《水电站黑启动技术规范GBT 38334-2019》详细解读

《水电站黑启动技术规范GB/T38334-2019》详细解读contents目录1范围2规范性引用文件3术语和定义4总则5基本技术条件5.1A类黑启动contents目录5.2B类黑启动6黑启动试验6.1总体要求6.2设备系统试验6.3黑启动电源试验6.4分阶段试验6.5整体试验contents目录6.6黑启动方式鉴别7黑启动程序及应急处置7.1黑启动程序7.2应急处置附录A(资料性附录)典型黑启动负荷统计表附录B(规范性附录)黑启动应进行的试验contents目录附录C(资料性附录)蓄电池放电时间计算附录D(资料性附录)黑启动整体试验数据记录附录E(资料性附录)黑启动程序范例011范围本规范适用于具备黑启动功能的水电站，包括常规水电站和抽水蓄能电站等各类水电站。水电站黑启动的主体指水电站在电网发生故障或全停后，不依赖外部电源，利用水电站自身的动力设备和储能设备，恢复厂用电和机组启动，进而带动电网恢复的过程。黑启动的定义规范适用的对象黑启动的技术要求包括黑启动前的准备、黑启动过程中的操作和控制、黑启动后的恢复和并网等技术要求。黑启动的设备和系统涉及水电站黑启动所需的设备配置、系统设计和运行维护等方面的要求，确保设备和系统在黑启动过程中能够可靠运行。规范涵盖的内容电网故障或全停后的恢复在电网发生故障或全停后，水电站需要按照本规范进行黑启动，以尽快恢复电力供应，保障电网的安全稳定运行。应急电源保障水电站作为重要的应急电源，需要在灾害等紧急情况下提供电力支持，本规范为水电站的黑启动提供了技术指导和保障。规范的适用场景022规范性引用文件GB14285继电保护和安全自动装置技术规程GB/T15945电能质量电力系统频率偏差GB/T12325电能质量供电电压偏差GB/T15543电能质量三相电压不平衡国家标准01030504GB/T14285-2006继电保护和安全自动装置技术规程标准02电业安全工作规程（发电厂和变电所电气部分）DL408微机继电保护装置运行管理规程DL/T58701020304电气装置安装工程质量检验及评定规程DL/T5161.1~17电力系统用蓄电池直流电源装置运行与维护技术规程DL/T724行业标准其他相关文件国家能源局文件关于防范电力生产安全事故的指导意见电监安全[2006]28号关于加强电力系统抗灾能力建设的若干意见电监会24号令电力监管条例033术语和定义黑启动是指在整个电力系统因故障停运后，系统全黑状态下，不依赖外部电源，利用水电站自有的启动电源或残压启动发电机组，通过厂用电系统恢复水电站运行，进而通过输电线路对外部电网恢复供电的过程。定义黑启动的主要目的是在系统崩溃后快速恢复供电，减少停电损失，提高电力系统的可靠性和稳定性。目的3.1黑启动定义启动电源是指用于黑启动时，为水电站发电机组提供启动电流的电源。种类启动电源可以是水电站内部的蓄电池、柴油发电机组、外部移动电源等。3.2启动电源定义残压启动是指利用发电机出口断路器或主变压器高压侧断路器断开时产生的残压，作为同步电压将发电机组启动的方式。条件采用残压启动时，应确认系统安全、设备状态良好，并满足水电站黑启动的相关技术要求。3.3残压启动3.4厂用电系统作用在黑启动过程中，厂用电系统为水电站内的设备提供电力，确保黑启动的顺利进行。定义厂用电系统是指水电站内部用于供电的系统，包括厂用变压器、开关柜、电缆等设备。044总则为了规范水电站的黑启动技术，提高水电站在电网大面积停电后的快速恢复能力，特制定本规范。规范水电站黑启动技术水电站作为重要的电力供应来源，其黑启动技术的规范对于保障电力供应的安全具有重要意义。保障电力供应安全4.1编制目的4.2适用范围其他类型电站可参照执行对于其他类型的电站，如抽水蓄能电站、风力发电站等，在黑启动技术方面也可参照本规范执行。适用于水电站黑启动规划、设计、试验、运行和维护本规范适用于水电站的黑启动规划、设计、试验、运行和维护工作。本规范引用了多个与水电站黑启动技术相关的国家标准和行业标准，如《电力系统安全稳定导则》、《水力发电厂设计规范》等。列出相关标准和规范通过引用这些标准和规范，确保了本规范在技术要求上的统一性和协调性，便于实施和操作。确保技术要求的统一性和协调性4.3规范性引用文件VS本规范对水电站黑启动技术中涉及的专业术语进行了定义和解释，如“黑启动”、“自启动”、“厂用电”等。方便读者理解和使用通过对这些术语的定义，方便了读者对规范内容的理解和使用，提高了规范的可读性和实用性。定义专业术语4.4术语和定义055基本技术条件黑启动电源种类水电站黑启动应优先利用本站机组作为黑启动电源，也可利用外来电源或其他类型的电源。电源容量及要求5.1电源要求黑启动电源应满足水电站厂用电及重要负荷的供电需求，同时应具备足够的容量和稳定性，以确保黑启动过程的顺利进行。0102厂用电系统配置水电站应合理配置厂用电系统，确保在黑启动过程中能够可靠供电，同时应具备一定的冗余度，以提高系统的可靠性。厂用电负荷分级根据负荷的重要性和对供电可靠性的要求，水电站厂用电负荷应分为不同等级，以便在黑启动过程中进行优先保障。5.2厂用电系统水电站应配置可靠的直流系统，为控制、保护及自动化设备提供稳定的直流电源，确保黑启动过程中相关设备的正常运行。直流系统配置直流系统中的蓄电池应具备足够的容量，以满足黑启动过程中直流负荷的供电需求，同时应定期进行维护和检查，确保其性能良好。蓄电池容量及要求5.3直流系统辅助设备配置水电站应合理配置必要的辅助设备，如压缩空气系统、技术供水系统、排水系统等，以确保黑启动过程中相关设备的正常运行和机组的安全稳定。015.4辅助设备及系统辅助系统自动化程度为提高黑启动的效率和成功率，水电站应逐步实现辅助系统的自动化控制，减少人为操作环节，降低误操作风险。02065.1A类黑启动5.1.1A类黑启动定义通常适用于大型水电站，特别是具有战略地位和重要供电任务的水电站。适用范围指水电站机组在无外来电源情况下，利用自身设备实现启动，恢复发电，并具备向外送电能力的启动方式。A类黑启动电源配置水电站应配置可靠的备用电源，如蓄电池、柴油发电机组等，以确保黑启动过程中的电源供应。设备选择应选择性能稳定、可靠性高的设备，确保在黑启动过程中能够正常运行。启动流程制定详细的黑启动流程，包括设备检查、启动顺序、操作步骤等，以确保黑启动的顺利进行。5.1.2技术要求在黑启动过程中，应加强设备的安全防护，防止因误操作或设备故障导致的安全事故。安全防护对参与黑启动的人员进行专业培训，提高他们的技能水平和安全意识，确保黑启动的安全进行。人员培训制定黑启动应急预案，明确应急处理流程和措施，以便在紧急情况下能够迅速响应和处理。应急预案5.1.3安全措施评估黑启动所需的时间，以验证其快速恢复发电的能力。启动时间5.1.4实施效果评估评估黑启动后的发电效率，以确保其满足向外送电的需求。发电效率对黑启动过程的安全性进行评估，包括设备状态、操作规范性等方面，以确保其安全可靠。安全性评估075.2B类黑启动5.2.1B类黑启动的定义定义B类黑启动是指水电站利用厂内残压或外来电源，恢复厂用电系统，进而逐步恢复机组的发电能力，最终实现电站的孤网运行或并网运行。特点相比于A类黑启动，B类黑启动具有启动速度快、对外部电源要求低等优点。人员条件水电站应具备专业的运行和维护团队，熟悉黑启动操作流程，能够在紧急情况下迅速响应并执行黑启动任务。电源条件水电站需具备稳定的厂内残压或可靠的外来电源，以满足黑启动过程中厂用电系统的恢复需求。设备条件水电站的主要设备，包括水轮机、发电机、变压器等，应处于良好状态，能够在黑启动过程中正常运行。5.2.2B类黑启动的条件恢复厂用电系统利用厂内残压或外来电源，逐步恢复厂用电系统，确保电站内的关键设备能够正常运行。启动机组在厂用电系统恢复后，按照操作规程启动机组，逐步增加机组出力，实现电站的孤网运行或并网运行。监测与调整在黑启动过程中，密切关注电站的运行状态，根据实际情况及时调整操作策略，确保电站的安全稳定运行。5.2.3B类黑启动的步骤安全第一加强与调度机构、相关部门的沟通协调，确保黑启动过程中的信息畅通和协同作战。沟通协调记录总结在黑启动完成后，及时记录并总结经验教训，为后续的黑启动工作提供参考和借鉴。在黑启动过程中，应始终将安全放在首位，严格遵守操作规程，确保人员和设备的安全。5.2.4B类黑启动的注意事项086黑启动试验验证黑启动电源的自启动能力和带负荷能力通过试验验证水电站黑启动电源在电网故障或其他原因导致全站停电后，能否快速自启动并带动站内重要负荷，确保水电站的安全运行。6.1试验目的检验黑启动过程中的设备性能和参数通过试验检验黑启动过程中相关设备的性能是否满足要求，各项参数是否合理，以确保在实际黑启动过程中设备能够正常运行。评估黑启动方案的可行性和有效性通过试验评估水电站制定的黑启动方案的可行性和有效性，发现可能存在的问题和不足，为完善黑启动方案提供依据。试验前应具备的条件包括水电站全停，所有机组解列，厂用电系统失电，直流系统由蓄电池供电等。同时，应确保黑启动电源设备完好，具备自启动条件。试验过程中的安全保障措施在试验过程中，应采取必要的安全保障措施，如加强设备巡视和监控，确保人员安全，防止设备损坏和事故发生。6.2试验条件逐步恢复厂用电系统在黑启动电源成功自启动后，逐步恢复厂用电系统，包括恢复重要负荷和辅助设备，确保水电站的正常运行。机组并网和负荷恢复在厂用电系统恢复后，按照调度指令逐步将机组并网，并恢复负荷，完成黑启动过程。黑启动电源自启动按照黑启动方案，操作黑启动电源进行自启动，记录启动过程中的各项参数和设备状态。6.3试验步骤对试验结果进行分析和评估根据试验过程中记录的数据和设备状态，对试验结果进行分析和评估，判断黑启动是否成功，各项设备和参数是否满足要求。提出改进意见和建议针对试验中暴露出的问题和不足，提出相应的改进意见和建议，为完善水电站的黑启动能力提供依据。6.4试验结果评估096.1总体要求6.1.1黑启动功能配置水电站应制定详细的黑启动预案，包括操作步骤、人员分工、安全措施等，以确保黑启动的顺利进行。黑启动预案制定水电站应具备可靠的黑启动电源，以确保在电网故障或全站失电情况下，能够启动关键设备和系统。黑启动电源配置关键设备可靠性水电站的关键设备，如发电机组、变压器、开关设备等，应具有高可靠性，以确保在黑启动过程中能够正常运行。自动化系统完善水电站应具备完善的自动化系统，包括监控系统、保护系统、控制系统等，以实现黑启动过程的自动化控制和监测。6.1.2设备与系统要求专业人员配备水电站应配备具有专业知识和实践经验的人员，负责黑启动预案的制定、演练和实施。培训与演练水电站应定期组织黑启动培训和演练，提高人员的应急处理能力和协作水平，确保在黑启动过程中能够迅速、准确地执行预案。6.1.3人员与培训6.1.4安全与防护措施防护措施水电站应加强对关键设备和系统的防护，确保其免受自然灾害、人为破坏等外部因素的影响，保障黑启动的可靠性。安全措施在黑启动过程中，应采取必要的安全措施，如设备停电、挂牌、上锁等，以防止人员误操作或设备意外启动。106.2设备系统试验试验前准备010203试验计划制定根据水电站黑启动技术规范要求，结合水电站实际情况，制定详细的试验计划，明确试验目的、内容、步骤和安全措施。设备检查与确认对参与试验的设备进行全面检查，确认设备状态良好，符合试验要求。人员组织与分工组织专业的试验团队，明确各成员职责和分工，确保试验过程顺利进行。01试验数据记录详细记录试验过程中的各项数据，包括设备运行状态、电压、电流等参数，为后续分析提供依据。试验过程记录02试验现象观察密切观察试验过程中的设备现象，如异常情况、声音、气味等，及时发现并处理潜在问题。03安全措施执行确保试验过程中各项安全措施得到有效执行，保障人员和设备安全。将试验数据与理论值或历史数据进行对比分析，评估设备性能和黑启动能力。数据对比分析针对试验中暴露出的问题进行诊断，提出改进措施并优化设备配置。问题诊断与改进根据试验结果编写详细的试验报告，总结试验过程和结论，为后续工作提供参考。试验报告编写试验结果分析010203116.3黑启动电源试验试验目的验证黑启动电源的可靠性和稳定性通过试验，检验黑启动电源在电网故障或停电情况下，能否快速启动并提供稳定的电力供应。测试黑启动电源的性能指标对黑启动电源的各项性能指标进行测试，包括启动时间、输出电压、频率等，确保其满足相关标准和规范的要求。评估黑启动电源的实际应用能力通过模拟实际电网故障场景，测试黑启动电源在实际应用中的表现，为水电站应对突发情况提供有力支持。黑启动电源启动试验模拟电网故障或停电情况，触发黑启动电源的启动程序，观察并记录其启动过程和启动时间。黑启动电源带载试验黑启动电源切换试验试验内容在黑启动电源成功启动后，逐步增加负载，测试其在不同负载下的输出电压、电流和频率等性能指标。模拟电网恢复正常供电的情况，测试黑启动电源能否平稳切换至正常供电模式，并确保切换过程中不会对水电站设备造成冲击或损坏。试验前准备检查黑启动电源设备及其相关连接线路的完好性，确保试验所需仪器、仪表和工具等齐全且状态良好。试验操作按照试验方案逐步进行各项试验操作，包括启动、带载和切换等，同时密切观察并记录试验过程中的相关数据和信息。试验后处理整理并分析试验数据，形成详细的试验报告，对试验中发现的问题和不足提出改进意见和建议。020301试验步骤126.4分阶段试验根据水电站黑启动系统的实际情况，制定详细的试验计划，包括试验时间、试验人员、安全措施等。试验计划制定对黑启动相关的设备进行全面检查，确保其处于良好状态，并准备好必要的试验器材和工具。设备检查与准备试验准备逐步增加负荷，测试黑启动系统在不同负荷下的运行情况和稳定性。加载阶段使系统达到满负荷运行，全面检测系统的性能和各项指标。满负荷阶段此阶段主要进行设备的初步检查和启动，确保各项设备能够正常运行。初始阶段试验阶段划分详细记录试验过程中的各项数据，包括电压、电流、功率因数等关键参数。数据记录记录试验过程中出现的问题和异常情况，以便后续分析和处理。问题记录对试验数据进行全面分析，评估黑启动系统的性能和稳定性，提出改进意见和建议。结果分析试验过程记录与分析VS对试验过程和结果进行全面总结，明确试验成果和不足之处。报告撰写根据试验情况撰写详细的试验报告，包括试验目的、过程、结果及改进建议等内容。试验总结试验总结与报告136.5整体试验制定详细的试验方案，包括试验目的、步骤、安全措施等。试验方案对黑启动相关设备进行全面检查，确保其处于良好状态。设备检查安排专业人员参与试验，明确各自职责。人员配置试验准备试验操作按照试验方案逐步进行操作，记录相关数据。故障处理如遇设备故障或异常情况，及时采取措施进行处理。监控与调整实时监控设备运行状态，根据实际情况进行调整。试验过程数据分析对试验过程中收集的数据进行分析，评估黑启动系统的性能。试验报告撰写详细的试验报告，为后续工作提供参考。问题总结总结试验过程中出现的问题，提出改进措施。试验结果评估146.6黑启动方式鉴别黑启动电源类型根据水电站所具备的黑启动电源类型，如蓄电池、柴油发电机组、外部移动电源等，进行初步鉴别。启动速度与可靠性评估不同黑启动方式的启动速度和可靠性，优先选择启动速度快且可靠性高的方式。对系统恢复的影响分析黑启动方式对电力系统恢复的影响，包括对电网结构、电压和频率稳定性的影响。6.6.1鉴别准则收集水电站相关信息收集水电站的黑启动电源配置、设备参数、运行方式等相关信息。6.6.2鉴别流程01分析黑启动条件结合水电站实际情况，分析黑启动的电源、设备、操作等条件是否具备。02制定鉴别方案根据鉴别准则和收集的信息，制定具体的黑启动方式鉴别方案。03实施鉴别操作按照鉴别方案进行实际操作，记录并分析鉴别结果。04通过实际操作试验，验证黑启动方式的可行性和有效性。试验法模拟法比较法利用仿真软件模拟水电站黑启动过程，分析不同方式的优劣。对比类似水电站的黑启动方式，借鉴其经验和教训，为本水电站选择合适的黑启动方式提供参考。6.6.3鉴别方法安全第一在进行黑启动方式鉴别时，应严格遵守安全操作规程，确保人员和设备安全。数据记录与分析对鉴别过程中的重要数据进行详细记录，并进行深入分析，为后续工作提供依据。及时总结经验在完成黑启动方式鉴别后，应及时总结经验教训，为后续水电站黑启动工作提供参考。0302016.6.4注意事项157黑启动程序及应急处置7.1黑启动程序01水电站应建立完善的黑启动预案，包括人员组织、设备检查、通信系统测试等方面的准备工作，确保在黑启动过程中能够迅速响应。在电网发生故障或全站失电后，水电站应按照黑启动预案，迅速启动黑启动程序。包括开启备用电源，恢复厂用电，启动水轮发电机组等步骤。在黑启动成功后，水电站应尽快与电网调度部门联系，按照调度指令进行并网操作，逐步恢复电网供电。0203黑启动准备黑启动操作并网操作7.2应急处置在水电站发生故障时，应迅速进行故障诊断，并隔离故障点，防止故障扩大。故障诊断与隔离在故障诊断与隔离后，应迅速投入应急设备，如柴油发电机等，确保水电站关键设备的供电。在应急处置结束后，应对水电站设备进行全面检查与维护，确保设备处于良好状态，防止类似故障再次发生。应急设备投入在应急设备投入后，应尽快恢复水电站的正常运行。包括恢复水轮发电机组的运行、恢复厂用电系统的供电等。恢复运行01020403后续检查与维护167.1黑启动程序检查设备确保所有黑启动相关设备处于良好状态，包括发电机组、变压器、开关设备、保护装置等。准备燃料确保水电站有足够的燃料储备，以支持黑启动过程和后续的稳定运行。测试通信系统确保与调度中心和其他相关部门的通信畅通，以便在黑启动过程中及时传递信息。7.1.1启动前准备7.1.2黑启动操作断开所有非关键负载在黑启动开始前，应断开所有非关键负载，以减少启动过程中的负荷。启动发电机组按照操作规程启动发电机组，并逐步将电压和频率调整到正常范围。合上开关设备在发电机组稳定运行后，逐步合上开关设备，恢复对关键负载的供电。030201监测运行状态在黑启动完成后，应密切监测水电站的运行状态，确保各项参数正常。逐步恢复负载在确保水电站稳定运行后，可以逐步恢复非关键负载的供电。记录和分析数据对整个黑启动过程进行记录和分析，以便总结经验教训并优化未来的黑启动流程。7.1.3后续操作在黑启动过程中，应始终将安全放在首位，严格遵守操作规程和安全规定。安全第一加强与调度中心和其他相关部门的沟通协调，确保黑启动过程的顺利进行。沟通协调制定完善的应急预案，以应对可能出现的突发情况。应急预案7.1.4注意事项177.2应急处置在水电站黑启动事件发生后，应立即启动应急预案，组织相关人员进行应急处置。快速反应7.2.1应急处置原则在应急处置过程中，应优先保障人员和设备的安全，防止事故扩大和次生灾害的发生。保障安全尽快恢复水电站的正常供电，减少对电网和用户的影响。恢复供电7.2.2应急处置流程事件报告水电站黑启动事件发生后，应立即向上级调度机构和相关部门报告，同时启动内部应急处置程序。现场处置组织专业人员对现场进行检查和评估，确定故障原因和范围，采取相应的措施进行处置。恢复启动在故障排除后，按照黑启动预案逐步恢复水电站机组的启动和并网运行。后期评估应急处置结束后，应对事件进行评估和总结，提出改进措施和建议，完善应急预案。人员安全在应急处置过程中，应确保人员的安全，采取必要的防护措施，避免人员伤亡。信息沟通加强现场与调度机构、相关部门之间的信息沟通，及时传递故障信息和处置进展情况，确保各方协同作战。设备保护在处置过程中应注意保护设备，避免因操作不当造成设备损坏或扩大故障范围。记录保存对整个应急处置过程进行详细记录，包括故障现象、处置措施、恢复情况等，为后续分析和总结提供依据。7.2.3应急处置注意事项18附录A(资料性附录)典型黑启动负荷统计表包括高压厂用变压器、低压厂用变压器等设备，为水电站提供稳定可靠的电力。厂用电源系统用于监控水电站的运行状态，确保黑启动过程中的设备安全。监控系统及自动化设备为水电站的控制、保护及通信设备提供不间断的直流电源。直流电源系统厂用电负荷010203机组启动负荷机组辅助设备如冷却水系统、润滑油系统等，确保机组正常运行。发电机及其励磁系统将水能转化为电能，并通过励磁系统调节发电机电压和无功功率。水轮机及其辅助设备包括水轮机、调速器、进水阀等设备，是水电站发电的核心部分。输电线路将电能从水电站输送到远方的用户端。升压变压器将发电机发出的电能升压后送入电网。断路器和隔离开关用于控制、保护和隔离电路，确保电网的安全运行。送出工程负荷照明系统为水电站提供良好的运行环境，确保设备的正常运行和使用寿命。通风与空调系统消防系统预防和处理火灾事故，确保水电站的安全运行。为水电站提供必要的照明条件，确保运行人员能够清晰地观察设备状态和操作情况。其他负荷19附录B(规范性附录)黑启动应进行的试验根据水电站实际情况，结合黑启动技术规范要求，编制详细的试验方案。编制试验方案对水电站内相关设备进行全面检查，确保设备处于良好状态，满足试验要求。检查设备状态对参与试验的人员进行黑启动技术及相关操作培训，确保人员熟练掌握试验流程。组织人员培训试验前准备试验内容通过断开主电源，模拟水电站电源丧失情况，检验黑启动系统的快速响应能力。模拟电源丧失情况按照试验方案，逐步进行黑启动操作，包括启动备用电源、恢复厂用电、机组启动等，确保各项操作正确无误。黑启动过程试验在黑启动成功后，逐步恢复水电站负荷，检验系统在负荷恢复过程中的稳定性和调节能力。负荷恢复试验数据记录与分析详细记录试验过程中的各项数据，包括启动时间、电压电流变化等，并对数据进行分析，评估黑启动系统的性能。问题总结与改进试验报告编写试验后评估针对试验中暴露出的问题进行总结，提出改进措施，并对相关设备进行必要的调整和优化。根据试验过程和评估结果，编写详细的试验报告，为后续水电站黑启动提供参考和依据。20附录C(资料性附录)蓄电池放电时间计算蓄电池的容量越大，其放电时间相对越长。蓄电池放电时间的影响因素蓄电池容量放