专利名称：水电机组黑启动能力验证的试验方法
技术领域：
本发明涉及电网事故意外停电情况下，水电厂水轮发电机组的黑启动能力 验证的试验方法。
背景技术：
黑启动是指整个电网或是某个电网因故障崩溃停运后，系统全部停电，处 于全"黑"状态，此时需要通过系统中具有自启动能力机组的启动和外来电源， 带动无自启动能力的机组，逐步扩大系统的恢复范围，最终实现整个系统的恢 复和供电。
水电机组黑启动是指在厂用交流电消失和进水闸门开启的情况下，利用水 电机组的特点完成机组自启动，或利用水电厂(站)事故备用电源(如柴油发 电机等)开启进水闸门并恢复一台或多台机组的厂用交流电，继而完成机组的 启动、建压、恢复厂用交流电并对外配合调度恢复电网送电。
目前，对于黑启动的技术研究主要涉及电网恢复能力的研究及火电机组的 黑启动能力的研究，而对于黑启动电源之一的水电厂水轮发电机组的黑启动能 力的研究尚没有相关技术文献公开，更没有见到对于水电厂水轮发电机组的黑 启动能力验证的试验方法公开。而水电厂的水电机组只有具备黑启动的能力， 才能在全"黑"状态下依靠一定的黑启动操作方法恢复启动和供电，因此对于 其黑启动能力的验证测试是必要的。
发明内容
本发明的目的是提供一种验证水电厂水电机组黑启动能力的试验方法，以 使技术人员通过该方法可以验证水电机组在故障停运的全"黑"情况下，是否 具备黑启动的能力。
本发明的目的通过下述技术方案来实现
水电机组黑启动能力验证的试验方法，将试验机组交流动力电源与厂用交 流电源隔离，使试验机组的交流动力电源消失，利用试验机组自身的蓄能能力 启动机组，恢复其自身的交流动力电源并带上自身的交流动力负载，以此验证 试验机组黑启动的能力，包括如下内容
a. 试验验证励磁装置的黑启动能力；
b. 试验验证调速器及油压装置的黑启动能力；c. 试验验证机组油水气系统、直流系统、计算机监控系统的黑启动能力；
d. 试验验证机组在黑启动不成功时的自身保护能力；
e. 对试验机组的黑启动能力进行评价。
所述内容a的方法是，在试验机组交流动力电源正常的情况下，开机至空 载工况，切断励磁风机电源，记录励磁可控硅温度上升值，同时记录励磁风机 断电后报警和事故出口时间；
在试验机组黑启动条件下验证励磁装置的起励能力。
所述内容b包括
bl.试验验证黑启动条件下调速器开机、停机操作及调节的能力； b2.机组事故低油压停机保护试验，在机组交流动力电源正常的情况下，
开机至空载工况，切除调速器油压装置控制柜交流动力电源、油泵，手动调节
压油罐油压到事故低油压动作值，记录机组事故低油压出口及机组停机过程； b3.油压和油位特征值的率定，即切除油压装置油泵，执行机组的开机、
停机及带负荷操作测试记录压油罐的油压和油位值，确定试验机组黑启动的油
压油位特征值。
所述内容C包括渗漏集水井的排水测试，即关闭电厂内的渗漏集水井排 水泵，计算集水井水位上升速率。
对于技术供水采用供水泵的机组，所述内容C包括机组推力轴承、各导 轴承油温和瓦温测试，即对于技术供水采用供水泵的机组，切除供水泵电源， 开机至空载，测试推力轴承及各导轴承油温和瓦温上升情况，确定在交流电源 消失时的安全裕量。
对于顶盖排水采用非直流排水的水电机组，所述内容C包括顶盖排水的 测试，即切除顶盖排水泵，开机至空载，测试顶盖水位上升情况。
所述内容C包括测试并确认直流系统母线电压正常，记录电压值，并核 实最大冲击负荷值。
所述内容C包括对电厂内的计算机监控系统的主控级和现地级分别进行 交流电源中断试验，验证计算机监控系统在厂用交流电源消失时能否正常工 作；验证计算机监控系统后备电源的可连续工作时间。
所述内容d包括在黑启动条件下通过机组轴承的温度保护、冷却水中断 保护、油压油位异常报警、事故低油压出口、机组过速保护、电气设备继电保 护的试验，验证机组的黑启动不成功时的自身保护能力。所述内容e包括在试验机组交流动力电源消失后，依据励磁装置、调速 器、油压装置、监控系统、机组辅助设备控制系统的工作情况及安全裕量对试 验机组的黑启动能力的影响进行综合分析，从而评价试验机组的黑启动能力。
本发明采用的上述各内容，基于顺利进行测试工作的目的，可以根据情况 调整顺序。本发明在模拟水电机组处于全"黑"状态下，测试励磁装置的能力， 通过测试其励磁风机停运(模拟全"黑"情况下因没有交流电源时的励磁状态) 情况下，测试可控硅的温升情况及报警时间，以验证励磁装置能否在无风机情 况下在温升达到限值前完成黑启动，以验证其黑启动能力；对于油压系统的能
力验证测试，可以确定在机组调速器油压装置无工作油泵电源情况下，开机至 空载工况需要的最低油压和最低油位，防止黑启动过程中机组过速和事故低油
压动作，同时避免调速器管路进气，从而引发和扩大事故；对于供水系统的能
力验证测试，可以确保黑启动在集水井水位达到报警值前启动成功，以免造成
水淹厂房的事故；对于直流系统的能力验证测试，可以掌握直流系统处于正常 工作状态，避免黑启动过程中的冲击负荷超过其最大冲击负荷而发生事故；对 于计算机监控系统的能力验证测试，可以验证监控系统在失去交流电源时的正 常工作状态，特别是能够验证在无交流电源时，后备电源的可持续工作时间， 以验证其是否能够满足黑启动要求的持续工作时间。
可见，采用上述内容的本发明，可以验证水电厂水电机组在故障停运处于 全"黑"状态下的黑启动能力，从而为在事故发生时的黑启动操作提供依据， 避免因对不具备黑启动能力的水电机组盲目采用黑启动操作而进一步扩大事 故，适用于水电厂或水电站验证其水电机组是否具备黑启动能力。
具体实施例方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明。
对于水电厂或水电站的水电机组是否具备黑启动能力验证的试验方法，是 在正常情况下，模拟无厂用交流电源和进水闸门开启的情况下，或利用后备电 源开启进水闸门，验证水电机组黑启动的能力。可以是将试验机组交流动力电 源与厂用交流电源隔离，使试验机组的交流动力电源消失，利用试验机组自身 的蓄能能力启动机组，恢复其自身的交流动力电源并带上自身的交流动力负 载，以此验证和评价试验机组黑启动的能力，包括如下内容
a. 试验验证励磁装置的黑启动能力；
b. 试验验证调速器及油压装置的黑启动能力；C.试验验证机组油水气系统、直流系统、计算机监控系统的黑启动能力；
d. 试验验证机组在黑启动不成功时的自身保护能力；
e. 对试验机组的黑启动能力进行评价。
上述各内容，可以根据实际情况，任意调整顺序，以利于验证试验工作的 进行。
上述各内容更具体、更详细的过程分别是
内容a的方法是，在水电机组交流电源正常的情况下，开机至空载工况， 在机组空载工况下，调速器油压维持在事故低油压值之上，切除励磁风机电源，
记录励磁可控硅温度值及报警保护的历时时间(验证能否在30分钟以上)，同
时记录励磁风机断电后报警和事故出口时间。
内容b包括如下各内容(各内容顺序可以任意调整) bl.试验验证黑启动条件下调速器开机、停机操作及调节的能力； b2.事故低油压测试，即在机组交流电源正常的情况下，切除机组油压装 置油泵，调节油压装置油压到工作泵启动油压，开机至空转(记录当时时钟时 间和调速器油压)，再至空载(记录当时时钟时间和调速器油压)，在机组空载 工况下，调速器油压维持在事故低油压值之上；若一切正常，断开调速器油压 装置控制柜工作电源，监视调速器压油罐上压力表，同时调节调速器油压到事 故低油压动作值，观察记录机组事故低油压动作情况(特别是调速器油压装置 控制屏失电时，事故低油压能否正确动作，如果事故低油压不动作，则用手动 操作油压装置油泵，将调速器油压提高至正常油压)，记录事故低油压整定值 和停机后的调速器油压值、机组停机时间，然后恢复调速器油压装置控制柜工 作电源，恢复机组油压装置油泵至自动方式；
b3.油压和油位特征值的率定(低水头复核)，即切除油压装置油泵，执行 机组的开机、停机及带负荷操作测试记录压油罐的油压和油位值，确定试验机 组黑启动的油压油位特征值。
在机组满负荷工况下、调整机组油压装置油压到工作泵启动油压，机组油 压装置油位在正常范围，切除机组油压装置三台油泵；上位机发停机令，观察 并记录调速器油压，当机组停机时记录机组油压装置油压、油位值；机组维持 停机状态下15分钟后，分别记录机组油压和油位值；然后开机至空载工况， 分别记录机组油压和机组油压装置油位。在以上过程中，监视油压装置油压不 能低于事故低油压整定值，油位不得低于低油位报警值，否则手动启动油泵维持油压和油位。
b4.漏油箱油位测试，即切除漏油泵，开机至空载，测试漏油箱油位上升 情况。
上述测试完成后，由此确定在机组调速器油压装置无工作油泵电源情况下 开机至空载工况需要的最低油压和最低油位，防止黑启动过程中机组过速和事 故低油压动作，同时避免调速器管路进气，从而引发和扩大事故。
内容C包括渗漏集水井的排水测试，即关闭厂内的渗漏集水井排水泵使 其停止工作，计算集水井水位上升速率，确保黑启动在集水井水位达到报警值 前启动成功，以免造成水淹厂房的事故。
对于技术供水采用供水泵的机组，内容C还包括机组推力轴承、各导轴 承油温和瓦温测试，即切除供水泵电源，开机至空载，测试推力轴承及各导轴 承油温和瓦温上升情况，确定在交流电源消失时的安全裕量。采用蜗壳供水的 机组，如供水阀门可以采用手动开启或直流开启，则不做该项测试。
对于顶盖排水采用非直流排水的水电机组，内容C还包括顶盖排水的测 试，即切除顶盖排水泵，开机至空载，测试顶盖水位上升情况。对于顶盖排水 采用直流的水电机组，可不做这一测试。
内容C还包括测试前确认直流系统母线电压正常，记录电压值，并核实 和确认最大冲击负荷。
内容C还包括对全厂计算机监控系统的主控级和现地级分别进行交流电 源中断测试，验证计算机监控系统在厂用交流电源消失时能否正常工作。
另外为保障计算机监控系统的电源安全，需要掌握计算机监控系统电源 (UPS电源或逆变电源)的工作特性，验证计算机监控系统在黑启动方式下， 在厂用电断电时可连续工作的保证时间。
内容d包括在黑启动条件下通过机组轴承的温度保护、冷却水中断保护、 油压油位异常报警、事故低油压出口、机组过速保护、电气设备继电保护的试 验，验证机组的黑启动不成功时的自身保护能力。
内容e包括在试验机组交流动力电源消失后，依据励磁装置、调速器、 油压装置、监控系统、机组辅助设备控制系统的工作情况及安全裕量对试验机 组的黑启动能力的影响进行综合分析，从而评价试验机组的黑启动能力。
通过上述内容的试验，以验证水电机组是否具备黑启动的能力，而根据试 验的结果，判定水电机组是否具备黑启动能力的标准则根据相关规程确定。
权利要求
1、水电机组黑启动能力验证的试验方法，其特征在于，将试验机组交流动力电源与厂用交流电源隔离，使试验机组的交流动力电源消失，利用试验机组自身的蓄能能力启动机组，恢复其自身的交流动力电源并带上自身的交流动力负载，以此验证及评价试验机组黑启动的能力，包括如下内容a.试验验证励磁装置的黑启动能力；b.试验验证调速器及油压装置的黑启动能力；c.试验验证机组油水气系统、直流系统、计算机监控系统的黑启动能力；d.试验验证机组在黑启动不成功时的自身保护能力；e.对试验机组的黑启动能力进行评价。
2、 如权利要求l所述水电机组黑启动能力验证的试验方法，其特征在于， 所述内容a的方法是，在试验机组交流动力电源正常的情况下，开机至空载工 况，切断励磁风机电源，记录励磁可控硅温度上升值，同时记录励磁风机断电 后报警和事故出口时间；在试验机组黑启动条件下验证励磁装置的起励能力。
3、 如权利要求1所述水电机组黑启动能力验证的试验方法，其特征在于， 所述内容b包括bl.试验验证黑启动条件下调速器开机、停机操作及调节的能力； b2.机组事故低油压停机保护试验，即在机组交流动力电源正常的情况下，开机至空载工况，切除调速器油压装置控制柜交流动力电源、油泵，手动调节压油罐油压到事故低油压动作值，记录机组事故低油压出口及机组停机过程； b3.油压和油位特征值的率定，即切除油压装置油泵，执行机组的开机、停机及带负荷操作测试记录压油罐的油压和油位值，确定试验机组黑启动的油压油位特征值。
4、 如权利要求l所述水电机组黑启动能力验证的试验方法，其特征在于， 所述内容C包括渗漏集水井的排水试验，即关闭电厂内的渗漏集水井排水泵， 计算集水井水位上升速率。
5、 如权利要求l所述水电机组黑启动能力验证的试验方法，其特征在于， 所述内容C包括机组推力轴承、各导轴承的油温和瓦温测试，即对于技术供 水采用供水泵的机组，切除供水泵电源，开机至空载，测试推力轴承、各导轴 承的油温和瓦温上升情况，确定在交流电源消失时的安全裕量。
6、 如权利要求l所述水电机组黑启动能力验证的试验方法，其特征在于，所述内容C包括顶盖排水的测试，即切除顶盖排水泵，开机至空载，测试顶 盖水位上升情况。
7、 如权利要求1所述水电机组黑启动能力验证的试验方法，其特征在于， 所述内容C包括测试并确认直流系统母线电压正常，记录电压值，并核实最 大冲击负荷值。
8、 如权利要求l所述水电机组黑启动能力验证的试验方法，其特征在于， 所述内容C包括对电厂内的计算机监控系统的主控级和现地级分别进行交流 电源中断试验，验证计算机监控系统在厂用交流电源消失时能否正常工作；验 证计算机监控系统后备电源的可连续工作时间。
9、 如权利要求l所述水电机组黑启动能力验证的试验方法，其特征在于，所述内容d包括在黑启动条件下通过机组轴承的温度保护、冷却水中断保护、 油压油位异常报警、事故低油压出口、机组过速保护、电气设备继电保护的试 验，验证机组的黑启动不成功时的自身保护能力。
10、 如权利要求l所述水电机组黑启动能力验证的试验方法，其特征在于， 所述内容e包括在试验机组交流动力电源消失后，依据励磁装置、调速器、油压装置、监控系统、机组辅助设备控制系统的工作情况及安全裕量对试验机 组的黑启动能力的影响进行综合分析，从而评价试验机组的黑启动能力。
全文摘要
水电机组黑启动能力验证的试验方法，涉及水轮发电机组的试验方法，目的是提供一种验证水电厂水电机组在电网事故意外停电情况下黑启动能力的试验方法，包括任意顺序的如下内容试验验证励磁装置的黑启动能力；试验验证调速器及油压系统的黑启动能力；试验验证机组辅助设备的黑启动能力；试验验证机组在黑启动不成功时的自身保护能力；对试验机组的黑启动能力进行评价，本发明可以为在事故发生时的黑启动操作提供依据，避免因对不具备黑启动能力的水电机组盲目采用黑启动操作而进一步扩大事故，适用于水电厂或水电站模拟验证其水电机组是否具备黑启动能力。
文档编号G01R31/34GK101290342SQ200810044719
公开日2008年10月22日 申请日期2008年6月17日 优先权日2008年6月17日
发明者叶喻萍, 洪 唐, 王剑锋, 王春林, 胡天祥, 赵国建, 隆元林 申请人:四川中鼎科技有限公司