基于发电车带载的黑启动方案可行性研究
【摘要】北京，作为国家的首都，以及国家的政治中心，对电力的需求不容小觑。
十三陵蓄能电厂，作为北京电网的守护蓄能电厂，不仅具有削峰填谷、调峰调频的能力，还有拯救北京电网，实现“黑启动”的功能。
“黑启动”功能是十三陵蓄能电厂机组的原设计功能，然而，当电网崩溃，没有任何交流电源的情况下，原始的直流供电设计对已经处于“中年”的机组是很大的挑战，为了减少对机组的伤害，同时又保留“黑启动”功能，本文研究了使用发电厂带载的黑启动方案，并在理论可行的基础上，进行了十三陵蓄能电厂机“黑启动”试验，从而验证了该方法的可行性。
【关键词】电网崩溃；发电厂带载；黑启动
0 前言
十三陵蓄能电厂，作为北京地区唯一一座抽水蓄能电厂，不仅肩负华北地区调峰调频工作，更致力于保证北京电网稳定，服务首都电网保电工作的使命。
作为水电机组，十三陵蓄能电厂的4台机组保持了水电机组开停机速度快的优点，同时，四台机组的原始设计，均是具有自启动功能的发电/电动机，作为点亮首都的“最后一跟火柴”，十三陵蓄能电厂有责任也有义务承担“黑启动”的职责。
本文重点研究了在电网停电时，先由发电车带起机组的附属设备，再在附属设备启动正常的情况下，启动机组，最后送出交流电，恢复电网供电，从而实现“黑启动”。
1大电网风险及“黑启动”方案
1.1 大电网风险
随着“三集五大”政策的不断推广，大电网趋势已成为必然趋势。
多年来国外二十余次大停电事故均说明：大电网稳定性破坏事故频发，风险不断加大，一旦事故造成的损失大，电网恢复时间长。
2006 年我国某电网也发生了500 kV 双线保护误动，切机装置未能正确动作，1800 MW 负荷转移至220 kV 电网造成电网振荡，损失近2600 MW 负荷的事故。
自然灾害对电网的影响越来越严重。
电网是人类创造出的复杂大系统，又完全置于自然环境之下，国外的大停电事故说明，人类还不能完全游刃有余的驾驭电网。
一旦电网瓦解，将造成灾难性的后果，即使是最坚强的电网也应准备电网灾变后的恢复机制，尤其是作为政治和文化中心的首都——北京，该机制的制定更不容觑。
2 发电车带载试验
发电车作为外接电源，其是否能成功带载机组的附属设备，是“黑启动”成功的关键。
因此，在研究其发电车带载的“黑启动”方案前，必须先进行发电车的带载试验。
2.1 发电车带载试验理论分析
十三陵蓄能电厂的系统原理如图1所示，其中发电车由厂用电公用负荷接入。
机组自用负荷，即机组的辅助设备主要有技术供水泵、上导油泵、水导油泵、推力油泵、调速器油泵、球阀油泵、高压顶起油泵以及高压机和低压机，为了保证厂房的安全，电厂还希望电网故障时，发电车能够带渗漏排水泵，以防止水淹厂房的发生。
2.2 十三陵蓄能电厂发电车带载试验
发电车到达十三陵蓄能电厂后，由厂用电公用负荷侧接入系统，并经公用变为厂用电母线充电，再经过自用变为机组的附属设备供电。
等发电机稳定运行后，开始投入附属设备，发电车带载通路导通后，依次启动相应附属设备，并录制发电车电压电流波形如图2所示。
通过发电车带载试验，结合录波及相关数据进行分析，可以看出，在发电车带直流负荷及技术供水泵等具备软启动功能设备过程中，发电车输出电压、电流波形发生明显畸变，在高压机、渗漏排水泵等大负荷启动过程中，波形未发生畸变。
3 基于发电车带载的“黑启动”试验
在发电车带载试验成功的基础上，“黑启动”试验也如期而来。
“黑启动”试验前准备就绪后，在OIS上启动机组附属设备，待附属设备满足表1中所示的条件后，再在OIS系统上启动“黑启动”程序。
机组并网后进入稳态运行后，运行参数正常，调速器的孤网控制模式稳定运行。
另外，机组并网稳态运行后，方案还验证了励磁调节系统和电压、频率与华北网调的数据传送。
验证一切正常后，机组稳定运行半个小时，已确保“黑启动”机组运行稳定正常。
厂用电负荷运行正常，母线充电正常。
另外，方案还监视了机组瓦温，以及机组的震摆。
发现机组“黑启动”开机至停机过程中，机组各部轴承瓦温上升趋势正常，机组各部振动、摆度在正常范围内。
通过实际机组的运行状况，验证了发电车带载的“黑启动”方案的可行性。
4 结论
十三陵蓄能电厂通过发电车带载试验和机组基于发电车带载的“黑启动”试验，验证了发电车带机组自用盘负荷的可行性，尽管发电车带直流负荷、技术供水泵等具备软启动功能设备时，发电车电压电流波形发生畸变，但对机组黑启动试验未造成直接影响，通过试验证明外接发电车带机组自用盘负荷进行“黑启动”试验是可行的，大大提高了机组黑启动的安全性和成功率，为机组采用外接电源进行黑启动试验提供了重要的技术支撑。
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