電網黑啟動研究論文

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一、黑啟動綜述

1.黑啟動的定義。電網黑啟動是指整個系統因故障停運后，不依賴其他網絡的幫助，通過系統中具有自啟動能力機組的啟動，從而帶動無自啟動能力的機組，逐步擴大電力系統的恢復范圍，最終實現整個電力系統恢復的過程。實際上，廣義的具有自啟動能力機組還應包括利用自身的動力資源(柴油機、水利資源等)而實現自啟動或者當與電網解列而孤立小系統仍維持運行的機組。

2.研究必要性。近幾年，隨著惠州電網建設進度的不斷加快，整個電網結構有了很大的改善，電網的穩定運行水平也有了很大的提高。但由于經濟快速發展導致負荷迅猛增長，系統短路容量超標日益嚴重，設備超穩定界面運行時常發生，特別是110kV母線由于設備超界面運行而分母運行，部分220kV線路過載導致頻繁調整方式，部分110kV線路在事故下或檢修情況下倒供負荷存在嚴重過載問題。所有這些問題都有可能會造成局部電網停電，甚至可能誘發惡性連鎖反應造成大面積停電。

因此，在局部電網發生大面積停電或由于省網大面積停電造成惠州全網停電的情況下，在無法利用事故應急預案恢復電網設備運行時，如果沒有任何電網黑啟動措施，將使停電時間大大延長，甚至在恢復系統時可能無從入手，由此給整個電網公司及惠州國民經濟造成重大損失，研究系統大面積停電后的恢復問題，從而制定切實可行的黑啟動方案就顯得十分必要。

二、惠州電網全停后恢復總原則

電網全停事故后是否能夠順利恢復，取決于黑啟動電源的選取以及制定最優恢復路徑，在最短時間內合理分配啟動電源，使系統獲得的發電能力最大。

1.惠州電網概況。惠州電網由500kV、220kV、110kV、35kV四個電壓等級的電網組成，500kV電網是南方電網及廣東電網的主要部分，由惠州站3臺750MVA的自藕變壓器與汕尾市及東莞市電網聯接，由博羅站2臺直流變與三廣直流輸電聯接，220千伏電網與河源、東莞、汕尾、深圳相聯，110千伏電網與河源、東莞、廣州、汕尾四市存在弱聯系，主要電源來自于廣東省電網；110kV電網環網設計，開環運行，每個子區以220kV變電站為中心輻射狀供電，共13個區域電網，系統充裕度較高。

2.黑啟動電源的確定。根據黑啟動經驗，水電機組的啟動時間較短，啟動較快，幾分鐘就能完成啟動過程，而火電機組啟動比較復雜，而且需要熱態再啟動能力，在時間上要求也比較嚴格，因此一般優先選擇水電機組。

根據調查顯示，惠州電網具備自啟動能力的電廠只有白盆珠水電廠，劍譚水電廠在柴油機幫助下能夠實現自啟動，而惠陽電廠在機組解列時有保持一臺機組運行的經驗，可自行啟動。因此，劍譚電廠、白盆珠電廠及惠陽電廠都可做為黑啟動電源。

3.黑啟動路徑的確定。黑啟動路徑的選擇應遵循以下幾條原則：

（1）啟動路徑盡量短；（2）盡量減少不同電壓等級的變換；（3）盡量先啟動大容量的機組；（4）盡量先啟動離重要負荷近的機組。

4.惠州電網恢復總原則。由于系統發生全停事故的幾率極小，一般來說，大部分電網運行人員缺乏足夠的電網全停的事故處理經驗，因此有必要確定系統恢復的總原則，以使系統恢復有條不紊地進行：

（1）在惠州電網全系統停運且失去省網及相鄰電網幫助的情況下，由惠州調度指揮有自啟動能力的地方機組“黑啟動”，進而拖動其它機組啟動，逐步擴大系統的發電容量并適時恢復重要負荷的供電，建立穩定的運行系統，最終實現整個系統的恢復。

（2）惠州電力調度中心是惠州電網黑啟動的指揮機構，黑啟動過程中除準備階段外的其它階段，系統內一切操作均需得到惠州電力調度中心的同意。

（3）當發生本地區網及廠、站全停事故時，各級調度需及時向上級調度匯報事故情況，與此同時，各電廠不待調度令，嚴格按各廠、站現場運行規程進行事故處理。

（4）地調調度員根據所獲得的信息判斷為電網大面積停電、確定停電范圍并明確220KV及其它外網均不能支持惠州電網的恢復后，經請示黑啟動小組領導后，進入“黑啟動”程序。向各縣調、各電廠、變電部下達“黑啟動”命令。并決定是否下放部分調度權給相應縣調指揮，但各縣調在小網間合環時必須得到地調同意。

（5）在廠、站用電恢復前，調度應盡可能減少該廠、站的操作，對于無自啟動能力的電廠，調度員應盡可能地在其外來電源允許間隔時間內恢復其廠、站用電。

（6）對于黑啟動所涉及的廠站，應編制本廠站黑啟動方案，并熟悉本廠站黑啟動方案及惠州電網黑啟動方案。

（7）當發生惠州電網全系統停運事故時，各單位應立即自覺恢復有人值班運行，特別是啟動路徑上的變電站。

（8）在“黑啟動”初期，系統出力很小且不穩定，系統的無功出力就更小。因大型電動機、軌道交通等需大量無功的設備，在系統初期恢復時不宜恢復送電。因此，在系統全停后，各站及重要用戶應立即全停所有空調、抽水泵、電梯等大功率、沖擊性負荷。

（9）嚴禁非同期并列或合環。電廠與系統的并列原則上應在電廠側進行。對于子系統間的并列，各子系統之間應在事先確定的同期點實現同期并列。三、黑啟動校驗

1.發電機自勵磁校驗。對于發電機帶空載長線時，不發生自勵磁的工程實用判據是：KSe＞Qc

其中Se為發電機容量（MW）；Qc為線路充電無功功率(Mvar)；k為發電機的短路比。

2.工頻過電壓校驗。根據電氣行業標準DL/T620-1997《交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合》規定，各個黑啟動路徑中線路空載合閘中的過電壓水平均滿足有關行業標準，空載線路操作過電壓應小于母線額定電壓的3倍，工頻過電壓數值不應超過額定電壓的1.3倍。

四、結論

本文通過對惠州電網黑啟動電源、啟動子路徑的選擇進行了詳細討論，并進行自勵磁、工頻過電壓等方面計算分析論證，最終確定黑啟動路徑的可行性，為后續編制出具體調度實施方案打下良好理論基礎，在全網崩潰或局部地區電網瓦解事故時，可有效指導調度員快速恢復電網運行。

[摘要]本文通過對惠州電網黑啟動電源、啟動子路徑的選擇進行了詳細討論，并進行自勵磁、工頻過電壓等方面計算分析論證，最終確定黑啟動路徑的可行性，為后續編制出具體調度實施方案打下良好的理論基礎，在全網崩潰或局部地區電網瓦解事故時，可有效指導調度員快速恢復電網運行。

[關健詞]惠州電網黑啟動啟動子路徑

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