西寺坪水电站黑启动应急处置分析_唐楚杰.pdf

2023 年第 3 期2023 Number 3水电与新能源HYDOPOWE AND NEW ENEGY第 37 卷Vol37DOI:10 13622/j cnki cn42 1800/tv 1671 3354 2023 03 012收稿日期:2022 04 01作者简介:唐楚杰，男，工程师，主要从事水电站安全生产方面的工作。西寺坪水电站黑启动应急处置分析唐楚杰，高城建(湖北清江水电开发有限责任公司，湖北 宜昌443000)摘要:西寺坪水电站是华中电网的重要黑启动电源点之一，在华中电网发生系统性事故造成隔河岩水利枢纽交流电源消失时，西寺坪水电站在没有厂用交流电源的情况下，水电站生产人员按照预先黑启动的准备工作、机组选择、机组启动等科学、有效的应急处置措施，快速实现机组手动开机发电运行，进而恢复隔河岩水电厂厂用交流电源，逐渐扩大系统恢复范围，最终实现整个系统的恢复。关键词:西寺坪水电站;黑启动;应急处置中图分类号:TV737文献标志码:B文章编号:1671 3354(2023)03 0046 03Emergency esponse for Black Start of Xisiping Hydropower StationTANG Chujie，GAO Chengjian(Hubei Qingjiang Hydroelectric Development Co，Ltd，Yichang 443000，China)Abstract:Xisiping Hydropower Station is one of the most important black start power sources in Central China powergrid The emergency response for black start of Xisiping Hydropower Station when a systematic accident occurred in Cen-tral China power grid is introduced The accident caused the loss of the AC power supply of Geheyan Hydropower Sta-tion In the absence of the auxiliary AC power supply，production personnel of Xisiping Hydropower Station quickly andsuccessfully accomplished the manual startup and power generation of the units following the scientific and effective e-mergency response measures including the black start preparation，unit selection，and unit startup Then，the auxiliaryAC power supply of Geheyan Hydropower Station was restored The recovery range of the power system expanded and fi-nally the entire system was recoveredKey words:Xisiping Hydropower Station;black start;emergency response西寺坪水电站位于宜昌市长阳土家族自治县境内，系清江隔河岩水利枢纽保安自备电站，电站分为级和级两级电站，各装设 3 台单机容量为 0 55 MW混流式卧式水轮发电机组，级电站的尾水池既是级电站的压力前池，又是隔河岩水电厂机组技术供水主用水池。两级电站的主要任务是为隔河岩水电厂(4 300 MW)提供 6 kV 厂用电保安电源。2004 年，西寺坪水电站被华中网局确定为华中电网重要“黑启动”电源点。1电站配置情况1)配电系统。6 kV 厂用电系统采用单母线分段接线方式，常规运行方式下两段母线联络运行，1、2、4号机组接入 6 kV段母线，3、5、6 号机组接入 6 kV 段母线，频率电压稳定控制装置投入。2)直流系统。直流系统设有两段直流母线及两组蓄电池。常规方式下，两组直流蓄电池组并列运行，经估算，西寺坪水电站直流系统在厂用交流电源消失的事故情况下，可保证正常供电 10 h 左右。3)调速系统。机组调速系统选用数字式电液调速器，控制方式分为“自动”、“电手动”和“机手动”。经试验，西寺坪水电站机组调速器在电手动模式下开机至额定转速所需的最小油压起始值为 1 8 MPa，且综合考虑液压部分的密封性及保压性等因素，在压力油泵失去交流电源的情况下，应急人员在事故发生2 h之内恢复厂用电源，黑启动成功率较大1。64唐楚杰，等:西寺坪水电站黑启动应急处置分析2023 年 3 月在纯机械手动模式下，可通过人为控制机械开限手轮，改变导叶大小，实现机组开机运行，但因螺纹伺服机构操作难度大、调节精度差，此方式只作为最极端情况下的选择2。4)轴承油系统。机组轴承冷却采用油冷内循环方式，不受厂用电源消失影响。5)排水系统。西寺坪级电站渗漏排水采用自流排水方式，站内排水不受厂用电源消失影响，不存在水淹厂房风险。6)进水阀。机组进水阀均为电动阀，厂用交流电源消失后，进水阀将无法进行启闭操作。2应急处置步骤21准备工作接电网调度机构执行黑启动指令后，应急操作人员前往高压开关室，确认站内 6 kV 厂用电系统失压后，现地手动断开机组出口开关、线路开关及负荷开关，检查 6 kV 母联开关在合闸位置，以保证单台机组黑启动成功后，可直接恢复西寺坪水电站 6 kV 厂用电。随后前往直流室，断开频率电压稳定控制装置电源。西寺坪级电站主厂房平面见图 1。图 1西寺坪级电站主厂房平面图22机组选择应急操作人员前往主厂房，迅速检查西寺坪级站各机组状态，根据机组状态确定首台手动启动机组。选用机组必须满足的条件:1)机组进水闸阀在全开位置;2)调速器压力油罐油压不低于 1 8 MPa;3)机组前、后导轴承油槽油位正常;4)机组轴承冷却水水压在 1 5 2 0 MPa;5)机组调速系统、励磁系统、保护装置直流电源供电正常，功能指示灯正常;6)无其他明显故障。在满足上述条件的基础上，优先选择压力油罐压力较高且处于空转态的机组3。23机组启动下面以停机态机组为例，空转态机组直接从第 6)项开始操作。1)检查机组制动风闸位置，若该机组风闸在投入位置，应在操作柜内手动关闭自动进气阀，打开排气阀，确保制动撤除;2)将该机组调速器压力油罐上电接点压力表的事故低油压动作值调至零位;3)在调速器电调柜操作面板上控制旋钮切至“现地、电手动”位置;4)操作调速器模拟屏，将 A、B 机主操作画面中的气开限设置为“35%”，防止因操作不当导致的机组过速;74水 电 与 新 能 源2023 年第 3 期5)操作调速器电调柜面板上“减少、增加”旋钮，逐步增加导叶开关，时刻观察机组频率，待机组频率达到45 Hz 左右时，将调速器控制把手切至“自动”，观察机组频率稳定在 50 Hz 左右;6)合上该机组励磁灭磁开关;7)合上该机组出口开关;8)起励，按下“建压令”按钮，调整机端电压至6 3 kV。24全面恢复1)检查6 kV 母线电压恢复正常后，逐步恢复西寺坪级站站内 0 4 kV 厂用电系统;2)检查各机组调速器压力油泵、励磁系统、调速系统等重点部位交流电源已恢复正常;3)将运行机组的调速器压力油罐事故低油压动作值恢复至“1 7 MPa”位置;4)打开尾水池旁通阀，为隔河岩水电厂及西寺坪级站恢复运行做好准备;5)主站远方控制开启西寺坪级站另外 2 台机组;6)西寺坪级站 3 台机组发电运行，且尾水池水位在 3 0 m 以上后，汇报隔河岩水电厂，已具备送电条件;7)隔河岩水电厂6 kV 厂用电恢复，机组具备开机发电条件;8)根据调度指令，逐渐扩大系统恢复范围，最终实现整个系统的恢复。3注意事项1)在选择首台手动启动机组时，为尽量争取时间并减少调速器油压消耗，应优先选择空转态机组，其次选择停机态机组，而不应选用正处于停机流程中的不定态机组4。2)因西寺坪水电站直流系统、高压配电系统等设备均装设于级电站厂房内，且考虑到两级电站之间的上下级供水关系，黑启动操作时应优先考虑启动级电站机组，成功恢复站内厂用电源后，再启动级电站机组。3)在黑启动过程中，因孤立电网的容量较小，频率、电压可能会出现大幅波动的情况，故在准备工作中应退出频率电压稳定控制装置，以防该装置动作导致黑启动失败。4)在首台机组启动操作时，因全厂交流电源消失，调速器油泵无法启动，调速器油压将持续降低，为避免在机组启动过程中触发机组“事故低油压”的水机保护动作，导致机组事故紧急停机，应将事故低油压动作值调至零位。5)因西寺坪水电站调速器电调部分采用 A、B 两套 PLC 冗余配置，故在修改电气开限值时应在两套内均完成该操作。6)机组手动启动操作过程中，要密切观察机组转速情况，判断转速变化趋势，干脆利落的完成开机操作，应避免频繁操作耗费有限的油压，错过黑启动最佳时机，更 要 防 止 因 操 作 不 当 导 致 机 组 过 速 情 况发生5。7)站内0 4 kV 厂用电系统恢复过程中，应遵循先重要负荷后不重要负荷的原则，特别是桥机、空压机等启动电流较大且不影响机组运行的负荷，应在站内交流电源全面恢复后再投入运行。8)黑启动电厂应定期组织黑启动实战应急演练活动，真实模拟事故全过程应急处置流程，提高应急人员在紧急情况下妥善处置事故的能力，并制定具有针对性、实用性及可操作性的应急预案。9)应急演练中，可根据厂房设备布置情况，结合应急操作步骤及要点，测算优化应急人员行动路线，以节省设备间的行走时间，实现最短时间的电力恢复。4结语本文以西寺坪水电站黑启动应急处置为示例，从黑启动准备工作、机组选择、机组启动、全面恢复等方面进行详细分析，并对处置过程中的关键技术要点进行梳理，对同类型水电站生产人员在应对全站失压时做到迅速、有序的妥善处置具有一定借鉴意义。参考文献:1 杨占财 小峡水电站黑启动预案编制及现场试验J 水电与新能源，2013(1):54 56 2 余明明，李辉，汪林，等 大型水电机组调速系统黑启动流程设计与实现J 水电与新能源，2021，35(8):48 51 3 赵亮，张义愿 乌东德电厂黑启动机组比选 J 水电与新能源，2020，34(12):13 15，27 4 于远鹏，刘学，候飞，等 二滩水电站黑启动监控流程化研究 J 水电与新能源，2018，32(3):10 12 5 郑涛，田祚堡，朱莹莹 巨型水力发电厂黑启动的研究与实践 J 水电与新能源，2021，35(3):29 3284