魯布革水電站（魯布革水力發電廠）隸屬于中國南方電網有限責任公司，是南網總調直調電廠，魯布革電廠處于南方電網重要的電氣物理位置，研究該電廠的黑起動對于大電網的安全穩定有著極為重要的意義，文章主要通過分析總結黑起動在水電廠合理科學的程序以及起動過程中的注意事項。

1 電廠概述

魯布革水電站（魯布革水力發電廠），隸屬于中國南方電網有限責任公司調峰調頻發電公司，位于云南省羅平縣，負責運行管理位于云南省與貴州省交界的黃泥河上的魯布革水電站，是珠江上游南盤江左岸支流黃泥河上的最后一座梯級電站。

電站具有高堆石壩、高水頭、長引水隧道和全地下廠房等特點，電站總裝機容量60萬kW（4×150MW），年平均發電量27.5億kW·h。魯布革電站是我國在20世紀80年代初首次利用世界銀行貸款并實行國際招投標，引進國外先進設備和技術建設的電站，被譽為中國水電基本建設工程對外開放的“窗口”。

2 關于黑起動簡述

大面積停電后的系統自恢復通俗地稱為黑起動。所謂黑起動，是指整個系統因故障停運后，系統全部停電(不排除孤立小電網仍維持運行)，處于全“黑”狀態，不依賴別的網絡幫助，通過系統中具有自起動能力的發電機組起動，帶動無自起動能力的發電機組，逐漸擴大系統恢復范圍，最終實現整個系統的恢復。

黑起動的關鍵是電源點的起動，水輪發電機組與火電、核電機組相比，具有輔助設備簡單、廠用電少，起動速度快等優點，理所當然成為黑起動電源的首選。

水電站的黑起動是指在無廠用交流電的情況下，僅僅利用電廠儲存的兩種能量——直流系統蓄電池儲存的電能量和液壓系統儲存的液壓能量，完成機組自起動，對內恢復廠用電，對外配合電網調度恢復電網運行。機組具有黑起動功能不僅是電站在全廠失電情況下安全生產自救的必要措施，也是電網發展的需要。

在電網大面積停電后，采取電網黑起動措施，將大大減少電網停電時間，盡快恢復電網的正常運行。魯布革電廠作為南方電網重要的調峰調頻電廠以保證電網的安全穩定為己任，為確保所屬機組在電網需要時“開得起、調得出、停得下”，因此研究該廠的黑起動有著重要意義。

3 魯布革水電廠主接線方式（如圖1）

魯布革電廠裝機60萬kW，單機15萬kW，四回220kV出線，其中魯馬Ⅰ、Ⅱ線與南方電網主網連接，魯羅Ⅰ、Ⅱ線與南方電網下屬云南電網相聯，該廠10kV廠用電共三段，Ⅰ、Ⅱ段分別于#4主變#2主變相聯，Ⅲ段由#5主變（聯變）低壓側聯接。

正常情況下，10kV廠用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段廠用電分段運行，Ⅰ、Ⅱ段互為手動備用，Ⅲ段為Ⅰ、Ⅱ段的暗備用電源，具有單向自投功能，即Ⅲ段向Ⅰ段、Ⅲ段向Ⅱ段單向自投。

圖1 魯布革水力發電廠主接線圖

4 確保黑起動成功必須具備的條件

1）配備一臺柴油發電機組設備，該柴油發動機組主要參數如表1。

表1 柴油發動機組主要參數

2）接線方式及起動條件：系統400V開關編號說明：H001、H002、H003、H004、H005

如圖2，開關H001為柴油發電機本體開關；開關H002為黑起動電源配電盤（OBMA01盤）進線開關；開關H003為#2發電機組400V黑起動電源開關，接于#2機400V機組自用電A段；開關H004為#4發電機組400V黑起動電源開關，接于#4機400V機組自用電B段；開關H005為400V公用II段黑起動電源開關。

圖2 魯布革水力發電廠黑起動電源接線圖

3）蓄電池直流通信系統正常，檢查必要的直流系統正常，以確保系統安全起動。

4）由于黑起動系統提供的負荷有限．有必要將廠用電負載進行分類，以保證機組黑起動的順利。

一類，直流充電設備、廠房排水設備(地下廠房須考慮)等。

二類，涉及機組起動的必要設備，如冷卻水設備、潤滑設備、操作氣設備、操作油設備、閘門操作設備(應急部分)、適當的照明設備等。

三類，通風空調設備、部分照明設備、辦公生活用電等除一、二類的用電負載。

一類負載無論何時，都必須保證供電；二類負載要求在機組黑起動前必須保證供電；三類負載應在機組黑起動成功后盡快恢復供電，以保證全廠的設備正常運行。。

5）柴油發電機系統正常，柴油機若不能正常運行則柴油發電機組故障的征兆和可能的原因見表2。

表2 柴油發電機組故障的征兆和可能的原因

表格說明：

• 1-蓄電池充電不足；
• 2-接頭松動/線路斷開；
• 3-主電源開關斷開；
• 4-接線盒中的熔斷器熔斷；
• 5- 起動開關鎖故障；
• 6-主繼電器故障；
• 7-起動馬達繼電器故障；
• 8-起動馬達/電磁線圈故障；
• 9-無燃油：a 燃油閥關閉，b 燃油箱無油或燃油箱油管接錯；
• 10-燃油濾清器/粗濾器堵塞（因污物或低溫下燃油中石蠟凝結）；
• 11-燃油系統中有空氣；
• 12-燃油中有水/污物；
• 13-噴油器故障；
• 14-發動機進氣空氣不足：a 空氣濾清器阻塞，b 增壓器和發動機進氣歧管間漏氣，c 渦輪增壓器的；壓氣機被阻塞，d 渦輪增壓器故障，e 發動機機房通風不良；
• 15-冷卻液溫度過高；
• 16-冷卻液溫度偏低；
• 17-潤滑油油位偏低；
• 18-冷卻液液位太低；
• 19-冷卻液系統中有空氣；
• 20-循環泵故障；
• 21-節溫器故障；
• 22-中冷器堵塞；
• 23-潤滑油油位過高；
• 24-充電發電機傳動皮帶打滑；
• 25-發動機汽缸內進水；
• 26-排氣系統內背壓過高；
• 27-潤滑油溫度過高；
• 28-增壓空氣溫度過高。

6）從機組起動到并網時間正常為180s左右，響應時間較快，能在事故初期快速起動支援大電網。通常在起動過程中采用自動起動方式起動機組。

7）機組主閥系統控制能源來自鋼管水壓，若出現事故情況可以快速手動關閉主閥。

8）準備有正確的操作票，為了快速準確的操作，必須有經過審核的的操作票。

5 魯布革電廠黑起動恢復送電程序

當220KV母線失壓時，當值運行人員應立即將設備情況報告值長，由值長先行指揮起動機組或柴油發電機恢復廠用電供電， 并立即報告調度、應急搶險指揮部領導及生安部經理。

應急搶險指揮部總指揮下令起動《全廠對外停電應急預案》，召集各工作小組進行應急處置，確定應急處置方案，組織各小組進行事故處理。

待廠用電恢復供電后，值長應及時向調度匯報本廠運行方式，并與調度聯系恢復電網、電廠正常運行方式。以電網事故時用#4機作為系統黑起動電源為例，具體操作步驟如下：

1）當事故情況下需要黑起動恢復電網時，應向調度匯報事故情況，詢問電網事故情況，并根據保護和自動裝置動作情況、與調度聯系的結果以及事故發生時廠內設備是否受到劇烈沖擊等情況，全面分析、判斷故障點確實在電網。

2）收到調度通知進入黑起動等待狀態。

3）選定#4機組為黑起動機組，值守長指揮操作人員對#4機機組自用電的正常供電開關441、442（441開關、442開關分別為#4機自用電A段、B段進線開關）進行隔離，將441、442開關搖至試驗位、并懸掛“禁止合閘，有人工作”標示牌；

起動柴油發電機組，合上H004開關對#4機組自用電B段供電，合上443開關對#4機組自用電A段供電；

檢查204開關在斷開位、檢查001開關（001開關為10kV廠用Ⅰ段進線開關）在斷開位、解同期合上F04開關，檢查#4機具備自動開機條件，自動開啟#4機，機組升速至100%額定轉速檢查機組升速正常，手動投入勵磁，#4機變零起升壓，檢查升壓正常，解同期合204開關對母線充電正常。

進行對#5聯變由高壓側充電的操作，正常后恢復10kV 廠用Ⅲ段；合上10kV廠用Ⅰ段001開關對10kV廠用Ⅰ段充電正常。倒#4機組自用電為A、B段分段運行，停柴油機。

得到調度許可對110kV系統送電。整個過程需要加強監視柴油機運行情況（溫度、燃油等）。

4）本恢復程序主要考慮廠用電，盡量在恢復過程中減少非必須負荷，比如技術供水泵等負荷，盡量在短時間內以充裕的電能供給發電機起動必須負荷。

6 黑起動過程中應當注意的問題

1）在處理事故的同時，必須嚴密監視運行設備情況；

2）在廠用系統恢復過程中，嚴防出現廠用電并列運行；

3）盡可能保證運行機組及事故停機機組安全；

4）10kV廠用電正常后，及時檢查公用400V系統供電正常；

5）廠用電全部消失時應注意關閉各臺主變冷卻器進水閥，如公用系統恢復時間過長，又未及時關閉各主變冷卻水電動閥，造成主變冷卻水池無水，經值班廠領導批準，可退出5#變冷卻系統事故出口壓板，合上5#變高壓或中壓側開關對5#變充電正常，倒廠用電系統為聯絡運行，盡快恢復公用400V系統運行，起動主變冷卻水供水泵將主變冷卻水池恢復正常，再進行其他恢復工作；

6)機組因機械過速動作而停機，需對機組各部進行檢查，特別是機械部件、調速器系統及轉子等進行檢查；機組定、轉子過壓保護動作，重點對勵磁系統及發電機進行檢查；機組各部無異常后，需經值班廠領導批準才能開機，開機采用勵磁手動、零啟升壓方式。

7)手動開啟機組時要注意壓力油罐壓力不得低于最低操作油壓，必要時還可以手動補入高壓氣。

8)蓄電池組容量隨著使用時間增長而下降，達不到額定容量，可能影響黑起動，應加強維護與檢驗，定期檢驗容量。

9)當廠用電失壓時間過久時，為節約蓄電池的電能，可切除無關緊要的直流負荷，如部分事故照明電源等。

10)柴油發電機每兩星期要定期起動一次，檢驗柴油發電機性能的可靠性，確保其在機組黑起動不成功時能起動帶上廠用電負荷。

11)調度管轄的設備未經調度值班員的許可不得擅自操作，防止造成事故擴大。

總之，水電廠的快速起動是決定后續電網黑起動恢復的關鍵步驟。否則廠用電停電時間越長，黑起動恢復就越被動。因為廠用電直流電源雖有蓄電池和UPS供電，但畢竟容量有限，可通過切除不重要的大動力負荷或事故照明來提高可靠性和節約直流電能。

在恢復時應當先恢復廠用交流供電，特別是重要負荷供電。如集水井排水泵、壓油泵、漏油泵、空壓機、泄洪閘門等重要動力電源。同時合理安排熟練人員進行恢復操作。在需要外界提供廠用交流電源時，交流電源送達之前，提前做好交流電源的受電和機組的開機準備的其他工作。

7 結論

魯布革水電廠是西電東送的窗口電廠，魯布革電廠對于大電網快速恢復有著重要的電氣物理地位， 保證魯布革水力發電廠作為黑起動電源的可行性、可靠性，是為大電網的安全穩定提供有力保障，是確保大電網系統的安全、穩定、可靠運行有重要意義。

本文編自《電氣技術》，原文標題為“魯布革水力發電廠的黑起動研究”，作者為鄒倫森。