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（2）发电机技术参数（3）调速器及油压装置技术参数（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。
（5）柴油发电机主要技术参数3 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。
4.5 试验过程中的测试记录工作1）厂用电400V交流电消失时的时钟时间；2）厂区柴油发电机启动时间；3）机组开机的时钟时间；4）机组达到额定转速的时钟时间；5）发电机机端建压时的时钟时间；6）机组交流电源恢复的时钟时间；7）调速器油压装置油压下降情况；8）渗漏集水井水位上升情况；9）直流系统母线电压下降情况；10）其他必要的数据及时间。
5 试验流程及步骤5.1试验条件检查与状态确认1)检查确认电厂各台机组均处于停机状态且2号机组进水液动球阀处于全关状态；2)检查确认2号机组调速系统、励磁系统、球阀系统各设备运行正常，无影响机组启动的缺陷和故障；3)检查确认高、低压气罐压力正常，检查调速器及进水球阀油压装置油压、油位正常；4)检查确认厂房内渗漏、检修集水井水位正常，如有必要手动启动深井泵排水至较低水位；试验期间可将渗漏排水泵控制方式切为“手动”，并设专人值守，根据水位情况手动启泵排水；5)检查确认厂区、坝区、生活区及调压井400V厂用电系统正常；6)检查确认直流系统、监控系统及UPS电源正常；7)检查确认高压电气设备及其保护系统运行正常；8)检查厂区柴油发电机工作正常；9)解除2号机组调速系统、励磁系统并网信号线。
5.2 试验机组与系统隔离操作1) 将厂区400V厂用电系统运行方式调整为：厂区400V主盘A段独立运行由1号厂用变(1CB)进行供电，厂区400V主盘A、B段母联405断路器以及A、C段母联408断路器均处于分闸位且摇出至试验位置；厂区400V厂用电B、C段母线联络运行并由2号厂用变(2CB)进行供电；2) 将1号、2号、3号、4号机组自用电运行方式调整为：A、B段联络运行并由厂区400V主盘B段供电；3) 将GIS室配电、公用电运行方式调整为：A、B段联络运行并由厂区400V主盘B段供电；4) 将水泵及空压机电源运行方式调整为：A、B段联络运行并由厂区400V主盘B段供电；5) 将照明电源、通风设备电源运行方式调整为：由厂区400V主盘B段供电；6) 检查厂区400V主盘B段带厂用电运行正常；7) 退出厂区400V主盘A、B段间和A、C段间备自投功能；退出400V负荷分盘的备自投功能或双电源自动切换功能；8) 断开厂区400V主盘A段进线401断路器，厂区400V主盘A段失电；9) 拉开2号主变500kV侧50026隔离开关，并根据调度要求投退相关保护，确保2号发变组与电网系统的可靠隔离。
5.3 模拟厂用电消失倒闸操作1) 断开2号机组自用电A、B段母联4200断路器，2号机组自用电A段失电；断开2号机组自用电B段进线4222断路器，2号机组自用电B段失电；2) 断开公用电A、B段母联4900断路器，公用电A段失电；断开公用电B段进线4922断路器，公用电B段失电；3) 断开水泵及空压机电源(由主盘B段供电的进线断路器)，水泵及空压机电源消失；4) 断开照明电源(由主盘B段供电的进线断路器)，照明电源消失；5) 检查事故照明系统是否正常投入。
5.4 柴油发电机启动及厂用电恢复1）启动厂区柴油发电机（1DG）；2）合上柴油发电机出口403断路器，检查400V厂区主盘A段充电正常；3）合上照明电源母线进线4601断路器，检查照明恢复正常；4）合上2号机组自用电A段进线4212断路器，2号机组自用电A段供电恢复；合上2号机组自用电A、B段母联4200断路器，检查2号机组自用电A段带B段联络运行正常；5) 合上公用电A段进线4912断路器，公用电A段供电恢复；合上公用电A、B段母联4900断路器，检查公用电A段带B段联络运行正常；6) 合上水泵及空压机电源A段进线4701断路器，检查水泵及空压机电源恢复正常；7) 可手动启动渗漏排水泵及2号机组调速器油压装置油泵等负载，观察厂用电运行稳定性状况8) 全面检查柴油发电机带厂用电运行情况。