廣州蓄能水電廠黑啟動(dòng)系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)

1、廣州蓄能水電廠黑啟動(dòng)系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)第36卷第10期2021年10月水力發(fā)電廣州蓄能水電廠黑啟動(dòng)系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)(廣州蓄能水電廠,廣東廣州510950)摘要:闡述了黑啟動(dòng)系統(tǒng)對(duì)電網(wǎng)抵御風(fēng)險(xiǎn),控制風(fēng)險(xiǎn)的重要性.研究了黑啟動(dòng)系統(tǒng)選址,主設(shè)備接線,控制流程等關(guān)鍵的設(shè)計(jì)技術(shù)問(wèn)題.利用研究成果,成功建設(shè)了廣州蓄能水電廠黑啟動(dòng)系統(tǒng),使該廠具備了強(qiáng)大的黑啟動(dòng)能力.關(guān)鍵詞:黑啟動(dòng)系統(tǒng);研究;設(shè)計(jì);廣州蓄能水電廠SmdyandDesignonBlack-StartSystemforGuangzhouPumpedStoragePowerStationYeSheng,PengYumin(GuangzhouPumpedS

2、toragePowerStation,GuangzhouGuangdong510950)designofblackstartsystemofGuangzhouPumped-StoragePowerStationwerestudied.Basedonstudyresults,theblackstartsystemofGuangzhouPumpedStoragePowerStationissuccessfullyconstructedandthesystemispowerfulonblackstartup.KeyWords:blackstartsystem;study;design;Guangzh

3、ouPumped_StoragePowerStation中圖分類號(hào):TV737:TV743(265)文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B文章編號(hào):05599342(2021)100053030引言按照黑啟動(dòng)機(jī)組啟動(dòng)時(shí)所需電源的供電情況可肩動(dòng)時(shí),機(jī)組啟動(dòng)所需的的直流和交流動(dòng)力電源由電廠自備的,彳F系統(tǒng)故障時(shí)能可靠供電的小容量發(fā)肩動(dòng)時(shí),機(jī)組啟動(dòng)所需的勵(lì)磁和控制系統(tǒng)直流電源均由直流系統(tǒng)蓄電池提供,監(jiān)控系統(tǒng)UPS交流電源那么由蓄電池經(jīng)逆變后提供,而機(jī)組的交流動(dòng)力電源行.對(duì)機(jī)組本身的特性是一個(gè)很大的考驗(yàn).1建設(shè)黑啟動(dòng)系統(tǒng)的關(guān)鍵要素要成功實(shí)現(xiàn)黑啟動(dòng),必須解決假設(shè)干個(gè)關(guān)鍵要素.第一要素:黑啟動(dòng)必須首先解決機(jī)組啟動(dòng)所需的廠用電問(wèn)題

4、.如果是全黑啟動(dòng),就必須有穩(wěn)定,必須有可靠的不依賴電網(wǎng)供電的電源系統(tǒng).第二鍵要素:機(jī)組黑肩動(dòng)過(guò)程必須實(shí)現(xiàn)廠用電系統(tǒng)的可靠快速自動(dòng)切換.如果是半黑啟動(dòng)方式,機(jī)組肩動(dòng)過(guò)程包含兩次廠用電倒換過(guò)程,先是廠用電倒換至外部電源系統(tǒng)供電;在機(jī)組黑啟動(dòng)成功后,廠用電又要從外部電源供電倒換至機(jī)組自帶廠用電.這個(gè)過(guò)程會(huì)有短暫的交流電失電狀態(tài)現(xiàn),因此必黑啟動(dòng)成功的一個(gè)非常重要的關(guān)鍵點(diǎn).第i要素:為保證機(jī)組有足夠的電能肩,應(yīng)有選擇地啟一些關(guān)鍵的附屬設(shè)備,閉鎖其余輔助設(shè)備起動(dòng).被閉鎖的輔助設(shè)備應(yīng)存機(jī)組自帶廠用電后,自動(dòng)恢復(fù)正常運(yùn)行.第四要素:黑起動(dòng)必須有一套適宜的機(jī)組起動(dòng)順控程序.在機(jī)組黑起動(dòng)流程中,調(diào)速器和勵(lì)磁的運(yùn)行

5、方式選擇,發(fā)電機(jī)出口開(kāi)關(guān)的合閘時(shí)刻都與正常發(fā)電起動(dòng)不同.第五要素:機(jī)組黑起動(dòng)成功后必須能往"孤網(wǎng)運(yùn)行"方式下長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行.在電網(wǎng)崩潰情況下,具有黑起動(dòng)能力的機(jī)組起動(dòng)成功后可能是全網(wǎng)唯一的電源點(diǎn).南于電網(wǎng)中受電負(fù)載小,機(jī)組輸負(fù)荷收稿日期:20210310水電廠技術(shù)管理_r作.WaterPowerVo1.36No.,0豳水反電2021年10月小,因此,關(guān)鍵是要保證機(jī)組在小負(fù)荷下穩(wěn)定運(yùn)行.否那么可能引起黑啟動(dòng)機(jī)組跳閘2黑啟動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)蓄電廠黑啟動(dòng)系統(tǒng)采用了半黑啟動(dòng)方式,B廠機(jī)組作為黑啟動(dòng)機(jī)組.采用的外部電源是1臺(tái)400V,路中,在緊急情況下給黑啟動(dòng)機(jī)組提供必要的廠用電.用電負(fù)載進(jìn)

6、行分類,以保證機(jī)組黑啟動(dòng)的順利.一類,直流充電設(shè)備,廠房排水設(shè)備(地下廠房須考慮)等.二類,涉及機(jī)組啟動(dòng)的必要設(shè)備,如冷卻水設(shè)備,潤(rùn)滑設(shè)備,操作氣設(shè)備,操作油設(shè)備,閘門操作設(shè)備(應(yīng)急局部),適當(dāng)?shù)恼彰髟O(shè)備等.三類,通風(fēng)空調(diào)設(shè)備,局部照明設(shè)備,辦公生活用電等除一,二類的用電負(fù)載.一類負(fù)載無(wú)論何時(shí),都必須保證供電;二類負(fù)載要求在機(jī)組黑啟動(dòng)前必須保證供電:類負(fù)載應(yīng)在機(jī)組黑啟動(dòng)成功后盡快恢復(fù)供電,以保證全廠的設(shè)備正常運(yùn)行黑啟動(dòng)系統(tǒng)包含的設(shè)備能滿足使用要求即可,供電回路應(yīng)盡量簡(jiǎn)單,直接,減少中問(wèn)環(huán)節(jié);應(yīng)盡量利用原有設(shè)備,網(wǎng)絡(luò)搭建黑啟動(dòng)系統(tǒng)地供電網(wǎng)絡(luò).如圖1所示.虛線框內(nèi)為新建系統(tǒng),其余的為原有廠用電供電

7、設(shè)備.這樣可以節(jié)省投資,同時(shí)也防止了過(guò)多修改廠用電控制邏輯,減少控制設(shè)備,提高可靠性.圖1黑啟動(dòng)系統(tǒng)電氣連接示意黑啟動(dòng)系統(tǒng)主要由以下主設(shè)備構(gòu)成虛線框內(nèi)所示).(1)CATERPILLAR2000F柴油發(fā)電機(jī)組1臺(tái).主要參數(shù):額定電壓400V,最大功率1600kW.cosb=0.8.(2)機(jī)組400V出口斷路器1臺(tái).型號(hào):F4S3200A/3P,抽屜式,額定電壓400V,額定電流3200A.2000kV?A,Yn/A一11.斷路器,額定電壓12kV,額定電流1250A.(5)澳0量CT.型號(hào):4MA7267一OTH310AA12,變比為400/1.(6)升壓變高壓側(cè)地刀.(7)保護(hù)配置:過(guò)電流保

8、護(hù),干式變壓器溫度保護(hù),零序電流保護(hù)和接地保護(hù).如圖1所示,黑啟動(dòng)柴油機(jī)系統(tǒng)與現(xiàn)有廠用電并將廠用電開(kāi)關(guān)倒換到柴油機(jī)供電.(1)在全廠沒(méi)有外來(lái)電源的情況下,能根據(jù)條件遠(yuǎn)程自動(dòng)啟動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)組,提供B廠的重要負(fù)荷用電及保證機(jī)組黑啟動(dòng)必須的用電.(2)機(jī)組黑啟動(dòng)成功后,能自動(dòng)進(jìn)行廠用電切換.并且廠用電切換過(guò)程中,不會(huì)導(dǎo)致黑啟動(dòng)機(jī)組b閘.(3)在值守中心及B廠廠房中控室以及現(xiàn)地可以監(jiān)測(cè)到柴油機(jī)組運(yùn)行的相關(guān)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)柴油發(fā)電機(jī)組的遠(yuǎn)程開(kāi),停機(jī)控制.(4)機(jī)組起動(dòng)成功后,能夠在帶微小負(fù)荷的"孤網(wǎng)運(yùn)行"方式下穩(wěn)定運(yùn)行.(5)機(jī)組在黑啟動(dòng)過(guò)程中將自動(dòng)切除一局部不是急需的負(fù)載.所有存黑啟

9、動(dòng)過(guò)程中被切除的負(fù)載,在黑啟動(dòng)機(jī)組自帶廠用電后,能自動(dòng)恢復(fù)供電.(6)當(dāng)機(jī)組黑啟動(dòng)動(dòng)失敗時(shí),如果柴油發(fā)電機(jī)組未退出運(yùn)行,會(huì)自動(dòng)地重新提供廠用電,無(wú)需人工操作.(1)第1,2步,在確切獲知電網(wǎng)崩潰的情況下.運(yùn)行人員應(yīng)立即斷開(kāi)10kVF2/F8開(kāi)關(guān),切除所有500kV開(kāi)關(guān).(2)第3步,黑啟動(dòng)動(dòng)柴油機(jī)在電網(wǎng)崩潰的情第36卷第10期葉生,等:廣州蓄能水電廠黑啟動(dòng)系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)況下根據(jù)16個(gè)條件自動(dòng)起動(dòng).這16個(gè)條件包括:58號(hào)廠變無(wú)壓,58號(hào)廠變斷路器斷開(kāi),OBBD10kV母線無(wú)壓,呂田變至電廠F2和F810kV開(kāi)關(guān)廠與電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)的所有聯(lián)接點(diǎn)斷開(kāi)后才能啟動(dòng)黑啟動(dòng)柴油機(jī)(3)第4步,柴油機(jī)在電壓到達(dá)90

10、%額定電壓時(shí)合上出口斷路器.(4)第5步,存廠用電由柴油機(jī)重新供電恢復(fù)后.為了保證黑啟動(dòng)充足的負(fù)荷,將閉鎖備用6kV開(kāi)關(guān)及通風(fēng)空調(diào)自動(dòng)投入.(5)第6,7步,程序自動(dòng)合上OBBC07開(kāi)關(guān),0BBC母線帶電,6kV廠用電自動(dòng)倒換.(6)第8步,在廠用電重新帶上后,立即復(fù)歸1臺(tái)機(jī)組至可用狀態(tài),該機(jī)組將作為黑啟動(dòng)機(jī)組.(7)第9步,值長(zhǎng)將其他3臺(tái)機(jī)組冷卻水泵打可能還在運(yùn)行(停機(jī)后水泵延時(shí)30min才停).一旦黑啟動(dòng)后廠用電恢復(fù),其它機(jī)組冷卻水泵可能會(huì)某臺(tái)機(jī)組為黑肩動(dòng)機(jī)組后,值長(zhǎng)必須將其他3臺(tái)機(jī)組冷卻水泵打在手動(dòng)位置并確認(rèn)泵已經(jīng)停止工作(8)第10步,值班員確認(rèn)機(jī)組具備黑啟動(dòng)條件.在這步中,值班員要確

11、認(rèn)4臺(tái)機(jī)組哪臺(tái)具備了黑啟動(dòng)條件,只有具備了黑肩動(dòng)條件機(jī)組才能進(jìn)行動(dòng)前對(duì)相關(guān)開(kāi)關(guān),刀閘,地刀的位置判斷(9)第11步,值班員接受命令啟動(dòng)黑啟動(dòng)機(jī)(10)第12步,黑啟動(dòng)過(guò)程中機(jī)組自動(dòng)對(duì)主變零起升壓.(11)第13步,6kV廠用電自動(dòng)倒換(母聯(lián)開(kāi)關(guān)斷開(kāi),再合上廠變低壓側(cè)開(kāi)關(guān)),柴油機(jī)空載運(yùn)行.在這步中,必須先斷開(kāi)柴油機(jī)供電的母聯(lián)開(kāi)關(guān).再合上廠變低壓側(cè)開(kāi)關(guān),否那么就存在著柴油機(jī)與機(jī)壓側(cè)開(kāi)關(guān)是探測(cè)到廠變低壓側(cè)有電壓后延時(shí)2s合上,中間有1s的時(shí)間間隔,因此理論上不會(huì)有非同期的問(wèn)題.慮到風(fēng)扇負(fù)荷太大,黑啟動(dòng)時(shí),發(fā)電機(jī)風(fēng)扇是放在黑啟動(dòng)成功且廠用電倒換至機(jī)組供電后才啟動(dòng)的(13)第15步,在發(fā)電機(jī)風(fēng)扇投入后

12、認(rèn)為黑啟推力軸承點(diǎn)流注油泵投入運(yùn)行I勵(lì)磁選擇黑起動(dòng)方式合發(fā)電方向換相刀閘機(jī)組附屬設(shè)備投入運(yùn)行I贏流注油泵f:作正常即停,交流注油泵投運(yùn)I合發(fā)電機(jī)出口JF關(guān)I調(diào)速器選擇孤網(wǎng)運(yùn)行方式開(kāi)球I啟動(dòng)調(diào)速器井導(dǎo)Il十I機(jī)組轉(zhuǎn)速>9O%,停交流注油泵l機(jī)端電卡>10%切肩勵(lì)裝置,合正常勵(lì)磁供電開(kāi)關(guān)I機(jī)組到達(dá)發(fā)電工況穩(wěn)態(tài)圖2黑啟動(dòng)機(jī)組屆動(dòng)流程動(dòng)成功,此時(shí)上位機(jī)信息欄中將出現(xiàn)BLACKSTARTSUCCESS信息.(14)第l6步,根據(jù)程序設(shè)計(jì),在機(jī)組黑啟動(dòng)成功后,通風(fēng)空調(diào),排風(fēng)樓風(fēng)機(jī)及備用6kV開(kāi)關(guān)會(huì)自動(dòng)投入(15)第17步,值班員根據(jù)調(diào)度令遠(yuǎn)方合500kV出線開(kāi)關(guān).(16)第18步,在確定機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定后,值班員遠(yuǎn)方停柴油機(jī).(17)第19步,值班員根據(jù)負(fù)荷情況或調(diào)度令.將調(diào)速器由孤網(wǎng)運(yùn)行方式切回負(fù)荷控制方式.(18)第20步,待全網(wǎng)負(fù)荷帶上后合上F2/F8開(kāi)關(guān).