白鹤滩电站“一键黑启动”功能及流程的研究

陈健鑫，李军刚，陆现波，朱煜浩

（中国长江电力股份有限公司白鹤滩电厂筹建处，四川 凉山615400）

白鹤滩水电站位于金沙江下游四川省宁南县和云南省巧家县境内，为金沙江下游河段梯级开发的第二级电站。左、右两岸布置地下厂房，各安装8台单机容量100 万kW 的水轮发电机组，首批机组将于2021 年7 月投产发电。电力外送通过500 kV GIS、GIL 连接架空线路接入换流站，接至国家电网。

由于枢纽的地理位置、地下电站整体结构特点及外送方式等原因，白鹤滩电站存在以下不安全因素，可能导致全厂停电事故的发生：①电站500 kV升压站及接入电网事故，外送通道故障导致全站停电；②电站附件山体发生大型山体滑坡堵塞金沙江河道导致全部机组被迫停机；③电站发生水淹厂房事故导致全厂机组停电。当以上事故发生时，极大的威胁到电站厂用电系统的正常运行，可能导致全厂停电，甚至威胁系统安全。通过具有自启动能力的机组安全、快速地恢复系统，减小事故损失，显得尤为重要[2]。针对现有电站黑启动方式在时效性、复杂性、安全性方面存在的不足之处，研究设计白鹤滩水电站“一键黑启动”功能及流程，在厂用电全停事故发生时，提高柴油发电机恢复厂用电供电的自动化程度，将大量需要人为操作、检查的过程进行流程化、自动化，减少事故处理风险，提高电站运行的安全性能。

1 厂用电方式介绍

左岸厂内10 kV 供电系统设置6 段10 kV 母线，分别取自1 号、2 号、3 号、5 号、6 号、7 号主变，经高压厂用变压器分别接到6 段10 kV 母线上。6 段母线首尾相连，形成环形。左岸厂外10 kV 系统设置7M、8M、9M 三 段10 kV 母 线，7M、8M 分 别 与2M、6M 相连，两路施工电源分别接入厂外保安母线9M、厂内10 kV 母线4M，柴油发电机作为保安电源接至9M。右岸10 kV 接线方式与左岸类似，左、右岸通过9M、19M 相连。机组自用电、地下厂房排水设备用电、泄洪设施用电均取自10 kV 母线。由左岸10 kV 厂用电联络接线图可知，与柴油发电机相连的母线为9M，通过9M 向7M 或8M 供电，实现厂外重要负荷的恢复供电；由7M 向2M 或由8M 向6M供电，实现厂内重要负荷的供电。由此可知，左岸流程涉及的母线有9M、8M、7M、6M、2M，涉及的开关有与该5 段母线相连的开关及G01 K02、G01 K06、G05 K06 开关。白鹤滩电厂10 kV 厂用电联络图见图1。

图1 白鹤滩电站10 kV 联络图

2 黑启动流程

2.1 流程路径确定

柴油机启动后，逐级对所选择母线进行充电，充电完成后，根据电站负荷重要性程度，依次进行重要负荷的恢复送电。急需恢复供电的负荷主要有大坝泄洪设施、地下厂房排水设备、发电机组等。

考虑全厂停电故障发生的随机性，以上负荷随时需要紧急启动，先后顺序不尽一致，确定流程中将电源恢复至相关母线，然后对相关负荷的启动方式进行调整，根据实际情况及调度命令选择相应负荷的恢复。

根据左右岸负荷分配布置区别、10 kV 各段母线所带负荷的差异性及个别10 kV 母线检修停运的可能性，确定左右岸各设置2 个启动路径，以满足不同负荷恢复的需求。相应恢复路径见图2，因泄洪设施的电源均取自左岸厂用电，故路径1、2 同时考虑大坝泄洪设施、地下厂房排水设备、发电机组的用电需求，路径3、4 不考虑大坝泄洪设施的用电需求。

（1）路径1：柴油发电机-9M-7M-2M，可开启泄洪深孔、泄洪洞，进行4F 或5F 或6F 机组黑启动，启动厂房渗漏排水泵、检修排水泵，联络3M 启动厂区渗漏排水泵。

（2）路径2：柴油发电机-9M-8M-6M，可开启泄洪深孔、泄洪洞，进行7F 或8F 机组黑启动，启动厂区渗漏排水泵，联络1M 启动厂房渗漏排水泵、检修排水泵。

（3）路径3：柴油发电机-19M-18M-15M，可进行11F 或12F 或13F 机组黑启动，启动厂房渗漏排水泵、检修排水泵，联络14M 启动厂区渗漏排水泵。

（4）路径4：柴油发电机-19M-17M-11M，可进行9F 或10F 机组黑启动，启动厂区渗漏排水泵，联络16M 启动厂房渗漏排水泵、检修排水泵。

2.2 “一键黑启动”流程设计

根据分析可知，共有4 种厂用电恢复路径，总共设置4 个“一键黑启动”流程，当需启动流程时，根据实际情况进行选择。考虑操作便捷性，在监控系统设置一个流程启动监控画面，画面中设置4 个启动软按钮，分别对应各自的启动流程。进行“一键黑启动”时，确认除柴油发电机外，无更快方式进行厂用电恢复，人为按下启动按钮，启动恢复厂用电流程。

3 流程动作逻辑

以厂用电恢复路径1 为例，厂用电恢复顺序为：柴油发电机-9M-7M-2M。动作逻辑：一键启动令-退出1M、2M、3M、7M、8M 母线备自投-断开2M、7M、9M 进线及联络开关-断开2M、7M 负荷开关-启动柴油发电机-合上G09 ZCD-合上G07 K09-合上G07 K02-合上G07 K02-退出相关0.4 kV 供电点备自投-流程结束。

图2 白鹤滩10 kV 厂用电恢复路径图

4 结语

厂用电供电的可靠性，决定了电站泄水设施、排水系统、发电机组运行的可靠性，保障了电站发挥防洪、发电、通航的综合效益。厂用电一键黑启动的时效性、安全性、便捷性，可以极大提高厂用电供电的可靠性。随着“一键黑启动”的研究，不断提高和完善电厂机电设备的综合自动化、智能化水平，提高了电厂机电设备运行的安全可靠性，同时也提高了机组安全稳定运行水平，减少事故处理风险，保证电站枢纽安全、可靠、经济运行。