、“導(dǎo)葉電手動”。

6）在觸摸屏主頁面上選擇“主操作”按鈕。

7）在打開的頁面中選擇“電氣開度限制調(diào)整”框。

8）在彈出的對話框中輸入操作需要的電氣開度限制值，按“Ent”鍵確認(rèn)。如果取消電氣開度限制值則輸入“0”，按“Ent”鍵確認(rèn)。

9）操作“開度給定控制”開關(guān)“增加”則打開導(dǎo)葉，并監(jiān)視各參數(shù)情況。

10）操作“開度給定控制”開關(guān)“減少”則關(guān)閉導(dǎo)葉，并監(jiān)視各參數(shù)情況。

11）手動“增加”導(dǎo)葉開度至10%，使機組平穩(wěn)升速，最終將機組轉(zhuǎn)速升至95%額定轉(zhuǎn)速（或頻率48.5Hz），將調(diào)速器達(dá)到“自動”，使得機組自動跟蹤并穩(wěn)定在額定轉(zhuǎn)速。過程中應(yīng)注意觀察機組轉(zhuǎn)速，防止過速。

2.5 氣系統(tǒng)

2.5.1 中壓氣系統(tǒng)

用于調(diào)速系統(tǒng)建壓。壓油罐容積中的30%～40%是透平油，60%～70%是壓縮空氣，由中壓氣系統(tǒng)提供。由于壓縮空氣具有彈性、可貯存壓能，所以能保證和維持調(diào)節(jié)系統(tǒng)所需的工作壓力。壓油罐內(nèi)壓縮空氣的質(zhì)量要清潔、干燥。

2.5.2 低壓氣系統(tǒng)

（1）制動供氣

在停機過程中，當(dāng)機組轉(zhuǎn)速小于20%Ne時，需要用壓縮空氣通入制動閘，強迫機組停止轉(zhuǎn)動?？諝鈬鷰Ч猓簷C組檢修或頂蓋漏水量較大時，需要對水導(dǎo)軸承檢修密封圍帶充氣。

（2）空氣圍帶用氣

用氣量較小，一般不需要設(shè)置專用設(shè)備，故從廠內(nèi)低壓空氣系統(tǒng)引用。根據(jù)廠情況，空氣圍帶的壓力規(guī)定為0.4～0.6MPa。

2.5.3 氣系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)

氣系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)如表6、表7所示。

表6

表7

2.5.4 氣系統(tǒng)運行方式

1）中壓氣系統(tǒng)運行方式：壓力下降至3.6MPa，工作壓氣機啟動；壓力上升至4.0MPa，壓氣機切除；壓力上升至4.6MPa，發(fā)壓力過高報警信號；安全閥開啟壓力4.8MPa。

2）低壓氣系統(tǒng)運行方式：壓力下降至0.6MPa，工作壓氣機啟動；壓力上升至0.73MPa，壓氣機切除；壓力上升至0.78MPa，發(fā)壓力過高報警信號；安全閥開啟壓力0.8MPa。

2.6 水系統(tǒng)

2.6.1 水系統(tǒng)概況

1）技術(shù)供水：用于運行時軸承及發(fā)電機冷卻；水輪機主軸密封；深井泵軸承潤滑。

2）廠房排水：將滲漏水排入尾水；檢修時將工作門及尾水門之間的水排至檢修工作面以下。

3）廊道排水：將廊道中滲漏水排入尾水。

2.6.2 水系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)

（1）技術(shù)供水系統(tǒng)設(shè)備參數(shù)，如表8所示。

表8

（2）排水系統(tǒng)

①廠房滲漏。②廠房檢修。③壩體滲漏。

2.6.3 技術(shù)供水運行規(guī)定

1）技術(shù)供水正常運行情況下，全自動濾水器控制箱控制轉(zhuǎn)換開關(guān)在“手動”位置。

2）全自動濾水器控制箱控制電源開關(guān)在“關(guān)”位置。

3）技術(shù)供水濾水器排污閥在全關(guān)位置。

4）技術(shù)供水濾水器進(jìn)水閥全開。

5）技術(shù)供水濾水器出水閥全開。

6）技術(shù)供水電動球閥控制開關(guān)在“自動”位置。

2.7 中低壓配電裝置

配電裝置包括10.5kV系統(tǒng)和0.4kV系統(tǒng)，由斷路器、互感器、避雷器等裝置組成。

1）10.5kV系統(tǒng)中配有6臺真空斷路器，分布在廠房發(fā)電機層，分別是1＃機組出口621開關(guān)、1＃廠變高壓側(cè)623開關(guān)、1＃壩區(qū)變高壓側(cè)625開關(guān)、2＃機組出口622開關(guān)、2＃廠變高壓側(cè)624開關(guān)、備用626開關(guān)

2）400V系統(tǒng)中配有8臺低壓斷路器，分別是1＃廠變低壓側(cè)421斷路器、2＃廠變低壓側(cè)422斷路器、廠用母聯(lián)423斷路器、聯(lián)絡(luò)線424斷路器、1＃壩區(qū)變低壓側(cè)425斷路器、1＃近區(qū)變426斷路器，廠、壩聯(lián)絡(luò)線427斷路器、柴油發(fā)電機出口428斷路器。

3 電站黑啟動方案

3.1 啟動前運行方式

1）10.5kVⅡ段母線帶＃2廠變，送400V母線Ⅱ段；10.5kVⅠ段帶＃1廠變，送400V母線Ⅰ段。

2）＃2主變冷備，＃1、＃2發(fā)電機停機態(tài)。

3）＃2廠變帶400V母線Ⅱ段運行，＃1廠變帶400V母線Ⅰ段運行，＃2廠變低壓側(cè)開關(guān)422開關(guān)合，＃1廠變低壓側(cè)開關(guān)421合，廠用電母聯(lián)423開關(guān)分，聯(lián)絡(luò)線424開關(guān)合，壩區(qū)變低壓側(cè)開關(guān)425分，壩區(qū)用電母聯(lián)427開關(guān)合，近郊變低壓側(cè)開關(guān)426分，柴油發(fā)電機出口開關(guān)428分。

3.2 電站“黑啟動”方案

＃1主變跳閘，造成廠區(qū)停電，啟動“黑啟動”方案，為盡快恢復(fù)廠用電，減少事故處理時間，在保證系統(tǒng)和設(shè)備安全的前提下，以下措施可不待調(diào)度命令，由運行值班人員操作：

1）拉開已停電線路的出口開關(guān)，拉開＃1主變低壓開關(guān)。

2）值長根據(jù)情況做開機帶廠用電措施，盡快恢復(fù)廠用電。

3.3 采用1F機手動開機帶廠用電

3.3.1 確認(rèn)系統(tǒng)已停電，廠用備用電源近郊變亦失去電壓（模擬）

3.3.2 具體操作

1）檢查1F壓油罐油面油壓正常；

2）拉開1F主變高壓側(cè)開關(guān)12A；

3）拉開＃2廠變低壓側(cè)421斷路器；

4）檢查＃2廠變低壓側(cè)421斷路器在“開”位；

5）將＃1機組壓油泵手／自切換開關(guān)切至“0”位；

6）拉開兩臺低壓氣機電源開關(guān)；

7）將兩臺滲漏排水泵手／自切換開關(guān)切至“切”位；

8）解除機組空氣圍帶；

9）手動開啟技術(shù)供水電動閥；

10）手投機組主軸密封潤滑水供水電磁閥；

11）勵磁調(diào)節(jié)器切“遠(yuǎn)控／現(xiàn)地”切換開關(guān)切至“現(xiàn)地”位；

12）勵磁調(diào)節(jié)器切恒電壓運行方式；

13）調(diào)速器導(dǎo)葉切電手動；

14）將調(diào)速器電氣開限開至空載開度；

15）手動拔出鎖定；

16）檢查制動也退出；

17）手動開機；

18）等待機組轉(zhuǎn)速至額定轉(zhuǎn)速的95%時，按啟勵按鈕啟勵；

19）當(dāng)機組轉(zhuǎn)速及電壓額定時，遠(yuǎn)方／現(xiàn)地切換把手切至現(xiàn)地位；

20）同期切換把手切“手動”位（見圖1）；

圖1

21）在機組現(xiàn)地觸摸屏上點任務(wù)欄【控制】輸入密碼1111后再按【無壓合】最后按確定合閘（見圖2）；

圖2

22）監(jiān)視母線電壓及頻率正常后合421開關(guān)；

23）恢復(fù)＃2機組壓油泵手／自切換開關(guān)至自動位；

24）設(shè)專人監(jiān)視機組轉(zhuǎn)速及電壓。

4 結(jié)束語

電廠設(shè)備可靠，滿足啟動條件滿足，能有效在停電狀態(tài)下黑啟動。