水電機組黑啟動能力驗證的試驗方法

2023-05-24 00:02:06 1

專利名稱：水電機組黑啟動能力驗證的試驗方法
技術領域：
本發明涉及電網事故意外停電情況下，水電廠水輪發電機組的黑啟動能力 驗證的試驗方法。
背景技術：
黑啟動是指整個電網或是某個電網因故障崩潰停運後，系統全部停電，處 於全"黑"狀態，此時需要通過系統中具有自啟動能力機組的啟動和外來電源， 帶動無自啟動能力的機組，逐步擴大系統的恢復範圍，最終實現整個系統的恢 復和供電。
水電機組黑啟動是指在廠用交流電消失和進水閘門開啟的情況下，利用水 電機組的特點完成機組自啟動，或利用水電廠(站)事故備用電源(如柴油發 電機等)開啟進水閘門並恢復一臺或多臺機組的廠用交流電，繼而完成機組的 啟動、建壓、恢復廠用交流電並對外配合調度恢復電網送電。
目前，對於黑啟動的技術研究主要涉及電網恢復能力的研究及火電機組的 黑啟動能力的研究，而對於黑啟動電源之一的水電廠水輪發電機組的黑啟動能 力的研究尚沒有相關技術文獻公開，更沒有見到對於水電廠水輪發電機組的黑 啟動能力驗證的試驗方法公開。而水電廠的水電機組只有具備黑啟動的能力， 才能在全"黑"狀態下依靠一定的黑啟動操作方法恢復啟動和供電，因此對於 其黑啟動能力的驗證測試是必要的。

發明內容
本發明的目的是提供一種驗證水電廠水電機組黑啟動能力的試驗方法，以 使技術人員通過該方法可以驗證水電機組在故障停運的全"黑"情況下，是否 具備黑啟動的能力。
本發明的目的通過下述技術方案來實現
水電機組黑啟動能力驗證的試驗方法，將試驗機組交流動力電源與廠用交 流電源隔離，使試驗機組的交流動力電源消失，利用試驗機組自身的蓄能能力 啟動機組，恢復其自身的交流動力電源並帶上自身的交流動力負載，以此驗證 試驗機組黑啟動的能力，包括如下內容
a. 試驗驗證勵磁裝置的黑啟動能力；
b. 試驗驗證調速器及油壓裝置的黑啟動能力；c. 試驗驗證機組油水氣系統、直流系統、計算機監控系統的黑啟動能力；
d. 試驗驗證機組在黑啟動不成功時的自身保護能力；
e. 對試驗機組的黑啟動能力進行評價。
所述內容a的方法是，在試驗機組交流動力電源正常的情況下，開機至空 載工況，切斷勵磁風機電源，記錄勵磁可控矽溫度上升值，同時記錄勵磁風機 斷電後報警和事故出口時間；
在試驗機組黑啟動條件下驗證勵磁裝置的起勵能力。
所述內容b包括
bl.試驗驗證黑啟動條件下調速器開機、停機操作及調節的能力； b2.機組事故低油壓停機保護試驗，在機組交流動力電源正常的情況下，
開機至空載工況，切除調速器油壓裝置控制櫃交流動力電源、油泵，手動調節
壓油罐油壓到事故低油壓動作值，記錄機組事故低油壓出口及機組停機過程； b3.油壓和油位特徵值的率定，即切除油壓裝置油泵，執行機組的開機、
停機及帶負荷操作測試記錄壓油罐的油壓和油位值，確定試驗機組黑啟動的油
壓油位特徵值。
所述內容C包括滲漏集水井的排水測試，即關閉電廠內的滲漏集水井排 水泵，計算集水井水位上升速率。
對於技術供水採用供水泵的機組，所述內容C包括機組推力軸承、各導 軸承油溫和瓦溫測試，即對於技術供水採用供水泵的機組，切除供水泵電源， 開機至空載，測試推力軸承及各導軸承油溫和瓦溫上升情況，確定在交流電源 消失時的安全裕量。
對於頂蓋排水採用非直流排水的水電機組，所述內容C包括頂蓋排水的 測試，即切除頂蓋排水泵，開機至空載，測試頂蓋水位上升情況。
所述內容C包括測試並確認直流系統母線電壓正常，記錄電壓值，並核 實最大衝擊負荷值。
所述內容C包括對電廠內的計算機監控系統的主控級和現地級分別進行 交流電源中斷試驗，驗證計算機監控系統在廠用交流電源消失時能否正常工 作；驗證計算機監控系統後備電源的可連續工作時間。
所述內容d包括在黑啟動條件下通過機組軸承的溫度保護、冷卻水中斷 保護、油壓油位異常報警、事故低油壓出口、機組過速保護、電氣設備繼電保 護的試驗，驗證機組的黑啟動不成功時的自身保護能力。所述內容e包括在試驗機組交流動力電源消失後，依據勵磁裝置、調速 器、油壓裝置、監控系統、機組輔助設備控制系統的工作情況及安全裕量對試 驗機組的黑啟動能力的影響進行綜合分析，從而評價試驗機組的黑啟動能力。
本發明採用的上述各內容，基於順利進行測試工作的目的，可以根據情況 調整順序。本發明在模擬水電機組處於全"黑"狀態下，測試勵磁裝置的能力， 通過測試其勵磁風機停運(模擬全"黑"情況下因沒有交流電源時的勵磁狀態) 情況下，測試可控矽的溫升情況及報警時間，以驗證勵磁裝置能否在無風機情 況下在溫升達到限值前完成黑啟動，以驗證其黑啟動能力；對於油壓系統的能
力驗證測試，可以確定在機組調速器油壓裝置無工作油泵電源情況下，開機至 空載工況需要的最低油壓和最低油位，防止黑啟動過程中機組過速和事故低油
壓動作，同時避免調速器管路進氣，從而引發和擴大事故；對於供水系統的能
力驗證測試，可以確保黑啟動在集水井水位達到報警值前啟動成功，以免造成
水淹廠房的事故；對於直流系統的能力驗證測試，可以掌握直流系統處於正常 工作狀態，避免黑啟動過程中的衝擊負荷超過其最大衝擊負荷而發生事故；對 於計算機監控系統的能力驗證測試，可以驗證監控系統在失去交流電源時的正 常工作狀態，特別是能夠驗證在無交流電源時，後備電源的可持續工作時間， 以驗證其是否能夠滿足黑啟動要求的持續工作時間。
可見，採用上述內容的本發明，可以驗證水電廠水電機組在故障停運處於 全"黑"狀態下的黑啟動能力，從而為在事故發生時的黑啟動操作提供依據， 避免因對不具備黑啟動能力的水電機組盲目採用黑啟動操作而進一步擴大事 故，適用於水電廠或水電站驗證其水電機組是否具備黑啟動能力。
具體實施例方式
下面結合具體實施例對本發明作進一步的說明。
對於水電廠或水電站的水電機組是否具備黑啟動能力驗證的試驗方法，是 在正常情況下，模擬無廠用交流電源和進水閘門開啟的情況下，或利用後備電 源開啟進水閘門，驗證水電機組黑啟動的能力。可以是將試驗機組交流動力電 源與廠用交流電源隔離，使試驗機組的交流動力電源消失，利用試驗機組自身 的蓄能能力啟動機組，恢復其自身的交流動力電源並帶上自身的交流動力負 載，以此驗證和評價試驗機組黑啟動的能力，包括如下內容
a. 試驗驗證勵磁裝置的黑啟動能力；
b. 試驗驗證調速器及油壓裝置的黑啟動能力；C.試驗驗證機組油水氣系統、直流系統、計算機監控系統的黑啟動能力；
d. 試驗驗證機組在黑啟動不成功時的自身保護能力；
e. 對試驗機組的黑啟動能力進行評價。
上述各內容，可以根據實際情況，任意調整順序，以利於驗證試驗工作的 進行。
上述各內容更具體、更詳細的過程分別是
內容a的方法是，在水電機組交流電源正常的情況下，開機至空載工況， 在機組空載工況下，調速器油壓維持在事故低油壓值之上，切除勵磁風機電源，
記錄勵磁可控矽溫度值及報警保護的歷時時間(驗證能否在30分鐘以上)，同
時記錄勵磁風機斷電後報警和事故出口時間。
內容b包括如下各內容(各內容順序可以任意調整) bl.試驗驗證黑啟動條件下調速器開機、停機操作及調節的能力； b2.事故低油壓測試，即在機組交流電源正常的情況下，切除機組油壓裝 置油泵，調節油壓裝置油壓到工作泵啟動油壓，開機至空轉(記錄當時時鐘時 間和調速器油壓)，再至空載(記錄當時時鐘時間和調速器油壓)，在機組空載 工況下，調速器油壓維持在事故低油壓值之上；若一切正常，斷開調速器油壓 裝置控制櫃工作電源，監視調速器壓油罐上壓力表，同時調節調速器油壓到事 故低油壓動作值，觀察記錄機組事故低油壓動作情況(特別是調速器油壓裝置 控制屏失電時，事故低油壓能否正確動作，如果事故低油壓不動作，則用手動 操作油壓裝置油泵，將調速器油壓提高至正常油壓)，記錄事故低油壓整定值 和停機後的調速器油壓值、機組停機時間，然後恢復調速器油壓裝置控制櫃工 作電源，恢復機組油壓裝置油泵至自動方式；
b3.油壓和油位特徵值的率定(低水頭覆核)，即切除油壓裝置油泵，執行 機組的開機、停機及帶負荷操作測試記錄壓油罐的油壓和油位值，確定試驗機 組黑啟動的油壓油位特徵值。
在機組滿負荷工況下、調整機組油壓裝置油壓到工作泵啟動油壓，機組油 壓裝置油位在正常範圍，切除機組油壓裝置三臺油泵；上位機發停機令，觀察 並記錄調速器油壓，當機組停機時記錄機組油壓裝置油壓、油位值；機組維持 停機狀態下15分鐘後，分別記錄機組油壓和油位值；然後開機至空載工況， 分別記錄機組油壓和機組油壓裝置油位。在以上過程中，監視油壓裝置油壓不 能低於事故低油壓整定值，油位不得低於低油位報警值，否則手動啟動油泵維持油壓和油位。
b4.漏油箱油位測試，即切除漏油泵，開機至空載，測試漏油箱油位上升 情況。
上述測試完成後，由此確定在機組調速器油壓裝置無工作油泵電源情況下 開機至空載工況需要的最低油壓和最低油位，防止黑啟動過程中機組過速和事 故低油壓動作，同時避免調速器管路進氣，從而引發和擴大事故。
內容C包括滲漏集水井的排水測試，即關閉廠內的滲漏集水井排水泵使 其停止工作，計算集水井水位上升速率，確保黑啟動在集水井水位達到報警值 前啟動成功，以免造成水淹廠房的事故。
對於技術供水採用供水泵的機組，內容C還包括機組推力軸承、各導軸 承油溫和瓦溫測試，即切除供水泵電源，開機至空載，測試推力軸承及各導軸 承油溫和瓦溫上升情況，確定在交流電源消失時的安全裕量。採用蝸殼供水的 機組，如供水閥門可以採用手動開啟或直流開啟，則不做該項測試。
對於頂蓋排水採用非直流排水的水電機組，內容C還包括頂蓋排水的測 試，即切除頂蓋排水泵，開機至空載，測試頂蓋水位上升情況。對於頂蓋排水 採用直流的水電機組，可不做這一測試。
內容C還包括測試前確認直流系統母線電壓正常，記錄電壓值，並核實 和確認最大衝擊負荷。
內容C還包括對全廠計算機監控系統的主控級和現地級分別進行交流電 源中斷測試，驗證計算機監控系統在廠用交流電源消失時能否正常工作。
另外為保障計算機監控系統的電源安全，需要掌握計算機監控系統電源 (UPS電源或逆變電源)的工作特性，驗證計算機監控系統在黑啟動方式下， 在廠用電斷電時可連續工作的保證時間。
內容d包括在黑啟動條件下通過機組軸承的溫度保護、冷卻水中斷保護、 油壓油位異常報警、事故低油壓出口、機組過速保護、電氣設備繼電保護的試 驗，驗證機組的黑啟動不成功時的自身保護能力。
內容e包括在試驗機組交流動力電源消失後，依據勵磁裝置、調速器、 油壓裝置、監控系統、機組輔助設備控制系統的工作情況及安全裕量對試驗機 組的黑啟動能力的影響進行綜合分析，從而評價試驗機組的黑啟動能力。
通過上述內容的試驗，以驗證水電機組是否具備黑啟動的能力，而根據試 驗的結果，判定水電機組是否具備黑啟動能力的標準則根據相關規程確定。
權利要求
1、水電機組黑啟動能力驗證的試驗方法，其特徵在於，將試驗機組交流動力電源與廠用交流電源隔離，使試驗機組的交流動力電源消失，利用試驗機組自身的蓄能能力啟動機組，恢復其自身的交流動力電源並帶上自身的交流動力負載，以此驗證及評價試驗機組黑啟動的能力，包括如下內容a.試驗驗證勵磁裝置的黑啟動能力；b.試驗驗證調速器及油壓裝置的黑啟動能力；c.試驗驗證機組油水氣系統、直流系統、計算機監控系統的黑啟動能力；d.試驗驗證機組在黑啟動不成功時的自身保護能力；e.對試驗機組的黑啟動能力進行評價。
2、 如權利要求l所述水電機組黑啟動能力驗證的試驗方法，其特徵在於， 所述內容a的方法是，在試驗機組交流動力電源正常的情況下，開機至空載工 況，切斷勵磁風機電源，記錄勵磁可控矽溫度上升值，同時記錄勵磁風機斷電 後報警和事故出口時間；在試驗機組黑啟動條件下驗證勵磁裝置的起勵能力。
3、 如權利要求1所述水電機組黑啟動能力驗證的試驗方法，其特徵在於， 所述內容b包括bl.試驗驗證黑啟動條件下調速器開機、停機操作及調節的能力； b2.機組事故低油壓停機保護試驗，即在機組交流動力電源正常的情況下，開機至空載工況，切除調速器油壓裝置控制櫃交流動力電源、油泵，手動調節壓油罐油壓到事故低油壓動作值，記錄機組事故低油壓出口及機組停機過程； b3.油壓和油位特徵值的率定，即切除油壓裝置油泵，執行機組的開機、停機及帶負荷操作測試記錄壓油罐的油壓和油位值，確定試驗機組黑啟動的油壓油位特徵值。
4、 如權利要求l所述水電機組黑啟動能力驗證的試驗方法，其特徵在於， 所述內容C包括滲漏集水井的排水試驗，即關閉電廠內的滲漏集水井排水泵， 計算集水井水位上升速率。
5、 如權利要求l所述水電機組黑啟動能力驗證的試驗方法，其特徵在於， 所述內容C包括機組推力軸承、各導軸承的油溫和瓦溫測試，即對於技術供 水採用供水泵的機組，切除供水泵電源，開機至空載，測試推力軸承、各導軸 承的油溫和瓦溫上升情況，確定在交流電源消失時的安全裕量。
6、 如權利要求l所述水電機組黑啟動能力驗證的試驗方法，其特徵在於，所述內容C包括頂蓋排水的測試，即切除頂蓋排水泵，開機至空載，測試頂 蓋水位上升情況。
7、 如權利要求1所述水電機組黑啟動能力驗證的試驗方法，其特徵在於， 所述內容C包括測試並確認直流系統母線電壓正常，記錄電壓值，並核實最 大衝擊負荷值。
8、 如權利要求l所述水電機組黑啟動能力驗證的試驗方法，其特徵在於， 所述內容C包括對電廠內的計算機監控系統的主控級和現地級分別進行交流 電源中斷試驗，驗證計算機監控系統在廠用交流電源消失時能否正常工作；驗 證計算機監控系統後備電源的可連續工作時間。
9、 如權利要求l所述水電機組黑啟動能力驗證的試驗方法，其特徵在於，所述內容d包括在黑啟動條件下通過機組軸承的溫度保護、冷卻水中斷保護、 油壓油位異常報警、事故低油壓出口、機組過速保護、電氣設備繼電保護的試 驗，驗證機組的黑啟動不成功時的自身保護能力。
10、 如權利要求l所述水電機組黑啟動能力驗證的試驗方法，其特徵在於， 所述內容e包括在試驗機組交流動力電源消失後，依據勵磁裝置、調速器、油壓裝置、監控系統、機組輔助設備控制系統的工作情況及安全裕量對試驗機 組的黑啟動能力的影響進行綜合分析，從而評價試驗機組的黑啟動能力。
全文摘要
水電機組黑啟動能力驗證的試驗方法，涉及水輪發電機組的試驗方法，目的是提供一種驗證水電廠水電機組在電網事故意外停電情況下黑啟動能力的試驗方法，包括任意順序的如下內容試驗驗證勵磁裝置的黑啟動能力；試驗驗證調速器及油壓系統的黑啟動能力；試驗驗證機組輔助設備的黑啟動能力；試驗驗證機組在黑啟動不成功時的自身保護能力；對試驗機組的黑啟動能力進行評價，本發明可以為在事故發生時的黑啟動操作提供依據，避免因對不具備黑啟動能力的水電機組盲目採用黑啟動操作而進一步擴大事故，適用於水電廠或水電站模擬驗證其水電機組是否具備黑啟動能力。
文檔編號G01R31/34GK101290342SQ200810044719
公開日2008年10月22日 申請日期2008年6月17日 優先權日2008年6月17日
發明者葉喻萍, 洪 唐, 王劍鋒, 王春林, 胡天祥, 趙國建, 隆元林 申請人:四川中鼎科技有限公司