四川电网水电机组黑启动规范（讨论稿）.doc

四川电网水电机组黑启动技术规范（讨论稿）编制单位： 四川省电力公司调度中心 四川中鼎科技有限公司1 范围本规范规定了四川电网水电机组黑启动的基本技术条件和检验试验的相关要求。本规范适用于四川电网水电机组黑启动试验的验收和能力评定。2 规范性引用文件下列文件中的条款通过本规范的引用而成为本规范的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单或修订版均不适用于本规范，然而，鼓励根据本规范达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本规范。GB/T78942001 水轮发电机基本技术条件GB/T154681995 水轮机基本技术条件GB/T9652.11997水轮机调速器于油压装置技术条件DL/T5632004 水轮机电液调节系统及装置技术规程GB/T7409.32007 同步电机励磁系统大、中型同步发电机励磁系统技术要求GB1180589 大中型水电机组自动化元件及其系统基本技术条件GB142851993 继电保护和安全自动装置技术规程DL/T5832006 大中型水轮发电机静止整流励磁系统及装置技术条件DL/T57895 水电厂计算机监控系统基本技术条件3名词解释水电机组：是与水电站水轮发电机组启动运行相关的主辅设备的总称（包括水轮发电机组、调速器、励磁装置、机组及公用辅助设备、控制保护系统等）。启动：指水电机组从静止状态开机到额定转速状态的过程。机组自启动：指机组在无交流动力电源时，利用水电站及机组具备的蓄能特性所完成的启动。厂用动力电源：专门提供给厂用动力设备工作的交流400V电源系统。事故备用电源：为保证水电站在事故状态下重要设备的工作而事先准备的外来交流动力电源（如柴油发电机等）。水电机组黑启动：水电机组黑启动是指在发生电网事故且厂用交流动力电源消失的情况下，利用水电站及机组的蓄能特性或利用水电站事故备用电源完成机组自启动，继而完成发电机机端建压、恢复厂用动力电源的过程。4 总则4.1本规范是为防范电网事故或自然灾害等意外因素造成电网大面积停电波及水电站全站失压时，做到迅速、有序的启动机组，及时有效恢复水电站的厂用动力电源，为迅速恢复电网而制订。4.2本规范根据国家发改委关于落实电力安全和应急措施有关问题紧急通知制订，指导四川电网水电站机组的黑启动试验，测试机组黑启动特征参数，检验机组黑启动安全条件，验证和评定机组黑启动能力，为保证电网和电站安全运行做好事故预案。4.3 本规范根据四川省电力公司川电调2006119号文关于制定和完善发电厂全厂失压应急处理预案及开展水电机组黑启动工作的要求制订，适用于对水电机组黑启动能力进行验证和评价，指导各水电厂全厂失压应急处理预案的制定和完善。5水电机组黑启动方式分类根据各水电站型式、机组设备型号、参数及运行方式，将水电机组黑启动方式分为A、B、C三类。5.1 A类：在发生电网事故且厂用交流动力电源消失的情况下，不需要依靠事故备用电源，利用水电机组的自启动特性快速启动并完成发电机建压，从而恢复厂用动力电源的黑启动方式。5.2 B类：在发生电网事故且厂用交流动力电源消失的情况下，必须依靠事故备用电源，执行机组启动并完成发电机建压，继而恢复厂用电的黑启动方式。5.3 C类：在发生电网事故且厂用交流电消失的情况下，只能依靠其他外部电源（如主网或地方小网反送电），执行机组启动并完成发电机建压，继而恢复厂用电的黑启动方式。该类启动方式视为机组无黑启动能力。5.4 四川电网具备黑启动条件的机组必须达到B类以上的黑启动能力，而具备A类启动能力的水电机组应同时具备B类启动能力，也就是说同时要备有事故备用电源启动机组的能力。5.5 本规范技术要求适用于A类黑启动机组。6水电机组黑启动基本技术条件6.1 机组油压装置6.1.1机组油压装置控制系统工作电源须按照交直流双重供电方式配置。6.1.2在厂用动力电源消失，油泵全停的情况下，机组油压装置所储备的液压操作能力能保证机组黑启动完成，当黑启动不成功时，能保证机组安全停机。6.1.3 各水电机组须通过黑启动试验，测试机组油压装置在黑启动条件下的特征参数，纳入机组黑启动定值管理。6.1.4由于事故低油压保护整定值的设定对水电机组黑启动能力影响较大，为有效提高水电机组黑启动能力，应对机组事故低油压值进行复核试验。（调整到黑启动试验中）6.1.4由于机组油压装置工作泵启动整定值的设定对水电机组黑启动能力影响较大，为有效提高水电机组黑启动能力，可对工作油泵启动油压设定值进行调整。（调整到黑启动试验中）6.2 调速器6.2.1调速器控制柜工作电源须按照交直流双重供电方式配置。6.2.2在厂用动力电源消失的情况下，调速器能保证在黑启动过程中可靠操作并稳定运行。6.2.4调速器应单独设立一组黑启动运行调节参数，保证机组黑启动过程中及厂用电恢复后的稳定运行。6.3励磁装置6.3.1励磁装置控制柜工作电源须按照交直流双重供电方式配置。6.3.2在机组黑启动过程中，励磁装置能可靠启励。6.3.3励磁装置能保证机组黑启动过程中及厂用电恢复后的稳定运行。6.3.4在机组黑启动开始至厂用电恢复前，励磁风机停运不会影响励磁装置的工作。6.4 保护系统继电保护系统和水机保护系统应正常投入，并能满足机组黑启动的要求。一般情况下不得采用退出部分保护的方式进行机组黑启动。6.5 计算机监控系统6.5.1在厂用交流电消失的情况下，应保证整个监控系统和自动化监视元件在机组黑启动过程中能正常工作。（电源一起）6.5.2 在机组开停机流程中，应增加机组黑启动运行方式的开停机流程，提高机组黑启动的安全、快速和可靠性。6.7水轮机主阀6.7.1主阀控制系统工作电源须按照交直流双重供电方式配置。6.7.2各水电机组须通过黑启动试验，测试水轮机主阀油压装置在黑启动条件下的特征参数，纳入机组黑启动定值管理。6.7.3由于主阀油压装置低油压报警整定值对主阀启闭影响较大，为有效提高机组黑启动能力，应对主阀油压装置进行低油压启闭试验。6.8 厂用电系统6.8.1黑启动时为实现安全、快捷、可靠的恢复厂用电，各水电站根据自身的厂用电的接线方式，确定机组黑启动时最佳厂用电恢复路径。6.8.2当厂用电中断后，现场应立即将自动运行较大电机（次要负荷）切除，防止恢复厂用电时负荷集中启动，以免厂用电恢复时因过负荷跳闸扩大事故范围。6.9 渗漏排水系统机组黑启动过程中渗漏集水井水位上升应不危及电厂安全，特别需杜绝水淹厂房事故的发生，必要时增加备用电源启动水泵排水。6.10 技术供水系统：6.10.1 技术供水控制柜工作电源须按照交直流双重供电方式配置。技术供水阀应优先考虑直流电源或液压操作。6.10.2在机组黑启动过程中，技术供水系统应在不需要厂用电的情况下，满足机组及主变冷却要求。6.10.3 当技术供水系统不能满足机组黑启动要求时，应对技术供水系统进行改造或者增加事故备用电源。6.6 其他辅助设备控制系统6.6.1其他辅助设备控制系统工作电源须按照交直流双重供电方式配置。6.6.2在厂用交流电消失的情况下，辅助设备控制系统在机组黑启动过程中能正常监视辅助设备的状态。6.6.3在厂用交流电恢复后，辅助设备控制系统应能根据辅助设备的重要程度依次恢复工作。6.11 水轮发电机组：6.11.1进行黑启动的水轮发电机组状况良好，在全站失压前处于运行或系统备用状态。6.11.2对于顶盖排水采用水泵排水的机组，在机组黑启动开始至厂用电恢复前，顶盖排水泵停运不会影响机组的安全。6.12 直流系统6.12.1 直流系统应为机组黑启动提供可靠的保护、控制操作电源6.12.2 直流系统蓄电池容量应保证机组黑启动过程中所有直流负载的正常工作。6.12.9 同时必须加强蓄电池定期维护工作，以保证继电保护、操作、控制，自动装置、通讯、事故照明等设备的可靠运行。7 水电机组黑启动工作流程7.1 成立机组黑启动领导工作组；7.2 编制机组黑启动试验方案；7.3 进行机组黑启动能力验证；7.4 确定机组黑启动重要特征值，上报省电力公司电力调度中心进行定值管理；7.5 制订机组黑启动预案；7.6 定期进行机组黑启动实战演练。8 机组黑启动试验 8.1 球阀（或蝶阀）低油压静水启闭试验8.1.1 在机组停机、球阀关闭的状态下，切除球阀油压装置油泵，手动排油，调节油压到油泵启动值，注意保证油压装置的油位值维持在球阀接力器不会进气的油位值以上。手动操作开启球阀，记录球阀从全关到全开的时间和至全开时的油压和油位值；球阀全开后，保持球阀油压装置油泵在切除状态，观察记录球阀油压装置压力降低至事故低油压值时，能否保证在30分钟以上。8.1.2 在机组停机、球阀开启的状态下，切除球阀油压装置油泵，手动排油，调节油压到额定值的80%时，注意保证油压装置的油位值维持在球阀接力器不会进气的油位值以上。手动操作关闭球阀，记录球阀从全开到全关的时间和全关时的油压值；球阀低油压静水启、闭试验应动作正常。8.2 油压装置的油压和油位特征值的率定8.2. 1 在机组满负荷工况下，调整机组油压装置和球阀油压装置油压到额定值，机组油压装置油位在正常范围，球阀油压装置油位在正常范围内，切除机组油压装置两台油泵和球阀压油装置两台油泵。采取必要安全措施后，手动或在上位机将机组负荷减至“0”。并发停机令同时现地操作球阀关闭按钮。观察并记录调速器油压值和球阀油压值。8.2.2 当机组停机、球阀全关时记录机组油压装置油压、油位值，和球阀油压装置油压、油位值；机组维持停机状态下15分钟后，分别记录机组、球阀油压和油位值后，开机至空载工况，分别记录机组、球阀油压装置油压和油位。8.2.3 在整过试验中，监视油压装置油压不能低于事故低油压整定值，油位不得低于低油位报警值，否则手动启动油泵维持油压和油位。8.3 模拟机组黑启动时，励磁风机报警和机组事故低油压试验8.3.1 在机组动力电源正常的情况下，切除机组及球阀油压装置油泵和励磁风机，调节油压装置油压到额定值，按照黑启动的步骤开机至空转（记录当时时钟时间和调速器油压），再至空载（记录当时时钟时间和调速器油压）。8.3.2 在机组空载工况下，调速器油压维持在事故低油压值之上，记录励磁可控硅温度上升情况及报警保护的历时时间（能否在20分钟以上），若一切正常，先切除球阀油压装置油泵，调节球阀油压装置压力在额定值85%，再断开调速器油压装置控制柜工作电源，监视调速器压油罐上压力表，同时调节调速器油压到事故低油压动作值，观察记录机组事故低油压动作情况，特别是调速器油压装置控制屏失电时，事故低油压能否正确动作。如果事故低油压不动作，则用手动操作油压装置油泵，将调速器油压提高至正常油压，记录事故低油压整定值和停机后的调速器油压值、机组停机时间和球阀关闭时间。恢复调速器油压装置控制柜工作电源，恢复球阀及机组油压装置油泵至自动方式。8.3.3 以上试验完成后，由此确定球阀在无动力电源情况下打开球阀至全开最低油压值，在机组调速器油压装置无工作油泵电源情况下开机至空载工况需要的最小油压和最低油位，防止黑启动过程中机组过速和事故低油压动作，从而引发和扩大事故。8.4 机组清水池冷却水断水试验8.4.1对于采用顶盖和清水池技术供水的机组，关闭机组清水池技术供水阀门，同时关闭发电机空气冷却器供水阀和主变冷却水供水阀。打开顶盖技术供水阀门，机组在备用状态开机至空载，测试推力轴承及各导轴承油温和瓦温上升情况，定子线圈温升情况，确定顶盖技术供水是否满足机组黑启动的要求。8.4.2 对于无顶盖供水的机组，机组满负荷情况下发停机命令，同时关闭机组清水池技术供水阀门，同时关闭发电机空气冷却器供水阀和主变冷却水供水阀。停机15分钟后开机至空载，测试记录推力轴承及各导轴承油温和瓦温上升情况，定子线圈温升情况，从开机到任一部位温度接近事故停机温度的时间则为黑启动要求的最长厂用电恢复时间。8.5 渗漏排水系统切除渗漏集水井排水泵，记录并计算集水井水位上升速率，确保黑启动在集水井水位达到报警值前恢复厂用电，以免造成水淹厂房的事故。8.6 直流系统根据电厂实际直流系统负载计算出负荷量，蓄电池组能正常供电的时间长度，并核定蓄电池组容量，同时测试蓄电池的内阻值，为机组黑启动试验提供可靠的保护、控制操作电源。8.7 计算机监控系统8.7.1 对全厂计算机监控系统的主控机和现地机分别进行交流电源中断试验，验证计算机监控系统在厂用交流电源消失时能否正常工作。 8.7.2 由于黑启动机组为非正常运行方式，鉴于水电站自动化水平较高、日常值班人员较少，为了在事故情况下有效实现黑启动、同时又不扩大事故，有条件的电厂应在全厂计算机监控系统中，针对机组的黑启动条件和方式（包括开机条件、参数限制值及保护闭锁等），增加机组的黑启动程序。8.7.3 为了保证机组在事故情况下的快速安全黑启动，可以将机组的黑启动流程作为正常流程加强培训和演练。8.7.4 为保障计算机监控系统的电源安全，应准确掌握计算机监控系统电源（UPS电源或逆变电源）的工作特性，分析计算机监控系统在黑启动方式下，在厂用电断电时可连续工作的保证时间。8.8 机组水机及电气保护8.8.1 试验机组水机保护、发变组保护、厂高变保护投入正常，自动化元件、自动装置工作正常。8.8.2 同时必须考虑到机组的黑启动是在一种非正常状态下的紧急启动方式，在机组的机械保护、电气保护方面应充分考虑其对机组黑启动的影响。8.8.3 必要时需要闭锁一些保护并降低机组启动的要求。使机组能够快速安全启动（电厂应有紧急黑启动保护投切预案）。8.8.4对于顶盖排水采用水泵排水的机组（如转桨式水轮机），应测试当厂用电消失时，顶盖水位上升速率，确定机组在顶盖排水泵失电的情况下安全运行的时间，由此确定机组黑启动恢复厂用电的时间要求。8.9 事故备用电源8.9.1 做好事故备用电源的日常维护，在机组不满足黑启动条件的情况下，通过备用电源快速完成机组启动带厂用电的工作，确保厂房和机组的安全。8.9.2 在电厂无外来电源做事故备用电源时，电厂应增设柴油发电机，作为黑启动电源。附录A四川电网水电机组黑启动试验评价表序号项目黑启动能力（具备/不具备）备注1油压装置2调速器3励磁装置4保护系统5计算机监控系统6水机主阀7厂用电系统8渗漏排水系统9技术供水10其他辅助设备控制系统11水轮发电机组12直流系统注：机组从黑启动开机至恢复厂用电时间 min，机组黑启动属于 类启动