黑麋峰抽水蓄能电站黑启动可行性试验
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摘要：随着电网技术的发展,特高压电网建设将全面开展,电网安全问题变得尤为重要。对黑启动方案进行验证对于保证电网安全运行具有重要意义。本模拟旨在模拟黑麋峰电站全站停电时，验证由柴油发电机带1#机组自用电及部分公用负荷启动1#机并网运行的可行性。
Abstract: With the technique development of the power grid, the constructions of extra-high voltage power grid will start rapidly across the aboard, and the safe and stable operation of the power grid becomes very important. Black-start scheme is one of the programs to realize the above requirements. It has important significance to validate the Black-start scheme for the safe operation of the power grid. In this paper, the scheme aims at simulating the Heimifeng PSPS all blackout, verifies the feasibility by diesel generator with 1 # unit for electricity and part of the public load startup 1 # unit operation feasibility.
关键词：黑启动；可行性；柴油发电机
Keywords: Black-startfeasibilityDiesel generator
中图分类号： TB857 文献标识码： A
1.引述
黑麋峰抽水蓄能电站位于湖南省长沙市望城县桥驿镇境内，电站为洞内式厂房，安装4台300MW的可逆式机组，总装机容量1200MW，以1回500kV出线接入湖南电网，四台机组于2010年10月全部投产。电站主要担负湖南及华中电网的调峰、填谷及事故备用等任务。因洞内式厂房、单回出线，当电网故障或黑沙线跳闸，黑麋峰电站全厂停电时，极有可能发生水淹厂故或设备损坏事故。
因此，研究黑麋峰电站黑启动能力，对及时恢复电站厂用电，防止水淹厂房，保证湖南负荷中心电网安全稳定具有重要意义。本文主要探讨在厂用电完好的情况下，模拟在全厂停电，用柴油发电机带辅机启动1#机组，从而验证黑麋峰电站“黑启动”的可行性。
2.黑麋峰电站厂用电情况介绍
2.1主接线方式
黑麋峰电站发变组采用单机单变扩大联合单元接线方式，由两个高压开关连接至500kV单母线，通过一回输电线路送至湖南省长沙市沙坪变电站，如图所示：
2.2厂用电接线方式
黑麋峰电站厂用电从三个方面取得，2台高厂变分别挂在1#、3#主变低压侧，另外通过一回外来10kV线路接至2SM，正常时分段运行，21B、23B高压厂变分别带1SM、3SM，外来电源带2SM空载运行。另外，加装一台柴油发电机可向2SM供电，在紧急情况下可以通过柴油发电机来实现黑启动。如图所示：
3 .黑麋峰电站黑启动需考虑的问题
3.1机组启动必需保证辅机交流电源正常，且所有交流电机、交流供电设备总功率应不大于柴油发电机总功率；
3.2黑麋峰电站机组出口的隔离开关为交流电机操作，要保证出口隔离开关操作电源；
3.3黑启动应考虑地下厂房的照明问题；
3.4黑启动应保证蓄电池容量足够支持至直流系统交流电源恢复，并满足机组直流启励要求；
3.5黑启动时还应考虑整个电站的安全问题，防止水淹厂房；
3.6黑启动时间不应超过监控系统UPS供电时间；
3.7机组启动流程优化，正常机组启动时需要两台技术供水泵均正常，但黑启动时只有一台技术供水泵可用，需对二次回路进行短接。
4.黑启动负荷分析
4.1交流电源分析
机组辅机及公用设备相关参数：
设备名称 额定功率 (kW) 设备名称 额定功率 (kW)
调速器压油泵 55 非同步导叶油泵 22
球阀压油泵 55 高压油泵 16
技术供水泵 132 渗漏泵 264
水导油泵 22 漏油泵 1.5
主变冷却器油泵 3 控制柜用电（估算） 4
主变增压泵 3 粉尘吸收装置 2.2
2台变压器损耗 3 照明用电功率（估算） 66
交流负荷按黑启动时最大方式考虑，所有辅机总功率为579.7kW，加上照明用电、变压器损耗，共648.7kW，远小于柴油发电机1200kW容量，所以柴油发电机能满足我厂全黑启动的要求。
4.2直流电源分析：
地下厂房蓄电池是容量为1500AH，正常情况下，直流输出电流为16A，如果交流电源消失，蓄电池能单独供电93小时，考虑到机组启动时需直流起励，蓄电池供电时间会减少，但依据蓄电放电试验数据，（放电电流150A，放电10小时后，电压仍有200V）可以支持到起励完成。GIS蓄电池容量为400AH，平时输出电流为1.5A，上库蓄电池容量为200AH，平时输出电流基本为0A，均能保证设备正常工作；监控系统由UPS供电，正常负荷下，能维持4-5小时，可以满足黑启动时监控系统用电。
5.试验的基本思路
本试验以黑麋峰电站1#机组黑启动为例。试验前先将厂用电10kV倒换置Ⅲ段运行，然后将黑启动机组的所有负荷及黑启动时的公用负荷均转移至柴油发电机供电，同时启动机组辅机及公用设备，验证黑启动时柴油发电机带负荷能力，完成后开1#机发电方向至励磁投入，当电压频率满足并网条件后发令停机，恢复厂用电正常运行。
6.试验具体步骤
6.1 将10KV厂用电运行方式倒换至试验要求方式；
6.2 将1#机调速器、球阀压油泵压油泵控制方式切至“切除”位置，适当排出调速器、球阀压油槽内压力油；将渗漏集水井水位抽至尽可能低；
6.3 启动柴油发电机，合上柴油发电机出口开关，用柴油发电机带10KV Ⅱ段母线运行正常；；
6.4用10KVⅡ段联络Ⅰ段运行，对渗漏泵、1#机组自用电、照明负荷送电；
6.5恢复公用配电柜两台渗漏泵电源（公用配电柜上其他负荷开关全部拉开），恢复1#机组所有辅机电源及部分照明电源；
6.6手动同时启动1#机机组辅机，并依次启动2台渗漏泵，检查柴油机带负荷运行情况，并做好记录；如果一切正常，则切停辅机，并将1#机辅机控制方式切至“自动”位置；
6.7复归1#机告警信号，合上1#机励磁系统直流起励电源开关；
6.8发1#机组发电工况开机令，当1#机转速升至额定转速、励磁投入、发电机定子电压升至额定后（不并网）即发停机令停机；
6.9停柴油发电机，恢复厂用电正常运行方式。
7.关于黑麋峰电站黑启动的几点想法
7.1现阶段，黑麋峰电站黑启动方式只能是通过柴油发电机带辅机进行，无法达到全黑启动，主要问题是高压顶起油泵设计为两台交流油泵，没有直流泵；
7.2黑启动过程中如果出现柴油发电机过负荷的情况，可适当减带负荷，如渗漏泵、部分照明等；
7.3机组黑启动对电站运行人员的素质提出了更高的要求，因此，应定期进行黑启动事故演练，熟练地掌握黑启动操作并提高应变能力，以缩短运行操作时间，保证黑启动成功。
8.结束语
黑麋峰电站从投产以来还未进行过黑启动试验，此试验只是为真正黑启动试验所做的前期工作，该试验虽验证了黑麋峰电站黑启动的可行性，但要保证电站黑启动的成功，还有许多后续工作需要考虑，比如机组启动后如何恢复厂用电、蓄能机组带小负荷是的稳定性问题、如何向黑沙线送电的问题等。因此，今后需学习黑启动成功蓄能电站的经验，提高黑启动的处理能力，保证紧急情况时黑启动的成功率及实效性。
作者简介：
祝加勇（1984—），男，湖北咸宁人，助理工程师，黑麋峰抽水蓄能有限公司运维分场，主要从事蓄能电站发电运行工作，