浅述宜兴抽水蓄能电站黑启动过程

宋晋红，蒋明君，徐伟

(华东宜兴抽水蓄能有限公司，江苏　宜兴　214205)

【摘　要】　介绍了江苏宜兴抽水蓄能电站功能，详细介绍了宜兴电站机组电站侧黑启动范围、内容、准备和过程，证明了江苏宜兴抽水蓄能电站机组具有可靠且快速的黑启动功能。最后提出了黑启动试验过程的注意事项。

【关键词】　黑启动;方案;抽水蓄能

0　引言

江苏宜兴抽水蓄能电站(以下简称电站)位于江苏省宜兴市西南郊约10km的铜官山区，距上海、无锡、常州分别为200km、75km和71km。电站总装机容量为1000MW，以2回约6km的500kV出线接入岷珠变，在电网中承担调峰、填谷、调频、调相和事故备用等任务。电站共装设有4台蓄能机组，采用一机一变的组合单元接线，电站为苏南电网500kV电压等级黑启动电源点，设计上4台机组均具备黑启动电源功能。

电站于2010年开展了电站侧机组黑启动试验，2013年开展了电网联合黑启动试验，验证了电站黑启动预案的可行性。2015年，电力调度中心要求电站每年开展一次站内黑启动试验并运行30min。

1　黑启动试验

电站根据前几次黑启动试验情况和电力调度中心要求，制定了电站黑启动试验执行手册和站内黑启动试验方案并进行了验证，本文以电站2015年3号机组电站侧黑启动试验为例，简要描述宜兴电站电站侧黑启动试验过程。

1.1　试验范围

试验范围为试验机组、黑启动柴油机、直流系统以及与机组相关的公用系统。

1.2　试验内容

试验内容如下:

(1)监控黑启动顺控流程测试。

(2)黑启动过程黑启动柴油机功能验证。

(3)厂用电的倒闸操作，400V厂用电黑启动功能验证。

(4)机组零起升压试验。

(5)试验机组停机过程。

1.3　试验前准备

试验前准备如下:

(1)强制黑启动启动预条件信号，使机组满足黑启动前条件，并做好记录。

(2)检查3号机换相隔离开关五极在分位并锁上。

(3)检查1号柴油发电机至3号机组自用配电盘正常。

(4)检查地下厂房电梯锁上。

(5)上下库水位满足机组启动要求，1号～4号机组停机备用。

(6)柴油发电机柴油储量充足，柴油机运行各项参数需满足规定要求，能保证长时间不间断运行。

(7)2号上库和下库检修闸门以及3号机组尾闸处于开启状态。

(8)召开黑启动试验准备会，对全体参加试验人员进行安全技术交底。

(9)检查全厂试验区域的通信正常，列出现场固定电话号码和试验人员手机号码。

(10)检查照明系统，特别是事故照明系统是否运行正常。

(11)试验前试验机组厂用电系统接线图见图1，具体完成操作如下:

1)确认1号、2号、4号机自用盘Ⅱ母进线断路器(保安配电侧)均在分位并在隔离位置。

2)确认全厂所有保安配电柜切换装置均投自动。

3)检查确认保安配电盘3个断路器[保安配电盘进线断路器(公用配电侧)，保安配电盘进线断路器(柴油机侧)保安配电盘1号～4号机自用盘II母电源断路器]均在工作位置并在“Auto”方式。

4)确认3号机自用盘在分段运行，4个断路器[3号机自用盘Ⅰ母进线断路器，3号机自用盘Ⅱ母进线断路器(公用配电侧)，3号机自用盘母联断路器，3号机自用盘II母进线断路器(保安配电侧)]均在工作位置并在“Auto”方式。

5)远方分开保安配电盘进线断路器(公用配电侧)。

6)确认保安配电盘进线断路器(公用配电侧)在分位，并摇至隔离位置。

7)现地合上保安变高压断路器。

8)检查确认保安变高压断路器在合位。

9)检查1号柴油发电机断路器在工作位置

10)检查确认3号机自用盘Ⅰ母进线断路器在合位。

11)检查确认3号机自用盘Ⅱ母进线断路器(公用配电侧)在合位。

1.4　试验过程

1.4.1　辅助系统启动

辅助系统启动过程如下:

(1)地下厂房LCU03选择黑启动工况，启动1号柴油发电机。

(2)3号机组启动黑启动单步顺控流程。

(3)远方启动1号柴油机。

(4)确认柴油机运行正常。

(5)顺控选择保安配电盘为“remote”控制方式。

(6)顺控合上1号柴油发电机断路器。

(7)确认1号柴油发电机断路器在合位。

(8)确认保安配电盘进线断路器(公用侧)在分位。

(9)顺控合上保安配电盘进线断路器(柴油机侧)。

(10)确认保安配电盘进线断路器(柴油机侧)在合位。

(11)确认保安段400V电压正常。

(12)顺控选择3号机自用盘为“remote”控制方式，备自投退出。

(13)顺控分开3号机自用盘I母进线断路器。

(14)确认3号机自用盘I母进线断路器在分位。

(15)顺控分开3号机自用盘II母进线断路器(公用配电侧)。

(16)确认3号机自用盘II母进线断路器(公用配电侧)在分位。

(17)确认3号机自用盘母联断路器未合闸。

(18)顺控合上保安配电盘1号～4号机自用盘II母电源断路器。

(19)确认保安配电盘1号～4号机自用盘II母电源断路器在合位。

(20)顺控合上3号机自用盘II母进线断路器(保安配电侧)。

(21)确认3号机自用盘II母进线断路器(保安配电侧)在合位。

(22)顺控合上3号机自用盘母联断路器。

(23)确认3号机自用盘母联断路器在合位。

(24)确认机组自用盘电压正常。

(25)检查3号机球阀压力油罐压力正常。

(26)检查3号机调速器压力油罐压力正常。

(27)确认3号主变运行正常。

(28)验证柴油机带负荷运行正常。

1)手动启动3号机1号技术供水泵。

2)检查柴油机运行正常。

3)手动启动3号机2号技术供水泵。

4)检查柴油机运行正常。

5)技术供水泵运行3min后，手动停下3号机1号、2号技术供水泵。

1.4.2　机组启动

机组启动过程如下:

(1)顺控启动调速器油系统。

(2)顺控启动球阀油系统。

(3)顺控启动冷却水系统。

(4)顺控启动高顶油泵。

(5)顺控投机械制动。

(6)顺控退出导叶锁定。

(7)顺控合PRD在发电方向。

(8)强制信号3号机组换相隔离开关合于发电方向。

(9)现场确认3号机组换相隔离开关本体在分位。

(10)顺控退机械制动。

(11)顺控投同期合断路器。

(12)顺控开球阀。

(13)顺控送启动命令到电调。

(14)升转速到90%，顺控停高顶油泵。

(15)从监控画面设电压值(额定值15.75kV)，励磁根据设定值手动控制电压，进行零起升压。

(16)检查电压等各项参数正常，机组稳定运行30min。

(17)汇报省调宜兴电站3号机组黑启动试验情况，根据调度令停机。

1.4.3　机组停机

机组停机过程如下:

(1)利用电气跳闸按钮停3号机组。

(2)注意高顶，技术供水及油泵的工作情况。

(3)检查3机组，确保其进入停机稳态。

1.4.4　400V厂用电恢复

400V厂用电恢复过程如下:

(1)监控远方分开1号～4号机自用盘II母电源断路器(保安侧)。

(2)确认1号～4号机自用盘II母电源断路器(保安侧)在分位。

(3)监控远方分开保安配电盘进线断路器(柴油机侧)。

(4)确认保安配电盘进线断路器(柴油机侧)在分位。

(5)监控远方分开1号柴油发电机断路器。

(6)确认1号柴油发电机断路器在分位。

(7)监控远方停止1号柴油机。

(8)确认1号柴油机停机正常。

(9)将保安配电盘进线断路器(公用配电侧)摇至工作位置。

(10)监控远方合上保安配电盘进线断路器(公用配电侧)。

(11)确认保安配电盘进线断路器(公用配电侧)在合位。

(12)监控远方选择保安配电盘为“local”控制方式。

1.4.5　设备恢复至正常运行方式

设备恢复至正常运行方式如下:

(1)恢复监控系统强制信号。

(2)检查厂用电各设备已恢复至原状态并运行正常。

(3)检查3号主变运行正常。

(4)进行3号机组SCP启动验证机组已恢复正常，运行正常后停机。

2　黑启动试验事故预想

(1)3号机黑启动发电，机端电压不超过额定电压的105%。

(2)黑启动过程中出现危机人身及设备的紧急情况，立刻紧急停机。

(3)黑启动过程如有异常，应及时向黑启动试验领导小组进行汇报。

(4)3号机运行期间，密切监视机组频率、机端电压变化情况，如发生控制失控现象，立刻进行紧急停机操作。

(5)3号机运行期间，其负荷率较低，需密切监视机组在低负荷状态的稳定性，如瓦温、振动等有异常，应立刻向黑启动试验领导小组进行汇报。

(6)试验期间机组中间层、水机层现场要有专业人员时刻注意高顶和油泵的运行情况，如有异常立刻进行紧急处理。

(7)如有危及机组安全紧急事故发生，应立刻进行紧急停机。

(8)黑启动试验过程中，如柴油机发生停机故障，则需要立刻采取措施恢复3号机组自用变供电，保证机组安全停机。

(9)柴油机停机后，并需要查明故障原因，方可继续启动试验，避免事故的进一步扩大。

3　试验总结

(1)电站的柴油发电机及站用电系统能够符合电站黑启动的要求，在试验中柴油发电机的出口电流峰值为14.78A，对应的负荷为256kW。柴油发电机的额定负载为600kW，柴油机能够满足黑启动机组运行。

(2)3号机黑启动运行时机端电压保持在15.75kV，机组稳定运行35min后停机，3号机黑启动试验中，各重要时间节点表见表1。可以看到在熟悉流程的情况下，一台机组的黑启动时间(从柴油机启动开始)可控制在10min左右。

4　结语

此次黑启动试验的成功证实了机组自用盘失去厂用电供电，励磁系统失去交流供电的情况下，宜兴电站的抽蓄机组具备快速、可靠的黑启动性能。结合宜兴电站历次黑启动试验，针对黑启动试验，作者提出以下建议:

(1)试验前准备工作要充分，每项工作均应检查到位。

(2)黑启动过程是在系统失电情况下进行的，而实际试验过程中，该条件较难达到，故需提前梳理相关条件，做好强制信号的准备以及事故预想。

(3)柴油发电机运行要稳定，其空载运行和负载运行实际情况并不一致，在试验前应进行柴油发电机带负荷运行验证，特别是其带负荷时负荷扰动对柴油发电机的影响。

(4)辅助设备、站用电设备运行要可靠，可将与黑启动回路相关的厂用电回路动作结合柴油机定期带负荷运行试验开展。

(5)做好试验设备与运行设备的隔离，特别是隔离点必须检查到位。

(6)做好全事故预想，尽可能全地考虑试验过程中可能出现的问题，拟定最简便最易实施的处置措施。

参考文献:

[1]王喜志.广州蓄能水电厂黑启动试验分析[J].电网技术，2006(S1):58-61.

[2]张光宇.浅析十三陵蓄能电厂机组黑启动[J].水利电力科技，2009(3):26-30.

作者简介:

宋晋红(1962—　)女，大专，工程师，从事抽水蓄能电站技术管理工作。E-mail:jinhong-song@ sgxy.sgcc.com.cn

蒋明君(1981—　)，男，本科，工程师，从事抽水蓄能电站电气设备技术管理工作。

徐　伟(1977—　)，男，本科，工程师，从事抽水蓄能电站技术管理工作。