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水电站的黑启动

1黑启动的概念

大面积停电后的系统自恢复通俗地称为黑启动。所谓黑启

动，是指整个系统因故障停运后，系统全部停电(不排除孤立小

电网仍维持运行)，处于全“黑”状态，不依赖别的网络帮助，

通过系统中具有自启动能力的发电机组启动，带动无自启动能力

的发电机组，逐渐扩大系统恢复范围，最终实现整个系统的恢复。

黑启动的关键是电源点的启动，水轮发电机组与火电、核电机组

相比，具有辅助设备简单、厂用电少，启动速度快等优点，理所

当然成为黑启动电源的首选。水电站的黑启动是指在无厂用交流

电的情况下，仅仅利用电厂储存的两种能量——直流系统蓄电池

储存的电能量和液压系统储存的液压能量，完成机组自启动，对

内恢复厂用电，对外配合电网调度恢复电网运行。机组具有黑启

动功能不仅是电站在全厂失电情况下安全生产自救的必要措施，

也是电网发展的需要。

在电网大面积停电后，采取电网黑启动措施，将大大减少电

网停电时间，尽快恢复电网的正常运行。2005-09-26，受第18

号台风“达维”的影响，海南省发生了罕见的全省范围大面积停

电。海南电网公司立即实施黑启动方案，这是国内除演练以外第

一次实施的“黑启动”。

在正式下达“黑启动”命令后仅1h25min，就有电厂宣告“黑

启动”成功，系统开始逐步恢复供电。

2003-11-09，由云南电力集团公司牵头组织了漫湾电厂、昆

明电厂、以礼河电厂、昆明供电局等有关单位，进行了云南电网

的黑启动试验，试验选择了黑启动方案之中最为复杂、最具有代

表性的一个方案作为试验网络。采用漫湾电厂机组自启动后，零

起升压方式和全电压冲击2种方式恢复以500kV、220kV和110kV

输变电系统构成的比较复杂的目标网架，实现利用有自启动能力

的黑启动电源恢复启动无自启动能力的昆明电厂火电机组和以

礼河电厂水电机组的方案，完成试验系统的孤岛并列。试验全面

模拟了电网黑启动后的整个恢复过程。

以下是笔者承担机组自启动操作任务后，对水电站机组作为

黑启动电源运行时的注意事项及操作步骤所作的初步探讨。

2水电站黑启动的注意事项

2.1调速系统

水电站黑启动的关键是在失去厂用交流电时能否维持控制

水轮机导叶开启的调速系统的操作油压。调速系统的油压装置一

般能满足机组在运行中可能发生的最不利运行情况的需要，即首

先甩去额定负荷，导叶接力器全关1次，然后摆动若干次(按进

行1次全关闭考虑)，接着机组又并入电网带上额定负荷，导叶

全开1次(对转浆式水轮机其轮叶接力器也相应动作)。经上述调

整后，油压装置仍能保证事故停机用油，在事故终了，尚能保持

最低允许油压。故在正常情况下，油压装置的油压可以保证机组

进行一次正常自启动，但需要注意压油槽的油气比例，压油槽油

位不能低于操作最低油位。

2.2励磁系统

励磁系统在黑启动时应考虑两点：第一，励磁风机电源问题，

如果励磁风机电源不是由本机自供电，在黑启动时由于没有厂用

交流电源，励磁风机将不能运行，受功率柜温度限制，励磁系统

可能无法长时间运行；第二，对长线路充电问题，如果黑启动的

机组需向系统充电，则需要考虑线路末端过电压问题，故黑启动

机组带长线路起励时应采用手动起励，逐步升压的方式。

2.3辅助设备

对于一些立式机组，顶盖排水系统采用厂用交流电源，一旦

厂用交流电消失，在机组开启时短时间内顶盖可能满水，导致水

导油盆进水，不利于黑启动操作，此时应考虑机组的漏水量以及

排水系统是否能够满足要求。

对于技术供水采用水泵供水的系统，由于没有厂用交流电，

冷却水不能投入，此时应考虑轴瓦温度及油温在黑启动过程中是

否能满足要求，对于采用顶盖供水、坝前取水或钢管取水的技术

供水系统则不存在此问题。

机组是否可以进行惰性停机也应考虑，如不能进行惰性停

机，则应考虑相应的制动系统是否能满足要求。

主阀是黑启动过程中机组事故的最后一道防线，在无交流电

的情况下应能够自动关闭。如不能够自动关闭，在黑启动时应注

意解决。

2.4直流系统

直流系统是黑启动时唯一的电源，是电站的继电保护、操作、