電力系統(tǒng)黑啟動課件

電力系統(tǒng)黑啟動電力科吳民電力系統(tǒng)黑啟動電力科吳民1一、概述電力系統(tǒng)黑啟動：系統(tǒng)全部停電（不排除孤立小系統(tǒng)仍維持運(yùn)行）后，迅速恢復(fù)供電的方式，其內(nèi)容包括系統(tǒng)中部分發(fā)電機(jī)組利用自身的動力資源（柴油機(jī)、水利資源等）或利用外來電源使發(fā)電機(jī)組啟動并達(dá)到額定轉(zhuǎn)速和建立正常電壓，有步驟地恢復(fù)電網(wǎng)運(yùn)行和用戶供電。一、概述電力系統(tǒng)黑啟動：2黑啟動：電力系統(tǒng)安全措施的最后一條現(xiàn)代大型電力系統(tǒng)，黑啟動是一件復(fù)雜而費(fèi)時的事情。黑啟動順利與否，重要的一點是使系統(tǒng)的恢復(fù)過程處于事先預(yù)定的可控狀態(tài)下。所以應(yīng)有充分而合理的黑啟動方案。黑啟動：電力系統(tǒng)安全措施的最后一條3黑啟動的關(guān)鍵的啟動電源，為加快恢復(fù)過程，應(yīng)對電網(wǎng)分區(qū)，一個分區(qū)設(shè)一至二處黑啟動電源。在啟動電源上，水電機(jī)組由于結(jié)構(gòu)簡單、無復(fù)雜的輔機(jī)系統(tǒng)、廠用電少、啟動速度快，因而是是理想的首選。浙江電網(wǎng)如全停后，分為5個分區(qū)，烏溪江區(qū)域（包括500KV雙龍變）緊水灘（包括珊溪）區(qū)域；浙北區(qū)域（包括500KV瓶窯變）寧波溪口區(qū)域舟山區(qū)域

黑啟動的關(guān)鍵的啟動電源，為加快恢復(fù)過程，應(yīng)對電網(wǎng)分區(qū)，一個4各子系統(tǒng)中具有自啟動能力的機(jī)組啟動后應(yīng)創(chuàng)造條件盡快帶動其它機(jī)組啟動，盡快完成各機(jī)組之間的同期并列運(yùn)行。最后，各子系統(tǒng)之間在事先確定的同期點實現(xiàn)同期并列，逐步完成全系統(tǒng)的恢復(fù)。各子系統(tǒng)中具有自啟動能力的機(jī)組啟動后應(yīng)創(chuàng)造條件盡快帶動5

黑啟動過程中的技術(shù)問題：發(fā)電機(jī)的自勵磁：當(dāng)發(fā)電機(jī)外電路為容性時，容性電流對發(fā)電機(jī)的電樞反應(yīng)可能起助磁作用，使發(fā)電機(jī)勵磁電流和機(jī)端電壓無法控制的上升直至磁路飽和，而系統(tǒng)出現(xiàn)高電壓。分析表明，只要線路的等效電抗XC不落入發(fā)電機(jī)（xq，xd）的范圍內(nèi)，就不會發(fā)生自勵磁。計算表明，浙江電網(wǎng)在黑啟動的過程中一般不會發(fā)生自勵磁。黑啟動過程中的技術(shù)問題：6

黑啟動過程中的技術(shù)問題：空載線路合閘過電壓：該問題主要出現(xiàn)在超高壓電網(wǎng)上。對于220kV線路，由于電壓等級較低，合閘時沖擊較小，一般不會達(dá)到線路相電壓的3倍，而220kV及以下電網(wǎng)的絕緣水平設(shè)計倍數(shù)為3.0~3.5相電壓。但從安全考慮，應(yīng)盡可能采取投低抗、切電容、雙回路只充一回、充短線路、充低電壓等級線路等措施來限制線路末端的高電壓。黑啟動過程中的技術(shù)問題：7

黑啟動過程中的技術(shù)問題：低頻振蕩：根據(jù)分析，系統(tǒng)之間聯(lián)系電抗過大，系統(tǒng)的阻尼性能變差，當(dāng)整體呈現(xiàn)負(fù)阻尼，則導(dǎo)致低頻振蕩。黑啟動初期，系統(tǒng)聯(lián)接薄弱，易出現(xiàn)低頻振蕩。為防止低頻振蕩，黑啟動時應(yīng)盡量不用發(fā)電機(jī)的快速勵磁，而盡可能投入PSS；為減小系統(tǒng)聯(lián)系電抗，應(yīng)盡可能先給附近機(jī)組供電；如仍出現(xiàn)低頻振蕩，則通過調(diào)整網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)來調(diào)整潮流以平息低頻振蕩。黑啟動過程中的技術(shù)問題：8

黑啟動過程中的技術(shù)問題：頻率控制：黑啟動過程中，應(yīng)優(yōu)先恢復(fù)調(diào)節(jié)性能好的機(jī)組，以承擔(dān)調(diào)頻調(diào)壓任務(wù)。黑啟動過程中為保證系統(tǒng)穩(wěn)定，須保證非自啟動機(jī)組獲得更多的啟動功率，同時又必須恢復(fù)系統(tǒng)負(fù)荷保持有功平衡，一般考慮首先恢復(fù)小的直配負(fù)荷，而后逐步恢復(fù)較大的直配負(fù)荷和電網(wǎng)負(fù)荷。增加負(fù)荷的速度應(yīng)兼顧恢復(fù)時間與系統(tǒng)頻率穩(wěn)定，參考國外經(jīng)驗，考慮同時接入的最大負(fù)荷量不應(yīng)使系統(tǒng)頻率較接入前下降0.5Hz，一般一次接入的負(fù)荷量不大于發(fā)電出力的5%，同時保證頻率大于49Hz，防止出現(xiàn)頻率崩潰。黑啟動過程中的技術(shù)問題：9

黑啟動過程中的技術(shù)問題：電壓控制：黑啟動過程中必然有對空載線路充電，而后又有輕載線路，大量線路充電功率導(dǎo)致系統(tǒng)電壓升高。為防止高電壓，發(fā)電機(jī)應(yīng)高力率運(yùn)行甚至進(jìn)相運(yùn)行，雙回路只投一回，投低抗、切電容，調(diào)節(jié)變壓器分接頭，增帶具有滯后功率因數(shù)的負(fù)荷，等。電壓應(yīng)盡可能控制在0.95~1.052額定值之間。黑啟動過程中的技術(shù)問題：10

黑啟動過程中的技術(shù)問題：穩(wěn)定性問題：經(jīng)校驗，浙江電網(wǎng)在系統(tǒng)恢復(fù)過程中，只具備單相短路的穩(wěn)定水平，且保護(hù)的正確動作與快速切除故障是關(guān)鍵，目前，考慮所以廠站的母差、高頻、主變縱差等快速保護(hù)必須全部投運(yùn)。同時合開關(guān)時采用手動合閘方式，重合閘停用。黑啟動過程中的技術(shù)問題：11二、浙江220kV系統(tǒng)黑啟動方案浙江220kV電網(wǎng)黑啟動采取開式恢復(fù)策略：系統(tǒng)全停事故后，在直流電源消失前，在確認(rèn)設(shè)備正常后，具有黑啟動電源廠站的現(xiàn)場運(yùn)行人員應(yīng)自行拉開所有220kV出線開關(guān)；省調(diào)黑啟動廠站保留開關(guān)表中提及的廠站應(yīng)按要求保留一個指定的可能來電和一臺可恢復(fù)所（廠）用電的主變，其它開關(guān)全部拉開；省調(diào)黑啟動廠站保留開關(guān)表中未提及的其它220kV廠站，應(yīng)拉開母聯(lián)開關(guān)或母分開關(guān)，并自行在其中一組母線上保留一個可能來電的電源開關(guān)和一臺可恢復(fù)所（廠）用電的主變，其它開關(guān)全部拉開。這樣有助于簡化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和實現(xiàn)快速恢復(fù)。110kV及以下母線由各地區(qū)調(diào)度根據(jù)各自地區(qū)電網(wǎng)的情況確定是否采取以上類似策略。二、浙江220kV系統(tǒng)黑啟動方案浙江220kV電網(wǎng)黑啟動采取12烏溪江區(qū)域黑啟動烏溪江區(qū)域黑啟動13緊水灘（包括珊溪）區(qū)域黑啟動緊水灘（包括珊溪）區(qū)域黑啟動14浙北區(qū)域黑啟動浙北區(qū)域黑啟動15舟山區(qū)域黑啟動舟山區(qū)域黑啟動16寧波溪口區(qū)域黑啟動寧波溪口區(qū)域黑啟動17附：浙江電網(wǎng)正常運(yùn)行時分層分區(qū)運(yùn)行的，在黑啟動過程中不考慮該方式，待系統(tǒng)恢復(fù)差不多后，再進(jìn)行電網(wǎng)分層分區(qū)運(yùn)行附：浙江電網(wǎng)正常運(yùn)行時分層分區(qū)運(yùn)行的，在黑啟動過程中不考慮該18電力系統(tǒng)黑啟動電力科吳民電力系統(tǒng)黑啟動電力科吳民19一、概述電力系統(tǒng)黑啟動：系統(tǒng)全部停電（不排除孤立小系統(tǒng)仍維持運(yùn)行）后，迅速恢復(fù)供電的方式，其內(nèi)容包括系統(tǒng)中部分發(fā)電機(jī)組利用自身的動力資源（柴油機(jī)、水利資源等）或利用外來電源使發(fā)電機(jī)組啟動并達(dá)到額定轉(zhuǎn)速和建立正常電壓，有步驟地恢復(fù)電網(wǎng)運(yùn)行和用戶供電。一、概述電力系統(tǒng)黑啟動：20黑啟動：電力系統(tǒng)安全措施的最后一條現(xiàn)代大型電力系統(tǒng)，黑啟動是一件復(fù)雜而費(fèi)時的事情。黑啟動順利與否，重要的一點是使系統(tǒng)的恢復(fù)過程處于事先預(yù)定的可控狀態(tài)下。所以應(yīng)有充分而合理的黑啟動方案。黑啟動：電力系統(tǒng)安全措施的最后一條21黑啟動的關(guān)鍵的啟動電源，為加快恢復(fù)過程，應(yīng)對電網(wǎng)分區(qū)，一個分區(qū)設(shè)一至二處黑啟動電源。在啟動電源上，水電機(jī)組由于結(jié)構(gòu)簡單、無復(fù)雜的輔機(jī)系統(tǒng)、廠用電少、啟動速度快，因而是是理想的首選。浙江電網(wǎng)如全停后，分為5個分區(qū)，烏溪江區(qū)域（包括500KV雙龍變）緊水灘（包括珊溪）區(qū)域；浙北區(qū)域（包括500KV瓶窯變）寧波溪口區(qū)域舟山區(qū)域

黑啟動的關(guān)鍵的啟動電源，為加快恢復(fù)過程，應(yīng)對電網(wǎng)分區(qū)，一個22各子系統(tǒng)中具有自啟動能力的機(jī)組啟動后應(yīng)創(chuàng)造條件盡快帶動其它機(jī)組啟動，盡快完成各機(jī)組之間的同期并列運(yùn)行。最后，各子系統(tǒng)之間在事先確定的同期點實現(xiàn)同期并列，逐步完成全系統(tǒng)的恢復(fù)。各子系統(tǒng)中具有自啟動能力的機(jī)組啟動后應(yīng)創(chuàng)造條件盡快帶動23

黑啟動過程中的技術(shù)問題：發(fā)電機(jī)的自勵磁：當(dāng)發(fā)電機(jī)外電路為容性時，容性電流對發(fā)電機(jī)的電樞反應(yīng)可能起助磁作用，使發(fā)電機(jī)勵磁電流和機(jī)端電壓無法控制的上升直至磁路飽和，而系統(tǒng)出現(xiàn)高電壓。分析表明，只要線路的等效電抗XC不落入發(fā)電機(jī)（xq，xd）的范圍內(nèi)，就不會發(fā)生自勵磁。計算表明，浙江電網(wǎng)在黑啟動的過程中一般不會發(fā)生自勵磁。黑啟動過程中的技術(shù)問題：24

黑啟動過程中的技術(shù)問題：空載線路合閘過電壓：該問題主要出現(xiàn)在超高壓電網(wǎng)上。對于220kV線路，由于電壓等級較低，合閘時沖擊較小，一般不會達(dá)到線路相電壓的3倍，而220kV及以下電網(wǎng)的絕緣水平設(shè)計倍數(shù)為3.0~3.5相電壓。但從安全考慮，應(yīng)盡可能采取投低抗、切電容、雙回路只充一回、充短線路、充低電壓等級線路等措施來限制線路末端的高電壓。黑啟動過程中的技術(shù)問題：25

黑啟動過程中的技術(shù)問題：低頻振蕩：根據(jù)分析，系統(tǒng)之間聯(lián)系電抗過大，系統(tǒng)的阻尼性能變差，當(dāng)整體呈現(xiàn)負(fù)阻尼，則導(dǎo)致低頻振蕩。黑啟動初期，系統(tǒng)聯(lián)接薄弱，易出現(xiàn)低頻振蕩。為防止低頻振蕩，黑啟動時應(yīng)盡量不用發(fā)電機(jī)的快速勵磁，而盡可能投入PSS；為減小系統(tǒng)聯(lián)系電抗，應(yīng)盡可能先給附近機(jī)組供電；如仍出現(xiàn)低頻振蕩，則通過調(diào)整網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)來調(diào)整潮流以平息低頻振蕩。黑啟動過程中的技術(shù)問題：26

黑啟動過程中的技術(shù)問題：頻率控制：黑啟動過程中，應(yīng)優(yōu)先恢復(fù)調(diào)節(jié)性能好的機(jī)組，以承擔(dān)調(diào)頻調(diào)壓任務(wù)。黑啟動過程中為保證系統(tǒng)穩(wěn)定，須保證非自啟動機(jī)組獲得更多的啟動功率，同時又必須恢復(fù)系統(tǒng)負(fù)荷保持有功平衡，一般考慮首先恢復(fù)小的直配負(fù)荷，而后逐步恢復(fù)較大的直配負(fù)荷和電網(wǎng)負(fù)荷。增加負(fù)荷的速度應(yīng)兼顧恢復(fù)時間與系統(tǒng)頻率穩(wěn)定，參考國外經(jīng)驗，考慮同時接入的最大負(fù)荷量不應(yīng)使系統(tǒng)頻率較接入前下降0.5Hz，一般一次接入的負(fù)荷量不大于發(fā)電出力的5%，同時保證頻率大于49Hz，防止出現(xiàn)頻率崩潰。黑啟動過程中的技術(shù)問題：27

黑啟動過程中的技術(shù)問題：電壓控制：黑啟動過程中必然有對空載線路充電，而后又有輕載線路，大量線路充電功率導(dǎo)致系統(tǒng)電壓升高。為防止高電壓，發(fā)電機(jī)應(yīng)高力率運(yùn)行甚至進(jìn)相運(yùn)行，雙回路只投一回，投低抗、切電容，調(diào)節(jié)變壓器分接頭，增帶具有滯后功率因數(shù)的負(fù)荷，等。電壓應(yīng)盡可能控制在0.95~1.052額定值之間。黑啟動過程中的技術(shù)問題：28

黑啟動過程中的技術(shù)問題：穩(wěn)定性問題：經(jīng)校驗，浙江電網(wǎng)在系統(tǒng)恢復(fù)過程中，只具備單相短路的穩(wěn)定水平，且保護(hù)的正確動作與快速切除故障是關(guān)鍵，目前，考慮所以廠站的母差、高頻、主變縱差等快速保護(hù)必須全部投運(yùn)。同時合開關(guān)時采用手動合閘方式，重合閘停用。黑啟動過程中的技術(shù)問題：29二、浙江220kV系統(tǒng)黑啟動方案浙江220kV電網(wǎng)黑啟動采取開式恢復(fù)策略：系統(tǒng)全停事故后，在直流電源消失前，在確認(rèn)設(shè)備正常后，具有黑啟動電源廠站的現(xiàn)場運(yùn)行人員應(yīng)自行拉開所有220kV出線開關(guān)；省調(diào)黑啟動廠站保留開關(guān)表中提及的廠站應(yīng)按要求保留一個指定的可能來電和一臺可恢復(fù)所（廠）用電的主變，其它開關(guān)全部拉開；省調(diào)黑啟動廠站保留開關(guān)表中未提及的其它220kV廠站，應(yīng)拉開母聯(lián)開關(guān)或母分開關(guān)，并自行在其中一組母線上保留一個可能來電的電源開關(guān)和一臺可恢復(fù)所（廠）用電的主變，其它開關(guān)全部拉開。這樣有助于簡化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和實現(xiàn)快速恢復(fù)。110kV及以下母線由各地區(qū)調(diào)度根據(jù)各自地區(qū)電網(wǎng)的情況確定是否采取以上類似策略。二、浙江22