1 大同電網(wǎng)簡介 　　大同電網(wǎng)位于華北500kV環(huán)網(wǎng)框架的西部，山西電網(wǎng)的北部，是山西電網(wǎng)連接京、津、唐及內(nèi)蒙古電網(wǎng)的樞紐。目前已形成220kV品字型單環(huán)網(wǎng)及110kV直配的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，如圖1所示。 　　大同電網(wǎng)作為山西電網(wǎng)并入華北電網(wǎng)主通道（500kV大房雙回線）上的一個地區(qū)電網(wǎng)，包括大同二電廠（1號～6號機(jī)組，總裝機(jī)容量1200MW）、大同一電廠（2號、3號、7號、8號、9號機(jī)組，總裝機(jī)容量91MW）、大同熱電公司（10號、11號機(jī)組，總裝機(jī)容量100MW）、廣靈電廠（1號～4號機(jī)組，總裝機(jī)容量15MW），總裝機(jī)容量1406MW，而主力電源僅為大同二電廠。全網(wǎng)8座220kV變電站幾乎均接于大同二電廠220kV母線上，所帶負(fù)荷占全網(wǎng)的80％，歷史上發(fā)生在大同二電廠的幾次事故表明，電網(wǎng)發(fā)生全停的概率極大。因此，結(jié)合大同電網(wǎng)的實(shí)際情況，盡快研究大同電力系統(tǒng)事故后的恢復(fù)問題（即黑啟動問題），制定大同電網(wǎng)的黑啟動調(diào)度預(yù)案，在系統(tǒng)全停情況下迅速、準(zhǔn)確、有序地恢復(fù)電網(wǎng)運(yùn)行和對重要用戶的供電，有其必要性和現(xiàn)實(shí)意義。 2 黑啟動電源的選擇 　　進(jìn)行黑啟動，首先應(yīng)保證有可靠的啟動電源。通過大量深入細(xì)致的調(diào)查、分析和研究，認(rèn)為在大同電網(wǎng)電源均為火電機(jī)組的情況下，當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生全停，所轄發(fā)電廠失去廠用電時，具備自啟動能力的機(jī)組為廣靈電廠3號和4號機(jī)爐。 　　廣靈電廠3號和4號鏈條爐在突然失去廠用電后仍能繼續(xù)燃燒，并可以在一定時間內(nèi)（30min～60min）向汽輪機(jī)提供正常參數(shù)的蒸汽，從而得以再次熱態(tài)沖機(jī)，使3號和4號機(jī)組恢復(fù)運(yùn)行。這種自啟動能力曾在實(shí)際事故中得到成功檢驗(yàn)。為提高廣靈電廠自啟動成功率，應(yīng)利用屬于同一母管制的3號和4號爐先共同啟動1臺機(jī)（選擇當(dāng)時汽輪機(jī)真空度高者），帶起廠用電之后，再恢復(fù)另一臺機(jī)。 3 大同電網(wǎng)黑啟動調(diào)度預(yù)案 結(jié)合大同電網(wǎng)黑啟動方案研究制定的大同電網(wǎng)黑啟動調(diào)度預(yù)案可分為5個階段： a.在大同電網(wǎng)系統(tǒng)全停后，各電廠和變電站自行操作，轉(zhuǎn)為預(yù)先設(shè)定的黑啟動初始可控狀態(tài)； b.廣靈電廠機(jī)組黑啟動成功且大同一電廠熱態(tài)并機(jī)； c.黑啟動電源成功啟動并列后，給大同熱電公司送廠用電，給各變電站送站用電； d.大同熱電公司機(jī)組啟動成功后，恢復(fù)對重要用戶的供電； e.大同二電廠機(jī)組或220kV萬趙線及220kV七渾線恢復(fù)供電，大同電網(wǎng)并人省網(wǎng)后，恢復(fù)大同電網(wǎng)正常運(yùn)行，開放所有負(fù)荷。 　　其中，階段a的操作由各廠站按照預(yù)先制定的黑啟動預(yù)案自行操作，其余階段則須在大同地調(diào)的統(tǒng)一指揮下依次操作。 　　另外，根據(jù)大同電網(wǎng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，并為方便調(diào)度操作，可將大同電網(wǎng)分為8個局部供電系統(tǒng)，分別是：西萬莊—大同一電廠—大熱供電系統(tǒng)、高山供電系統(tǒng)、北郊供電系統(tǒng)、馬軍營供電系統(tǒng)、官堡供電系統(tǒng)、陽高供電系統(tǒng)、渾靈廣供電系統(tǒng)、開源路供電系統(tǒng)。大同電網(wǎng)的黑啟動調(diào)度預(yù)案由這8個供電系統(tǒng)的黑啟動預(yù)案構(gòu)成。 4 黑啟動步驟及路徑 4.1 廣靈電廠黑啟動步驟 a.令汽機(jī)人員立即查看3號和4號汽輪機(jī)真空表，選擇真空度高的一臺機(jī)進(jìn)行自啟動。 b.打開所選機(jī)的自動主汽門以啟動該機(jī)。 c.迅速恢復(fù)至少一段廠用電，然后逐漸恢復(fù)全廠廠用電，并維持電壓在6.3kV。 d.汽機(jī)須在廠用電恢復(fù)后立即啟動循環(huán)泵，再啟動凝結(jié)水泵，以建立汽機(jī)真空，最后恢復(fù)給水泵，防止鍋爐干鍋。 e.鍋爐在廠用電恢復(fù)并上水正常后，一次啟動引送風(fēng)機(jī)、給煤機(jī)、拋煤機(jī)。 f.對所選機(jī)組進(jìn)行沖機(jī)，啟動成功后，將對應(yīng)變壓器投入運(yùn)行，給35kV一段母線充電，然后合上3130開關(guān)，給35kV另一段母線充電。 g.開啟另一臺6MW機(jī)組，用所對應(yīng)的35kV開關(guān)與上一臺機(jī)組同期并列。 h.合上35kV廣電1號線3135開關(guān)，給系統(tǒng)送電。 i.為防止機(jī)組自勵磁以及線路末段過電壓，事先對渾城站接人部分重要負(fù)荷（渾城站10kV渾柳線1MW）。 j.啟動1號、2號機(jī)爐。 k.為防止線路末段過電壓，1號、2號機(jī)盡量運(yùn)行在最低電壓水平。 l.地調(diào)、縣調(diào)及電廠密切配合，控制好增加出力和投入負(fù)荷的速度，保持孤立網(wǎng)內(nèi)有功、無功平衡，防止頻率、電壓過大波動而威脅孤立小網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行。 4.2 黑啟動路徑 　　廣靈電廠自啟動成功后，依照盡快啟動鍋爐熱態(tài)保持時間短機(jī)組的原則，立即向大同一電廠送廠用電。根據(jù)大同電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)，確定黑啟動路徑為：35 kV廣電1號線—110 kV渾廣線—110 kV渾城1號線—110kV萬渾線—110kV萬三線—110kV平三1號線，路徑總長度為137.13km。先啟動大同一電廠8號、9號機(jī)組中真空度較高的一臺機(jī)組，當(dāng)所選機(jī)組順利啟機(jī)后，再依次啟動其他機(jī)組。同時，通過110kV平三2號線給大同熱電公司送廠用電，啟動10號、11號機(jī)組。然后，按上述電網(wǎng)調(diào)度預(yù)案恢復(fù)大同電網(wǎng)運(yùn)行，在省網(wǎng)或華北主網(wǎng)恢復(fù)后與之并列。 5 黑啟動中應(yīng)注意的問題 5.1 黑啟動各階段的時間及相互配合 　　火力機(jī)組熱態(tài)啟動所需的時間與廠用電中斷的時間成正比，因此，盡量縮短廣靈電廠自啟動及黑啟動供電路徑的操作時間，對于保持電廠機(jī)爐的較高參數(shù)、提高機(jī)組熱態(tài)啟動的成功率、縮短啟動時間，起著至關(guān)重要的作用。 　　系統(tǒng)中，廠站均采用蓄電池組作為事故備用電源，其可持續(xù)供電時間有限。以西萬莊站為例，該站為300A·h蓄電池組，站用負(fù)荷為0.07MW，在220V電壓下折合為318A，考慮事故下站用負(fù)荷大幅降低的因素，蓄電池組的供電時間也不超過2h。一旦廠站失去操作電源而無法操作，將嚴(yán)重影響系統(tǒng)恢復(fù)。因此，在系統(tǒng)恢復(fù)過程中，要優(yōu)先考慮給各變電站送站用電。 5.2 發(fā)電機(jī)組調(diào)節(jié)系統(tǒng)特性的協(xié)調(diào) 　　在啟動電源和被啟動機(jī)組并列運(yùn)行的子系統(tǒng)中，如果發(fā)電機(jī)組調(diào)節(jié)系統(tǒng)特性相差較大，可能導(dǎo)致發(fā)電機(jī)組并列運(yùn)行子系統(tǒng)內(nèi)部有功功率擺動，甚至不能穩(wěn)定運(yùn)行。因此，在本調(diào)度預(yù)案中，廣靈電廠機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)采用自動調(diào)節(jié)，勵磁系統(tǒng)采用手動調(diào)節(jié)，大同一電廠、大同熱電公司機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)采用手動調(diào)節(jié)，勵磁系統(tǒng)采用自動調(diào)節(jié)，以避免由于調(diào)速系統(tǒng)或勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)特性差異而發(fā)生功率振蕩。 5.3 過電壓問題 　　電廠黑啟動過程中遵循的原則是，在合空線和合空載高壓備用變壓器前，為避免出現(xiàn)異常過電壓現(xiàn)象，在允許范圍內(nèi)應(yīng)盡可能通過調(diào)節(jié)試驗(yàn)機(jī)組使電壓保持較低值。在小系統(tǒng)并列和小系統(tǒng)并入主網(wǎng)前，應(yīng)盡可能地調(diào)節(jié)電壓和頻率，以減小待并列系統(tǒng)電壓和頻率的差別。在啟動容量較大的火電機(jī)組的廠用負(fù)荷時，電壓降低比較嚴(yán)重，這種情況下，可以考慮在廠用負(fù)荷啟動前，通過調(diào)節(jié)使受端電壓適當(dāng)升高，以減弱電壓降低的嚴(yán)重程度。在空充電廠高壓備用變壓器前，應(yīng)適當(dāng)降低母線電壓，以避免發(fā)生鐵磁諧振及諧振過電壓。 5.4 系統(tǒng)頻率和有功功率平衡 　　大同熱電公司機(jī)組成功啟動并恢復(fù)對重要用戶供電時，指定大同熱電公司為大同電網(wǎng)的調(diào)頻廠。要求大同熱電公司時刻監(jiān)視系統(tǒng)頻率并與地調(diào)聯(lián)系，根據(jù)負(fù)荷投入的情況，隨時調(diào)整發(fā)電出力，維持有功功率平衡和頻率穩(wěn)定。地調(diào)調(diào)度員應(yīng)根據(jù)全網(wǎng)及用戶的日負(fù)荷曲線，掌握負(fù)荷的變化趨勢，在系統(tǒng)恢復(fù)過程中做到心中有數(shù)，合理安排。對于裝有低頻低壓減載裝置的重要用戶，應(yīng)投入低頻低壓減載壓板，依賴自動裝置來控制負(fù)荷，實(shí)現(xiàn)有功、無功的平衡。在系統(tǒng)恢復(fù)的全過程中，地調(diào)調(diào)度員和電廠值班員必須密切配合，確保電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行。 5.5 電壓控制和無功功率平衡 　　黑啟動電源成功啟動并列后，在給大同熱電公司送廠用電、給各變電站送站用電的過程中，容性電流較大。為防止發(fā)電機(jī)自勵磁和線路末端過電壓，發(fā)電機(jī)可運(yùn)行在允許的低電壓水平，可以通過調(diào)整變壓器分接頭降低母線電壓。在大同熱電公司機(jī)組啟動成功并恢復(fù)對重要用戶的供電時，感性電流大大增加，系統(tǒng)電壓水平勢必下降。為了保持系統(tǒng)無功功率平衡，改善無功電流分布，降低有功、無功及電壓損耗，防止惡性循環(huán)導(dǎo)致電壓崩潰，可根據(jù)系統(tǒng)電壓情況，將部分廠站的電容器投入運(yùn)行。 5.6 防止和消除鐵磁諧振 　　在送廠用電和站用電的過程中，可利用使發(fā)電機(jī)運(yùn)行在允許的低電壓水平以及調(diào)整變壓器分接頭以降低母線電壓的方法，來防止空充變壓器時發(fā)生鐵磁諧振。發(fā)生鐵磁諧振的廠站可通過拉合母聯(lián)開關(guān)或送出空載線路的方法改變系統(tǒng)參數(shù)，破壞諧振條件，實(shí)現(xiàn)消除鐵磁諧振。 5.7 有關(guān)自動裝置的問題 　　為了縮短系統(tǒng)恢復(fù)的時間，對一些涉及無人值班變電站的開關(guān)（如110kV南樊線111開關(guān)），可在備自投裝置運(yùn)行的狀態(tài)下，直接通過遙控合開關(guān)；在恢復(fù)過程中，應(yīng)確保電廠的低周解列裝置投入運(yùn)行，以保證在頻率急劇下降時，電廠能與系統(tǒng)解列孤立運(yùn)行；對于裝有低頻低壓減載裝置的重要用戶，應(yīng)投入低頻低壓減載壓板，依賴自動裝置來控制負(fù)荷，實(shí)現(xiàn)有功、無功的平衡。 5.8 劃分供電區(qū)域以進(jìn)行系統(tǒng)恢復(fù) 　　根據(jù)大同電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)，將系統(tǒng)劃分為8個供電子系統(tǒng)，同步恢復(fù)發(fā)電廠廠用電及變電站站用電，然后依次恢復(fù)重要負(fù)荷，以方便對負(fù)荷和電壓的控制，實(shí)現(xiàn)有功和無功功率平衡，也有利于調(diào)度指揮處理系統(tǒng)全停事故，加速全系統(tǒng)的恢復(fù)。 5.9 直流備用電源供電能力 　　許多遙測、遙控的直流備用電源能力不超過1h～2h，停電時間過長，就會影響遙測數(shù)據(jù)及遙控能力。這就要求集控中心站操作隊全體操作人員在事故處理過程中隨時待命，如發(fā)生無人站開關(guān)遙控失敗，應(yīng)立即去站內(nèi)手動操作開關(guān)。 5.10 保證通信暢通 　　保證通信暢通是系統(tǒng)恢復(fù)至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，只有通信暢通才能確保調(diào)度命令的及時下達(dá)和執(zhí)行。各廠（站）均應(yīng)有全廠（站）停電時保證通信暢通的措施，如配置無線電話等。 5.11 正確安排操作程序 　　對于在恢復(fù)過程中可能遇到的、特別是影響設(shè)備安全和系統(tǒng)恢復(fù)的各種問題和困難，必須事先進(jìn)行全面的分析和研究，以保證規(guī)定的操作順序正確無誤，避免遺漏和顛倒重要程序。做到在保證系統(tǒng)設(shè)備安全的前提下，順利地執(zhí)行系統(tǒng)恢復(fù)的任務(wù)。 6 結(jié)語 　　本方案為大同電網(wǎng)各級調(diào)度、運(yùn)行部門處理系統(tǒng)全停事故提供了指導(dǎo)作用。一旦大同電網(wǎng)發(fā)生系統(tǒng)全停事故，各級調(diào)度部門和各廠（站）依據(jù)大同電網(wǎng)黑啟動預(yù)案，可以在最短的時間內(nèi)使系統(tǒng)恢復(fù)帶負(fù)荷的能力，并能盡快恢復(fù)對大同電網(wǎng)重要負(fù)荷的供電。同時，本文也對無水電區(qū)域電網(wǎng)的黑啟動研究進(jìn)行了積極、有益的探索。 轉(zhuǎn)自：東方自動化