电力系统黑启动课件

电力系统黑启动电力科吴民电力系统黑启动电力科吴民1一、概述电力系统黑启动：系统全部停电（不排除孤立小系统仍维持运行）后，迅速恢复供电的方式，其内容包括系统中部分发电机组利用自身的动力资源（柴油机、水利资源等）或利用外来电源使发电机组启动并达到额定转速和建立正常电压，有步骤地恢复电网运行和用户供电。一、概述电力系统黑启动：2黑启动：电力系统安全措施的最后一条现代大型电力系统，黑启动是一件复杂而费时的事情。黑启动顺利与否，重要的一点是使系统的恢复过程处于事先预定的可控状态下。所以应有充分而合理的黑启动方案。黑启动：电力系统安全措施的最后一条3黑启动的关键的启动电源，为加快恢复过程，应对电网分区，一个分区设一至二处黑启动电源。在启动电源上，水电机组由于结构简单、无复杂的辅机系统、厂用电少、启动速度快，因而是是理想的首选。浙江电网如全停后，分为5个分区，乌溪江区域（包括500KV双龙变）紧水滩（包括珊溪）区域；浙北区域（包括500KV瓶窑变）宁波溪口区域舟山区域

黑启动的关键的启动电源，为加快恢复过程，应对电网分区，一个4各子系统中具有自启动能力的机组启动后应创造条件尽快带动其它机组启动，尽快完成各机组之间的同期并列运行。最后，各子系统之间在事先确定的同期点实现同期并列，逐步完成全系统的恢复。各子系统中具有自启动能力的机组启动后应创造条件尽快带动5

黑启动过程中的技术问题：发电机的自励磁：当发电机外电路为容性时，容性电流对发电机的电枢反应可能起助磁作用，使发电机励磁电流和机端电压无法控制的上升直至磁路饱和，而系统出现高电压。分析表明，只要线路的等效电抗XC不落入发电机（xq，xd）的范围内，就不会发生自励磁。计算表明，浙江电网在黑启动的过程中一般不会发生自励磁。黑启动过程中的技术问题：6

黑启动过程中的技术问题：空载线路合闸过电压：该问题主要出现在超高压电网上。对于220kV线路，由于电压等级较低，合闸时冲击较小，一般不会达到线路相电压的3倍，而220kV及以下电网的绝缘水平设计倍数为3.0~3.5相电压。但从安全考虑，应尽可能采取投低抗、切电容、双回路只充一回、充短线路、充低电压等级线路等措施来限制线路末端的高电压。黑启动过程中的技术问题：7

黑启动过程中的技术问题：低频振荡：根据分析，系统之间联系电抗过大，系统的阻尼性能变差，当整体呈现负阻尼，则导致低频振荡。黑启动初期，系统联接薄弱，易出现低频振荡。为防止低频振荡，黑启动时应尽量不用发电机的快速励磁，而尽可能投入PSS；为减小系统联系电抗，应尽可能先给附近机组供电；如仍出现低频振荡，则通过调整网络结构来调整潮流以平息低频振荡。黑启动过程中的技术问题：8

黑启动过程中的技术问题：频率控制：黑启动过程中，应优先恢复调节性能好的机组，以承担调频调压任务。黑启动过程中为保证系统稳定，须保证非自启动机组获得更多的启动功率，同时又必须恢复系统负荷保持有功平衡，一般考虑首先恢复小的直配负荷，而后逐步恢复较大的直配负荷和电网负荷。增加负荷的速度应兼顾恢复时间与系统频率稳定，参考国外经验，考虑同时接入的最大负荷量不应使系统频率较接入前下降0.5Hz，一般一次接入的负荷量不大于发电出力的5%，同时保证频率大于49Hz，防止出现频率崩溃。黑启动过程中的技术问题：9

黑启动过程中的技术问题：电压控制：黑启动过程中必然有对空载线路充电，而后又有轻载线路，大量线路充电功率导致系统电压升高。为防止高电压，发电机应高力率运行甚至进相运行，双回路只投一回，投低抗、切电容，调节变压器分接头，增带具有滞后功率因数的负荷，等。电压应尽可能控制在0.95~1.052额定值之间。黑启动过程中的技术问题：10

黑启动过程中的技术问题：稳定性问题：经校验，浙江电网在系统恢复过程中，只具备单相短路的稳定水平，且保护的正确动作与快速切除故障是关键，目前，考虑所以厂站的母差、高频、主变纵差等快速保护必须全部投运。同时合开关时采用手动合闸方式，重合闸停用。黑启动过程中的技术问题：11二、浙江220kV系统黑启动方案浙江220kV电网黑启动采取开式恢复策略：系统全停事故后，在直流电源消失前，在确认设备正常后，具有黑启动电源厂站的现场运行人员应自行拉开所有220kV出线开关；省调黑启动厂站保留开关表中提及的厂站应按要求保留一个指定的可能来电和一台可恢复所（厂）用电的主变，其它开关全部拉开；省调黑启动厂站保留开关表中未提及的其它220kV厂站，应拉开母联开关或母分开关，并自行在其中一组母线上保留一个可能来电的电源开关和一台可恢复所（厂）用电的主变，其它开关全部拉开。这样有助于简化网络结构和实现快速恢复。110kV及以下母线由各地区调度根据各自地区电网的情况确定是否采取以上类似策略。二、浙江220kV系统黑启动方案浙江220kV电网黑启动采取12乌溪江区域黑启动乌溪江区域黑启动13紧水滩（包括珊溪）区域黑启动紧水滩（包括珊溪）区域黑启动14浙北区域黑启动浙北区域黑启动15舟山区域黑启动舟山区域黑启动16宁波溪口区域黑启动宁波溪口区域黑启动17附：浙江电网正常运行时分层分区运行的，在黑启动过程中不考虑该方式，待系统恢复差不多后，再进行电网分层分区运行附：浙江电网正常运行时分层分区运行的，在黑启动过程中不考虑该18电力系统黑启动电力科吴民电力系统黑启动电力科吴民19一、概述电力系统黑启动：系统全部停电（不排除孤立小系统仍维持运行）后，迅速恢复供电的方式，其内容包括系统中部分发电机组利用自身的动力资源（柴油机、水利资源等）或利用外来电源使发电机组启动并达到额定转速和建立正常电压，有步骤地恢复电网运行和用户供电。一、概述电力系统黑启动：20黑启动：电力系统安全措施的最后一条现代大型电力系统，黑启动是一件复杂而费时的事情。黑启动顺利与否，重要的一点是使系统的恢复过程处于事先预定的可控状态下。所以应有充分而合理的黑启动方案。黑启动：电力系统安全措施的最后一条21黑启动的关键的启动电源，为加快恢复过程，应对电网分区，一个分区设一至二处黑启动电源。在启动电源上，水电机组由于结构简单、无复杂的辅机系统、厂用电少、启动速度快，因而是是理想的首选。浙江电网如全停后，分为5个分区，乌溪江区域（包括500KV双龙变）紧水滩（包括珊溪）区域；浙北区域（包括500KV瓶窑变）宁波溪口区域舟山区域

黑启动的关键的启动电源，为加快恢复过程，应对电网分区，一个22各子系统中具有自启动能力的机组启动后应创造条件尽快带动其它机组启动，尽快完成各机组之间的同期并列运行。最后，各子系统之间在事先确定的同期点实现同期并列，逐步完成全系统的恢复。各子系统中具有自启动能力的机组启动后应创造条件尽快带动23

黑启动过程中的技术问题：发电机的自励磁：当发电机外电路为容性时，容性电流对发电机的电枢反应可能起助磁作用，使发电机励磁电流和机端电压无法控制的上升直至磁路饱和，而系统出现高电压。分析表明，只要线路的等效电抗XC不落入发电机（xq，xd）的范围内，就不会发生自励磁。计算表明，浙江电网在黑启动的过程中一般不会发生自励磁。黑启动过程中的技术问题：24

黑启动过程中的技术问题：空载线路合闸过电压：该问题主要出现在超高压电网上。对于220kV线路，由于电压等级较低，合闸时冲击较小，一般不会达到线路相电压的3倍，而220kV及以下电网的绝缘水平设计倍数为3.0~3.5相电压。但从安全考虑，应尽可能采取投低抗、切电容、双回路只充一回、充短线路、充低电压等级线路等措施来限制线路末端的高电压。黑启动过程中的技术问题：25

黑启动过程中的技术问题：低频振荡：根据分析，系统之间联系电抗过大，系统的阻尼性能变差，当整体呈现负阻尼，则导致低频振荡。黑启动初期，系统联接薄弱，易出现低频振荡。为防止低频振荡，黑启动时应尽量不用发电机的快速励磁，而尽可能投入PSS；为减小系统联系电抗，应尽可能先给附近机组供电；如仍出现低频振荡，则通过调整网络结构来调整潮流以平息低频振荡。黑启动过程中的技术问题：26

黑启动过程中的技术问题：频率控制：黑启动过程中，应优先恢复调节性能好的机组，以承担调频调压任务。黑启动过程中为保证系统稳定，须保证非自启动机组获得更多的启动功率，同时又必须恢复系统负荷保持有功平衡，一般考虑首先恢复小的直配负荷，而后逐步恢复较大的直配负荷和电网负荷。增加负荷的速度应兼顾恢复时间与系统频率稳定，参考国外经验，考虑同时接入的最大负荷量不应使系统频率较接入前下降0.5Hz，一般一次接入的负荷量不大于发电出力的5%，同时保证频率大于49Hz，防止出现频率崩溃。黑启动过程中的技术问题：27

黑启动过程中的技术问题：电压控制：黑启动过程中必然有对空载线路充电，而后又有轻载线路，大量线路充电功率导致系统电压升高。为防止高电压，发电机应高力率运行甚至进相运行，双回路只投一回，投低抗、切电容，调节变压器分接头，增带具有滞后功率因数的负荷，等。电压应尽可能控制在0.95~1.052额定值之间。黑启动过程中的技术问题：28

黑启动过程中的技术问题：稳定性问题：经校验，浙江电网在系统恢复过程中，只具备单相短路的稳定水平，且保护的正确动作与快速切除故障是关键，目前，考虑所以厂站的母差、高频、主变纵差等快速保护必须全部投运。同时合开关时采用手动合闸方式，重合闸停用。黑启动过程中的技术问题：29二、浙江220kV系统黑启动方案浙江220kV电网黑启动采取开式恢复策略：系统全停事故后，在直流电源消失前，在确认设备正常后，具有黑启动电源厂站的现场运行人员应自行拉开所有220kV出线开关；省调黑启动厂站保留开关表中提及的厂站应按要求保留一个指定的可能来电和一台可恢复所（厂）用电的主变，其它开关全部拉开；省调黑启动厂站保留开关表中未提及的其它220kV厂站，应拉开母联开关或母分开关，并自行在其中一组母线上保留一个可能来电的电源开关和一台可恢复所（厂）用电的主变，其它开关全部拉开。这样有助于简化网络结构和实现快速恢复。110kV及以下母线由各地区调度根据各自地区电网的情况确定是否采取以上类似策略。二、浙江22