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摘要：实现电网黑启动最重要的部分就是黑启动电源，选择黑启动电源时应该首先选择水轮发电机组。本文中，简单阐述了黑启动的概念以及它的重要作用，仔细分析研究了现在黑启动电源存在的问题，接下来就这些问题提出了自己的看法及建议。
关键词：黑启动；电网恢复；调速系统
电网黑启动的概念是：系统全部停电以后（当然可能有一些单独的小电网还可以正常的运行），能够快速恢复供电的措施。具体的内容就是电网内部的发电机借助自己的柴油机或者是其他的原动力，也可能是借助外部的电源，满足发电机组启动时需要的转速及正常的电压，按部就班的恢复电网的正常运转及客户的正常用电。
1发电站的黑启动方法
水电站的黑启动就是在没有厂用交流电的状况下，实现机组自启动，恢复内部的厂用电，协调外部的电网恢复。
恢复内部厂用电的步骤是：检查和选择与黑启动需要相符的机组，检查与系统已隔离，拉开相关主变低压侧断路器或隔离开关，将机组开至空载，合上发电机开关，合上厂用变相关断路器，恢复厂用电。或者是采取零起升压的办法恢复厂用电。
应该按照电网恢复策略和电站主接线的方法来设定恢复外部电网供电的方法，如果选择使用全电压的充电方法，那么在内部恢复厂用电以后，直接使用主变高压侧开关来对电网进行全电压充电，这是最简单的方法；如果使用低电压或者是零起压的方法来恢复外部电网供电，假如电站仅仅有一个单元接线，因为启动时机组的出口电压比规定的电压要小，没有办法首先恢复厂用电，这时就要实现电网送电才可以顺利的恢复。假如电站存在2个或者是更多的单元接线，那么就先使用一个单元实现厂用电的恢复，其他的单元接线使用低压或者是零起压的方法实现电网的送电。
2 黑启动和电网的恢复
每個启动子电网中含有自启动能力的机组启动以后，要想保证其稳定的运转，将母线的电压限制在规定的范围内，就要及时的接上一定大小的负荷，并尽快往子电网中的其他的电厂送电，以加速全电网的恢复。
恢复过程中对频率的控制：频率的恢复包括负荷的恢复速度、机组的调速器响应以及二调频。为确保电网的稳定运行，一定要确保非启动机组得到尽量多的启动功率，与此同时，还应该恢复电网的负荷，来确保功率的平衡。应该首先恢复小的直配负荷，然后慢慢地带大一点的直配负荷及电网负荷，还有就是在黑启动的过程中还要优先恢复调节性能比较好的机组发电，负责调频调压的工作。在电网恢复及机组频率稳定的同时增加负荷的速度，接入的最大负荷要保证电网的频率和以前的相比差距在0.5Hz以内，通常情况下每次接入的负荷要小于或者是等于发电出力的5%，还要保持频率在规定的范围内，不小于49HZ。
在恢复的过程中对电压的控制：黑启动进程中首先要对空载或轻载长线路进行充电，因为有分布电容的存在，肯定会造成大量的无功，致使电网电压升高。控制电压的主要方法有：发电机高力率或者是进相运转；在双回路的输电线上仅仅使用单回线；变电站的低压的一边采用电抗器，去掉电容器；变更变压器的分接头，使用能够滞后功率因数的负荷等等。电压的浮动范围保持在0.95～1.052之间。
3 分析水电站的黑启动系统
3.1直流系统
在黑启动的过程中整个电厂的直流电源只有蓄电池，它的作用是作为继电保护、操控、励磁、调速器、连接以及故障照明等运转的基础。
按照蓄电池的大小及直流负荷，核算或者是经过实验找出电站直流系统正常供电的时长。进行黑启动的时候，为增加直流供电的时长，应该只留住黑启动时最重要的直流负荷，去掉不需要的负荷。
直流系统还应该保证电站断路器操控回路的正常运转。开关的执行部分有弹簧、液压以及电磁等等，例如，在电磁运行的过程中需要最大的直流系统大小，黑启动的时候要保证断路器可以正常的使用。
3.2 监控系统
监控系统在设计的时候很少联系到电站的直流系统的供电，大部分使用独立的UPS供电，黑启动的过程中一定要尽最大努力增加UPS的供电时长。通常情况下可以关闭一个显示器，关闭没有作用的器械和工作站，以便增加监控系统的工作时长，保证成功地启动黑启动。
3.3励磁系统
实现电站机组的黑启动以后，一定要对空载的、轻载的长输电线进行充电。因为有对地的电容，肯定会提高机组和线路的电压。系统恢复有3个方法，第一是全电压充电，这是最简单的方法，然而却必须对充电电压进行检查，确保其符合线路安全电压的范围；第二种是低电压充电，非常受重视的方法，它主要是降低机组的电压，充电的电压一般会比安全运转电压要小；第三种是升压的方法，使用时要重视励磁系统的运转稳定性及自励磁效应，避免升压过程中线路的电压出现太高的状况。因为机组以及励磁系统是不一样的，一些电站的老式机组就不能提供直流助磁，而且他们的发电机的残压也太低，使得机组无法正常的建压。对于励磁风机电源，如果是励磁本机风机，黑启动的时候就会因为没有厂用交流电源，使得励磁系统风机没有办法正常的运转，由于有功率柜温度的约束，励磁系统无法长久的运转。
3.4速度控制系统
在没有厂用交流电的时候保证速度控制吸引的运行油压是水电站黑启动最重要的部分。调速器通常有两种方法。第一种是高压蓄能，它主要使用充氮气囊，不会出现气体泄漏的问题，所以油压下降的很慢，可以保持油压大于1h，可以帮助黑启动进行；第二种是压油槽，它主要包括两部分——高压气系统以及压油泵系统，油压下降的很快，可以保持在30min前后，而且可以根据情况合理的增加高压气，保证油压大小，还要引起重视的是压油槽的油位要保证在最低油位以上。
黑启动完成的机组一定要确保开机的时候有充足的运行油。调速器电液随动系统有多种方式，调速器的导叶传动主要包括刚性传动以及主接力传动。不一样的机组运行所用的油量以及渗漏油的情况也不一样，应该按照水电站情况选择。
手动开机和自动开机是机组开机的2种方法，按照具体的情况选择不同的方式。假如计算机监督控制系统或者是自动回路出状况，应该使用手动的方式，因为手动开机使用的油很少，但是它的实施却较麻烦。自动开机的优点是升速的控制较稳定，执行比较简单。
3.5机组的类型以及需要的辅助设备
机组的类型对机组黑启动有着非常大的影响。例如，轴流转浆式的顶盖排水系统使用的是厂用交流电源，如果没有厂用交流电，一段时间内顶盖将会灌满水。轴流转浆式调速系统包括导叶和浆叶两种操作，使用的油量很大，操作复杂，对机组黑启动有阻碍作用。混流式机组可以克服上述缺点。
因为电站的水头不一样，机组供水系统固然也不一样。使用技术水泵供水的系统，因为没有厂用交流电，无法灌入冷却水，一定要在保证轴瓦温度及油温的状况下，确保机组在一定时间内正常的运转。
黑启动机组在启动的时候一定要确保一旦出现故障马上停止，调速器油系统一定要想办法确保机组导水叶从开始到最后的油压和油量，一旦出现状况，将没有办法停止。
黑启动中最后一层的保护是蝶阀和球阀，它们可以确保在没有厂用交流电的情况下，及时的关机，要想达到自动关机的效果，可以使用重锤式蝶阀。蝶阀假如无法实现自动关机，这时在黑启动的时候就一定要认真地处理。
总而言之，要想实现电网的黑启动，电源是最重要的部分，最好的电源就是水电站，所以，为了满足迅速恢复电网供电的要求，也为了发挥水电站的责任，应该建立一套安全且健全的黑启动策略。
参考文献：
[1]陈化钢.电力设备预防性试验技术问答[M].北京：中国水利水电出版社，2012
[2]李建明，朱康. 高压电气设备试验方法[M].北京：中国电力出版社，2011
[3] 胡文伟. 水电站的黑启动方案[J]. 云南水力发电，2013
关键词：黑启动；电网恢复；调速系统
电网黑启动的概念是：系统全部停电以后（当然可能有一些单独的小电网还可以正常的运行），能够快速恢复供电的措施。具体的内容就是电网内部的发电机借助自己的柴油机或者是其他的原动力，也可能是借助外部的电源，满足发电机组启动时需要的转速及正常的电压，按部就班的恢复电网的正常运转及客户的正常用电。
1发电站的黑启动方法
水电站的黑启动就是在没有厂用交流电的状况下，实现机组自启动，恢复内部的厂用电，协调外部的电网恢复。
恢复内部厂用电的步骤是：检查和选择与黑启动需要相符的机组，检查与系统已隔离，拉开相关主变低压侧断路器或隔离开关，将机组开至空载，合上发电机开关，合上厂用变相关断路器，恢复厂用电。或者是采取零起升压的办法恢复厂用电。
应该按照电网恢复策略和电站主接线的方法来设定恢复外部电网供电的方法，如果选择使用全电压的充电方法，那么在内部恢复厂用电以后，直接使用主变高压侧开关来对电网进行全电压充电，这是最简单的方法；如果使用低电压或者是零起压的方法来恢复外部电网供电，假如电站仅仅有一个单元接线，因为启动时机组的出口电压比规定的电压要小，没有办法首先恢复厂用电，这时就要实现电网送电才可以顺利的恢复。假如电站存在2个或者是更多的单元接线，那么就先使用一个单元实现厂用电的恢复，其他的单元接线使用低压或者是零起压的方法实现电网的送电。
2 黑启动和电网的恢复
每個启动子电网中含有自启动能力的机组启动以后，要想保证其稳定的运转，将母线的电压限制在规定的范围内，就要及时的接上一定大小的负荷，并尽快往子电网中的其他的电厂送电，以加速全电网的恢复。
恢复过程中对频率的控制：频率的恢复包括负荷的恢复速度、机组的调速器响应以及二调频。为确保电网的稳定运行，一定要确保非启动机组得到尽量多的启动功率，与此同时，还应该恢复电网的负荷，来确保功率的平衡。应该首先恢复小的直配负荷，然后慢慢地带大一点的直配负荷及电网负荷，还有就是在黑启动的过程中还要优先恢复调节性能比较好的机组发电，负责调频调压的工作。在电网恢复及机组频率稳定的同时增加负荷的速度，接入的最大负荷要保证电网的频率和以前的相比差距在0.5Hz以内，通常情况下每次接入的负荷要小于或者是等于发电出力的5%，还要保持频率在规定的范围内，不小于49HZ。
在恢复的过程中对电压的控制：黑启动进程中首先要对空载或轻载长线路进行充电，因为有分布电容的存在，肯定会造成大量的无功，致使电网电压升高。控制电压的主要方法有：发电机高力率或者是进相运转；在双回路的输电线上仅仅使用单回线；变电站的低压的一边采用电抗器，去掉电容器；变更变压器的分接头，使用能够滞后功率因数的负荷等等。电压的浮动范围保持在0.95～1.052之间。
3 分析水电站的黑启动系统
3.1直流系统
在黑启动的过程中整个电厂的直流电源只有蓄电池，它的作用是作为继电保护、操控、励磁、调速器、连接以及故障照明等运转的基础。
按照蓄电池的大小及直流负荷，核算或者是经过实验找出电站直流系统正常供电的时长。进行黑启动的时候，为增加直流供电的时长，应该只留住黑启动时最重要的直流负荷，去掉不需要的负荷。
直流系统还应该保证电站断路器操控回路的正常运转。开关的执行部分有弹簧、液压以及电磁等等，例如，在电磁运行的过程中需要最大的直流系统大小，黑启动的时候要保证断路器可以正常的使用。
3.2 监控系统
监控系统在设计的时候很少联系到电站的直流系统的供电，大部分使用独立的UPS供电，黑启动的过程中一定要尽最大努力增加UPS的供电时长。通常情况下可以关闭一个显示器，关闭没有作用的器械和工作站，以便增加监控系统的工作时长，保证成功地启动黑启动。
3.3励磁系统
实现电站机组的黑启动以后，一定要对空载的、轻载的长输电线进行充电。因为有对地的电容，肯定会提高机组和线路的电压。系统恢复有3个方法，第一是全电压充电，这是最简单的方法，然而却必须对充电电压进行检查，确保其符合线路安全电压的范围；第二种是低电压充电，非常受重视的方法，它主要是降低机组的电压，充电的电压一般会比安全运转电压要小；第三种是升压的方法，使用时要重视励磁系统的运转稳定性及自励磁效应，避免升压过程中线路的电压出现太高的状况。因为机组以及励磁系统是不一样的，一些电站的老式机组就不能提供直流助磁，而且他们的发电机的残压也太低，使得机组无法正常的建压。对于励磁风机电源，如果是励磁本机风机，黑启动的时候就会因为没有厂用交流电源，使得励磁系统风机没有办法正常的运转，由于有功率柜温度的约束，励磁系统无法长久的运转。
3.4速度控制系统
在没有厂用交流电的时候保证速度控制吸引的运行油压是水电站黑启动最重要的部分。调速器通常有两种方法。第一种是高压蓄能，它主要使用充氮气囊，不会出现气体泄漏的问题，所以油压下降的很慢，可以保持油压大于1h，可以帮助黑启动进行；第二种是压油槽，它主要包括两部分——高压气系统以及压油泵系统，油压下降的很快，可以保持在30min前后，而且可以根据情况合理的增加高压气，保证油压大小，还要引起重视的是压油槽的油位要保证在最低油位以上。
黑启动完成的机组一定要确保开机的时候有充足的运行油。调速器电液随动系统有多种方式，调速器的导叶传动主要包括刚性传动以及主接力传动。不一样的机组运行所用的油量以及渗漏油的情况也不一样，应该按照水电站情况选择。
手动开机和自动开机是机组开机的2种方法，按照具体的情况选择不同的方式。假如计算机监督控制系统或者是自动回路出状况，应该使用手动的方式，因为手动开机使用的油很少，但是它的实施却较麻烦。自动开机的优点是升速的控制较稳定，执行比较简单。
3.5机组的类型以及需要的辅助设备
机组的类型对机组黑启动有着非常大的影响。例如，轴流转浆式的顶盖排水系统使用的是厂用交流电源，如果没有厂用交流电，一段时间内顶盖将会灌满水。轴流转浆式调速系统包括导叶和浆叶两种操作，使用的油量很大，操作复杂，对机组黑启动有阻碍作用。混流式机组可以克服上述缺点。
因为电站的水头不一样，机组供水系统固然也不一样。使用技术水泵供水的系统，因为没有厂用交流电，无法灌入冷却水，一定要在保证轴瓦温度及油温的状况下，确保机组在一定时间内正常的运转。
黑启动机组在启动的时候一定要确保一旦出现故障马上停止，调速器油系统一定要想办法确保机组导水叶从开始到最后的油压和油量，一旦出现状况，将没有办法停止。
黑启动中最后一层的保护是蝶阀和球阀，它们可以确保在没有厂用交流电的情况下，及时的关机，要想达到自动关机的效果，可以使用重锤式蝶阀。蝶阀假如无法实现自动关机，这时在黑启动的时候就一定要认真地处理。
总而言之，要想实现电网的黑启动，电源是最重要的部分，最好的电源就是水电站，所以，为了满足迅速恢复电网供电的要求，也为了发挥水电站的责任，应该建立一套安全且健全的黑启动策略。
参考文献：
[1]陈化钢.电力设备预防性试验技术问答[M].北京：中国水利水电出版社，2012
[2]李建明，朱康. 高压电气设备试验方法[M].北京：中国电力出版社，2011
[3] 胡文伟. 水电站的黑启动方案[J]. 云南水力发电，2013