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北极星电力网技术频道 作者:佚名 2007/12/27 18:55:06
华北电网利用十三陵水电机组“黑启动”调度试验
华北电力调度局(北京100053)刘永奇等*
摘要：结合华北电网尤其是北京电网特点，在计算分析、事前周密安排各有关单位编制详细执行方案基础上，进行实际系统“黑启动”试验研究有关调度方面工作总结。从电力调度的角度介绍了“黑启动”试验各阶段的时间问题及关键的技术问题。强调指出在完善“黑启动”调度预案中，应将“黑启动”和给停电负荷送电的成功率放在第一位。试验表明：十三陵蓄能电厂经过91km长的临时多站组合线路可以顺利起动石热200MW火电机组。关键词：华北电网电力调度“黑启动”试验送电成功率
当电力系统运行时，可能发生的最严重故障是整个系统全部停电，一旦系统全部停电，作为电力系统安全措施的最后一条，就是如何能够快速恢复系统和给广大用户供电。近年来美国、马来西亚发生的大停电故障进一步提醒我们：系统事故恢复问题已作为一个重要课题摆在我们面前。实际运行经验告诉我们，无任何“黑启动”措施会使得停电时间延长，造成更大损失，若事先采取措施制定适当的起动程序，则可大大减少停电时间。2000年5月5日华北电网在集团公司领导指挥下、在集团公司生技部、科技环保部、安监部、调度局、华北电力科学研究院、北京供电局、京能热电股份有限公司石景山热电厂(下称石热)、十三陵蓄能电厂通力协作下，成功地进行了实际电网的“黑启动”试验。
5月5日0：00～8：00从主网正常运行方式中倒出本次试验系统接线方式。8：30,十三陵蓄能电厂在完全失掉外界电源的情况下，靠蓄电池的直流电源开启了上池闸门,起动了20万kW4号水轮发电机组，仅用2min15s的时间，途径91km的线路及昌平、清河两座变电站，实现了对石热的220kV5号母线充电。至此，石热具备了起动机组的厂用电力。9：46，依靠十三陵蓄能电厂送的电，起动3号发电机组并入主网发电。“黑启动”过程仅为1h23min。此间，两厂两站进行了数百项复杂操作，均准确无误。本次试验是以十三陵蓄能电厂作为起动电源。所选择的子系统路径为：十三陵蓄能电厂—昌平站—清河站—石热。该路径电气距离较短，而且都在220kV同一电压等级下，因而电气操作少，过电压水平低，不会产生自励磁。根据计算结果，工频过电压水平不超过1.07倍额定电压，操作过电压倍数不超过1.95。1试验目的(1)验证“黑启动”方案在实际系统实现的可行性；(2)检查十三陵蓄能电厂机组带220kV长线(91km)直接“黑启动”，提供十三陵蓄能电厂发电机厂用电能力以及带负荷能力；(3)检查“黑启动”线路及机组是否产生过电压或自励磁；(4)检查石热机组打闸停机后由十三陵蓄能电厂“黑启动”机组，提供厂用电热态起动及并网能力；
(5)检查试验小系统继电保护、负荷频率调整、电压调整、同期并列的运行情况；
(6)检查试验小系统水、火电机组并列运行情况；(7)检查试验过程三个环节，特别是第二个试验过程环节所需时间，从而为电网提供一套可操作的预案。2试验内容和系统方式本次试验内容根据《华北电网利用十三陵蓄能电厂水电机组进行“黑启动”试验调度执行方案》规定执行。十三陵蓄能电厂的4号机经陵昌二线送至昌平变电站6号甲母线，再由昌平变6号甲母线经昌清一线送至清河变电站6号母线，再经清河6号母线经石清线送至石热5号母线，最后由石热5号母线给0乙高备变充电，将电送至6kV厂用母线，以作为石热3号机组打闸停机后电源，并起动3号机使其达到3000r/min，先与十三陵蓄能电厂4号机组并列后，再通过母联2245与主系统并网(“黑启动”试验孤立系统一次接线见本期第7页，图1)。
试验当日系统为节日正常方式，北京地区500kV及220kV系统输变电设备无计划检修，电网保持正常运行方式。两厂两站保持双母线正常运行方式。试验期间石热1号机正在按计划大修，其他3台机正常运行；十三陵蓄能电厂3号机退出备用，其他1、2号机正常运行。试验期间北京其他厂情况：北京第一热电厂新2号机检修、新1号机及老厂部分机组发电；北京第二热电厂执行夏季全停方式；北京第三热电厂7号机运行；高井电厂4台机发电；华能热电厂3台机发电。试验当日负荷情况：华北电网最大26330MW、京津唐电网最大10990MW、北京地区最大4010MW。试验期间全网低频减载和安全自动装置按规定全部投入。
试验当日北京地区天气晴好。
3试验过程将试验过程分为：从正常运行系统倒出试验小系统；试验小系统“黑启动”；试验小系统恢复正常方式三个阶段。关键是做到试验小系统在并入大系统前仅依靠十三陵蓄能电厂上池水和蓄电池作为动力。3.1第一阶段——试验倒方式0：21开始至5：20结束，完成将陵昌2号线、石清线、昌清1号线倒为试验接线(见本期第7页，图1)，石热将2200乙倒至5号母线、2213开关及两侧刀闸均断开、其余倒至4号母线，参与试验设备陵昌2号线、2204开关及石清线2213开关保护改定值工作。
3.2第二阶段——“黑启动”试验8：22“黑启动”试验开始，8：30十三陵蓄能电厂4号机起动并充电至石热5号母线，9：15石热3号机打闸停机并以十三陵蓄能电厂4号机为起动电源开始“黑启动”试验,9：28石热3号炉点火，9：46石热3号机与十三陵蓄能电厂4号机所带小系统并列。小系统孤立运行期间，频率最高为50.17Hz，最低为49.88Hz；石电母线电压最高234kV，最低218kV。9：52小系统通过石热母联2245开关与主网并列成功。3.3第三阶段——试验恢复正常方式10：06十三陵蓄能电厂停4号机并倒厂用方式，10：34拉开石清线2213开关；10：37石热母线倒为正常方式，13：42昌清1号线送电，14：10陵昌2号线送电，14：23石清线送电，14：25通知有关单位“黑启动”试验全部结束，系统恢复正常方式，保护恢复原定值。
4试验分析总结4.1关于试验各阶段时间问题本次试验历时14h，跨越两个班。主要是准备试验系统方式(第一阶段)和恢复系统方式(第三阶段)。涉及单位多、倒闸操作量大及退保护和改保护定值花费较多时间。真正系统全停电的“黑启动”会因时间紧迫大多仅操作开关，不考虑保护配合问题，时间大大减少。“黑启动”过程(第二阶段)仅用1h22min即完成，其中十三陵蓄能电厂从开始黑启机到充电，到石热腾空母线仅用2min15s；而检查石热3号机厂用电系统是否与系统隔离则用了近45min，占一半多时间，此时十三陵蓄能电厂4号机一直带空载长线运行；石热3号机打闸到点火用13min，到冲转，到与十三陵蓄能电厂4号机并列及最后与系统并网又经22min。实际中如果发生系统全停，从上述时间分布分析，如还采取陵—昌—清—石路径，如果准备这条路径(仅拉开关)和十三陵蓄能电厂从开始黑启机，到充电，到石热腾空母线能在15min内完成，则结果有望与上述试验一样取得成功。4.2关于几个技术问题本次试验上述几个目的均如期达到，[1][2]下一页
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