梁國輝

（國網(wǎng)新源控股有限公司潘家口蓄能電廠，河北唐山064309）

多臺(tái)機(jī)組作為黑啟動(dòng)電源同時(shí)啟動(dòng)設(shè)計(jì)方案剖析

梁國輝

（國網(wǎng)新源控股有限公司潘家口蓄能電廠，河北唐山064309）

潘家口蓄能電廠黑啟動(dòng)交流電源采用的是柴油發(fā)電機(jī)供電方式，勵(lì)磁系統(tǒng)起勵(lì)方式為直流系統(tǒng)起勵(lì)方式；但是由于潘家口蓄能電廠機(jī)組容量較小，并且黑啟動(dòng)需要充母線至豐潤熱電廠，線路過長存在自勵(lì)磁過電壓風(fēng)險(xiǎn)，所以潘家口蓄能電廠1臺(tái)機(jī)組無法滿足黑啟動(dòng)的需求，黑啟動(dòng)過程中需要潘家口蓄能電廠至少2臺(tái)或者3臺(tái)機(jī)組同時(shí)啟動(dòng)作為黑啟動(dòng)電源，才能滿足黑啟動(dòng)的正常需求。

黑啟動(dòng)；自勵(lì)磁；過電壓

0 引言

潘家口蓄能電廠安裝有3臺(tái)抽水蓄能機(jī)組，每臺(tái)機(jī)組容量為91 MVA，機(jī)端電壓為13.8 kV,采用發(fā)、變組單元接線，變壓器(2B、3B、4B)為100 MVA有載調(diào)壓變壓器，發(fā)、變、組之間設(shè)有斷路器，G3、G4兩臺(tái)機(jī)機(jī)端接有42B廠用變壓器，變壓器高壓側(cè)電壓等級為220 kV。電站220 kV系統(tǒng)接線方式為雙母線帶母聯(lián)（兼做出線旁路）接線，出線2回，均送往遵化變電站。

潘家口蓄能電廠空充至唐豐熱電路徑為：從潘家口蓄能電廠機(jī)組零起升壓后向遵化方向充電，后經(jīng)西鋪、津西、姜家營、常莊、車軸山，送電至豐潤電廠公用側(cè)，啟動(dòng)該廠機(jī)組；再通過車軸山—韓城線路，恢復(fù)唐山市區(qū)供電。

1 機(jī)組啟動(dòng)臺(tái)數(shù)設(shè)計(jì)

充電方案路徑參數(shù)如表1：

表1 方案一路徑線路參數(shù)及充電無功情況

黑啟動(dòng)過程中對于機(jī)組而言存在的主要風(fēng)險(xiǎn)為自勵(lì)磁過電壓，為了躲避機(jī)組自勵(lì)磁風(fēng)險(xiǎn)，對機(jī)組啟動(dòng)情況分別進(jìn)行了校驗(yàn)計(jì)算，結(jié)果如下：

（1）潘家口開1臺(tái)機(jī)

1）從潘家口蓄能電廠空充至唐豐熱電

WN＜QC1×Xd*，不產(chǎn)生自勵(lì)磁的判據(jù)不成立。

所以從潘家口蓄能電廠空充至唐豐熱電,可能會(huì)有發(fā)電機(jī)自勵(lì)磁問題出現(xiàn)。

2）從潘家口蓄能電廠空充至遵化變電站,在遵化變電站增加感性補(bǔ)償

由上述可知,本文所提出的DFT電路的面積開銷為0.06%左右。需要注意的是,我們沒有計(jì)入受控邏輯和I/O電路,并且這些電路的面積與單元陣列相比較小。

WN＞Qc×Xd*，不產(chǎn)生自勵(lì)磁的判據(jù)成立。

所以從潘家口蓄能電廠至遵化變電站不會(huì)有發(fā)電機(jī)自勵(lì)磁問題出現(xiàn)。

但繼續(xù)由遵化變電站空充至豐潤熱電,則會(huì)有自勵(lì)磁問題，需在遵化變電站投入感性補(bǔ)償抑制空充產(chǎn)生的自勵(lì)磁?？紤]到機(jī)組參數(shù)、線路參數(shù)的誤差因素需要給自勵(lì)磁判據(jù)留有足夠的裕度，故建議遵化站投入3組（單組容量9 Mvar）低壓電抗器。

（2）潘家口開2臺(tái)機(jī)

2臺(tái)機(jī)WN＝182 MVA

Qc1＝34.89 MVA

2臺(tái)機(jī)Xd*=10.2÷2=5.1

Qc1×Xd*=177.94 MVA

WN＞Qc1×Xd*，不產(chǎn)生自勵(lì)磁的判據(jù)成立。

從計(jì)算結(jié)果分析，2臺(tái)機(jī)的WN僅僅比Qc與Xd*的乘積大2.23%，即使從判據(jù)上看不會(huì)產(chǎn)生自勵(lì)磁，但是考慮到機(jī)組參數(shù)、線路參數(shù)的誤差，不產(chǎn)生自勵(lì)磁的判據(jù)裕度太小，仍然存在一定的自勵(lì)磁過電壓風(fēng)險(xiǎn)。如果考慮在遵化變電站主變低壓側(cè)增加1臺(tái)9 Mvar低壓電抗器，則不產(chǎn)生自勵(lì)磁的判據(jù)成立，且不產(chǎn)生自勵(lì)磁的判據(jù)裕度較大。

（3）潘家口開3臺(tái)機(jī)

3臺(tái)機(jī)WN＝273 MVA

Qc1＝34.89 MVA

3臺(tái)機(jī)Xd*=10.2÷3=3.4

Qc1×Xd*=118.63 MVA

WN＞Qc1×Xd*，不產(chǎn)生自勵(lì)磁的判據(jù)均成立。不產(chǎn)生自勵(lì)磁的判據(jù)裕度足夠大，不存在自勵(lì)磁過電壓的風(fēng)險(xiǎn)。

綜上所述，潘家口蓄能電廠3臺(tái)機(jī)組全開可避免自勵(lì)磁風(fēng)險(xiǎn)。

2 多臺(tái)機(jī)組同時(shí)黑啟動(dòng)控制難點(diǎn)分析

水電機(jī)組和火電機(jī)組調(diào)節(jié)性能的差異，特別是小系統(tǒng)運(yùn)行期間，對潘家口機(jī)組的調(diào)頻、調(diào)壓能力要求較高。豐潤熱電機(jī)組并入小系統(tǒng)前，為防止潘家口與豐熱機(jī)組之間出現(xiàn)功率和電壓擺動(dòng),引發(fā)黑啟動(dòng)子系統(tǒng)頻率、電壓振蕩，將潘家口機(jī)組調(diào)速器置自動(dòng)狀態(tài)，勵(lì)磁調(diào)節(jié)器置手動(dòng)狀態(tài)，豐潤熱電廠機(jī)組調(diào)速器置手動(dòng)狀態(tài)，勵(lì)磁調(diào)節(jié)器置自動(dòng)狀態(tài)的調(diào)節(jié)方式。

潘家口蓄能電廠黑啟動(dòng)設(shè)計(jì)啟動(dòng)流程為：潘家口蓄能電廠的3臺(tái)機(jī)組同時(shí)帶2回，零起升壓至額定220 kV電壓，電壓穩(wěn)定后合上潘遵雙回線斷路器向線路充電并輸送功率。由于3臺(tái)機(jī)組和3臺(tái)主變的電氣特性存在一定的差異，3臺(tái)機(jī)組帶雙回母線升壓過程中的勵(lì)磁系統(tǒng)、調(diào)速器系統(tǒng)在電壓、有功功率以及無功功率的合理分配控制策略為啟動(dòng)過程中的控制難點(diǎn)，尤其是3臺(tái)機(jī)組的勵(lì)磁系統(tǒng)需要在手動(dòng)狀態(tài)下如何實(shí)現(xiàn)勵(lì)磁系統(tǒng)的同步控制更是一項(xiàng)技術(shù)難題，只能是通過不斷的進(jìn)行試驗(yàn)來進(jìn)行驗(yàn)證。

3 小結(jié)

多臺(tái)機(jī)組作為黑啟動(dòng)電源同時(shí)啟動(dòng)還沒有成功的啟動(dòng)案例，啟動(dòng)過程中的技術(shù)難點(diǎn)還需要通過試驗(yàn)來驗(yàn)證，最終找出完美的解決方案，這種啟動(dòng)方式還有很多技術(shù)難題需要解決，一旦這種方式啟動(dòng)成功，也將為黑啟動(dòng)方式積累寶貴的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)。

[1]NB/T35004-2013水力發(fā)電廠自動(dòng)化設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)范[S].

[2]Q/GDW1774-2013大中型水電站黑啟動(dòng)試驗(yàn)技術(shù)規(guī)程[S].

[3]DL/T 5065-2009水力發(fā)電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[4]GB/T7409.3-2007同步電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)大、中型同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)技術(shù)要求[S].

[5]李基成.現(xiàn)代同步發(fā)電機(jī)整流器勵(lì)磁系統(tǒng)[M].北京：水利電力出版社，1987.

[6]李基成.現(xiàn)代同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)設(shè)計(jì)及應(yīng)用[M].北京：中國電力出版社，2009.03.

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1672-5387（2017）12-0003-02

10.13599/j.cnki.11-5130.2017.12.002

2017-11-01

梁國輝（1987-），男，工程師，從事電氣設(shè)備自動(dòng)控制工作。