盈江县多源水电开发有限公司大盈江四级水电站2号机组黑启动试验方案云南电力技术有限责任公司2015年03月23日盈江县多源水电开发有限公司大盈江四级水电站2号机组黑启动试验方案1 概述水电站黑启动的目的是为防范各种人为及自然灾害或电网设备故障等因素造成电网大面积停电，在水电站全站失压时，做到迅速、有序的正确处理事故以及快速恢复水电站的厂用电、实现对电网送电，最大程度降低电网停电造成的损失。
水电站黑启动是指在厂用电消失的情况下，利用水轮发电机组的自身特点或利用电厂事故备用电源（如柴油发电机等）完成机组启动、建压、恢复厂用电并对外配合调度恢复电网送电的过程。
根据云南电网公司的有关规定和要求，大盈江四级水电站所在电网发生大面积停电时，要求在无外供电的情况下通过黑启动恢复电站厂用电，并且在电站厂用电恢复后具备对外送电能力，以降低电网的损失。
因此，要求电站通过对机组进行黑启动试验，测试机组黑启动特征参数，调速及励磁系统带厂用电运行能力，从而验证机组的黑启动能力，以保证在发生电网瓦解事故情况下能够安全、快速启动机组并具备对电网送电能力。
2 电厂及机组概况盈江县多源水电开发有限公司大盈江四级水电站位于德宏州盈江县境内的大盈江干流下游河段，地处深山峡谷，是大盈江干流中国境内规划的最后一个梯级电站。
电站属径流引水式电站，最大坝高为35.5m，水库正常蓄水位585.0m，死水位584.0 m，相应库容约15.99×104立方米，不具有调节能力，在系统中担负基荷运行。
电站引水隧洞全长13974.5m，设计引用流量292立方米/秒，装机容量为5×175MW，共875MW，保证出力92.21MW，多年平均发电量34.18亿kW·h，装机利用小时4883h。
电站500kV主系统采用GIS设备，四角型接线，一回出线，线路全长50km（至500kV 太平德宏变电站）。
“发-变组”采用单元接线，1号、2号、5号“发-变组”，3号、4号“发-变组”分别组成联合单元接入500kV母线。
电站厂用系统由厂区供电、调压井供电、新村、坝区、沉砂池供电系统组成。
其中厂区供电系统由3台厂用变组成，1号厂用变（1CB）电源取自2号发电机组13.8kV母线，供厂区400V主盘A段，2号厂用变（2CB）电源取自4号发电机13.8kV母线，供厂区400V主盘B段，5号厂用变（5CB）取自5号发电机组13.8kV母线，供5号机组400V主盘A段，5号机组400V主盘B段由厂区400V 主盘B段供电，正常运行时，厂区400V主盘A段、B段分段运行，A、B段之间设备自投装置，5号机组400V主盘A段、B段分段运行，两段之间设备自投装置；3号厂用变（3CB）经升压至35kV后供调压井、坝区、沉砂池用电，由400V C段供电，电源由厂区400V主盘A段或B段供电，另由1号发电机组13.8kV母线侧设4号厂用变（4CB）至35kV（坝区施工时留下），外来35kV电源取自户撒河四级站35kV开关站，作为厂房、调压井、沉砂池、坝区的备用电源；生活区400V电源由400V主盘B段供电，新村供电由生活区400V经生活区变及新村变供电。
当厂用电400V主盘A、B段母线均失电时且500kV系统无法倒送时，手动启动柴油发电机，经出口403开关向厂区重要负荷供电。
机组及柴油发电机相关技术参数如下：（1）水轮机技术参数型号HL（TF5008）-LJ-380额定出力178.6MW额定流量（m3/s）67.8最大水头Hmax（m）331额定水头Hr（m）289最小水头Hmin（m）285转轮公称直径（mm）3814尾水管型式弯肘型尾水管蜗壳型式金属蜗壳额定工况点效率（η）≧93.03% 水轮机最大功率Nmax（r/min）204MW比转速（m·kW）106.4最大水头时轴向最大推力（F）490t（2）发电机技术参数技术参数型号SF175-20/7050型式三相立轴、半伞、凸极、混流同步发电机额定容量200000kV A额定电压13800V 额定电流8368A 功率因数（cosθ）0.875 相数 3 额定转速300r/min 飞逸转速542 r/min额定频率50Hz 励磁方式静止可控硅额定励磁电压371V 额定励磁电流1370A 空载励磁电压175V 空载励磁电流755A定、转子绝缘等级F/F 发电机效率（额定工况）98.73%发电机冷却方式密封循环空气冷却推力轴承冷却方式外循环油冷却发电机制动方式机械制动发电机旋转方向俯视顺时针制造厂家东芝水电设备（杭州）有限公司（3）调速器及油压装置技术参数电气柜交流输入电源220V AC 直流输入电源220V DC测频方式PT测频/齿盘测频永态转差系数bp 0～10%(无级可调) 频率给定范围fg 45Hz～56 Hz 功率给定范围Pg 0～120%(调整分辨率0.01Hz)开度限制整定范围0～100%(调整分辨率1%)频率人工死区△f 0～1%转速死区ix ≤0.02%接力器不动时间Tq <0.18s静态特性曲线非线性度误差ε≤5%比例增益Kp 0.5～20(无级可调)积分增益Ki (0.05~10)1/s（有级可调）微分增益Kd 0～5s(无级可调)机械柜型号WDT-100-6.3主配压阀活塞直径100 mm 接力器行程247mm额定工作油压 6.3MPa 导叶接力器全开启时间2s～25s导叶接力器全关闭时间2s～25s油压装置型号HYZ-4.0-6.3额定油压 6.3MPa 压力罐设计压力 6.93MPa压力罐容积 4.0 m3回油箱容积 5.4 m3电动机额定功率55 kW 电动机工作电压AC380V （4）励磁系统电站采用广科所EXC9000型励磁系统，由励磁调节柜、励磁功率柜、灭磁开关柜、非线性电阻柜柜、励磁变压器及测量用PT、CT组成。
励磁调节器有两个自动电压调节通道(A、B)和一个手动调节通道C，三个通道从测量回路到脉冲输出回路完全独立，自动电压调节通道(A、B)含自动和手动单元，手动控制模式主要用于调试，或作为在A VR 故障时的备用控制模式；三相全控整流桥功率柜两个，整流功率柜励磁风机电源有两路，分别取自机组自用电A、B段，正常运行时，二个功率柜应全部投入，并联运行；整流功率柜冷却方式为双风机循环主备用强迫风冷；当功率柜输出电流大于100A时，自动启动风机；当功率柜输出电流小于50A，延时5分钟，风机自动停运。
非线性电阻用于吸收事故灭磁时转子中的能量和事故过程中的反向过电压；非全相保护装置用于吸收机组非全相运行所产生的过电压。
励磁系统的主要技术参数空载励磁电流755A 空载励磁电压175V额定励磁电流1370A 额定励磁电压371V励磁顶值电流2740A 励磁顶值电压742V功率整流柜的主要技术参数型式三相全控整流桥单柜额定输出2000A整流柜个数2个单柜强励输出3000A强励时间30s 停风机运行时间2h磁场断路器的主要技术参数磁场断路器型号E3H-2000A 操作电压DC220V励磁变压器的主要技术参数型式单相环氧干式变压器容量600kV A（单相）高压侧额定电压13.8kV 低压侧额定电压670V 接线方式Yd11 绝缘等级F级（5）柴油发电机主要技术参数柴油发电机型号CM440S额定容量500kVA 额定功率400kW额定功率因数0.8(滞后) 额定电流722A额定电压400V 额定电流793.9A额定转速1500r/min 额定频率50Hz三相无刷交流同步MWL34540 36ZS1发电机型号备用功率550/440kW 温度25C°励磁电压42V 励磁电流 4.2A3 试验方案确定3.1黑启动流程说明若电厂500kV所接入的太平德宏地区电网发生故障，地区电网解列，电厂500kV出线及500kV母线失压，此时电厂五台机组处于停机态，全厂及坝区厂用电消失。
电厂按电网调度命令，以2号机组作为黑启动机组(其余机组均可，本方案以2号机组启动)，借助机组自身特点或电厂备用电源，启动2号机组，利用2号机组带厂用电方式恢复厂区和坝区交流电。
在厂区厂用电恢复后，根据调度命令决定是否将其余机组开启至空载运行态，并逐步恢复地区电网供电。
3.2 试验范围确定从大盈江四级水电站黑启动流程来看，在厂用电消失的情况下，安全、快速地启动2号机组，并依靠2号机组恢复全厂交流电，是电厂黑启动能否成功的关键。
由此，此次黑启动试验侧重考验在厂用电消失情况下电厂依靠机组自身特性或辅助电源启动2号机组并依靠2号机组恢复厂用电的能力。
因此确定此次黑启动试验在以下条件下进行：1）2号机组为黑启动试验机组，试验期间1号、3号、4号、5号机组停机备用；2）2号机组与系统可靠隔离：拉开2号主变高压侧50026隔离开关；3）试验期间500kV系统、1号主变、3号、4号、5号主变仍保持正常运行状态；当2号机组启动成功，通过2号机组恢复全厂厂用电，则黑启动试验成功。
3.3试验方法确定大盈江四级水电站2号机组黑启动试验方法有两种，第一种方法是使用柴油发电机作为机组启动试验电源，完成黑启动试验；第二种方法是利用机组调速系统油压装置剩余油压和直流系统等，在不依靠柴油发电机的情况下，手动操作完成黑启动试验。
经与电厂沟通，明确此次黑启动试验采用第一种方式，具体试验思路如下：首先完成2号机组与系统的电气隔离；然后模拟厂区400V主盘A段母线、2号机组自用电、公用系统、照明系统、水泵及空压机系统全部失电；启动柴油发电机恢复厂区供电；2号机组自动(或手动)开机至空转状态，之后2号发电机带2号主变和1号厂用变（1CB）手动起励升压至额定电压；依次恢复厂区400V主盘A段、公用系统、照明系统、水泵及空压机系统等电源，检查和考验2号机组带厂用电运行情况；机组解列、灭磁及停机，恢复各项安全措施及正常运行方式，黑启动试验结束。
4 试验前期准备工作4.1明确试验组织机构盈江县多源水电开发有限公司明确本单位的黑启动试验工作负责部门并指定负责人，同时与云南电力技术公司以及云南电力调度控制中心进行配合协调，做好了黑启动试验前的准备工作。
4.2编制黑启动试验方案拟定《大盈江四级水电站2号机组黑启动试验方案》。
4.3技术资料的准备大盈江四级水电站负责提供《电气主接线图》《厂用电接线图》《调速系统用户手册及试验报告》、《励磁系统用户手册及试验报告》、运行规程等与黑启动试验相关的技术资料。
4.4柴油发电机准备黑启动试验前检查厂区柴油发电机(额定功率500kW)具备正常运行条件，柴油量配备充足，柴油机输出电压正常，并进行启动试验，保证黑启动试验时柴油机正常启动及持续供电，试验前对柴油发电机进行负荷校核。