大面積停電后的系統(tǒng)自恢復(fù)通俗地稱為黑啟動。所謂黑啟動，是指整個系統(tǒng)因故障停運(yùn)后，系統(tǒng)全部停電(不排除孤立小電網(wǎng)仍維持運(yùn))，處于全“黑”狀態(tài)，不依賴別的網(wǎng)絡(luò)幫助，通過系統(tǒng)中具有自啟動能力的發(fā)電機(jī)組啟動，帶動無自啟動能力的發(fā)電機(jī)組，逐漸擴(kuò)大系統(tǒng)恢復(fù)范圍，最終實現(xiàn)整個系統(tǒng)的恢復(fù)。

黑啟動是水電站非常重要的后備功能之一。

當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生失壓事故且短時不能恢復(fù)送電時，黑啟動對于水電站確保迅速恢復(fù)廠用電及保證設(shè)備安全，甚至對整個電網(wǎng)迅速恢復(fù)等方面均具有重要意義。

黑啟動是電網(wǎng)系統(tǒng)對骨干電源點(diǎn)的基本要求之一。

水電站以其自身的特點(diǎn)特別適合作為黑啟動的電源電站。水電站和火電站相比，具有輔助設(shè)備簡單、廠用電少，啟動速度快等優(yōu)點(diǎn)，理所當(dāng)然成為黑啟動電源的首選。水電站的黑啟動是指在無廠用交流電的情況下，僅僅利用電廠儲存的2種能量———直流系統(tǒng)蓄電池儲存的電能量和液壓系統(tǒng)儲存的液壓能量，完成機(jī)組自啟動，對內(nèi)恢復(fù)廠用電，對外配合電網(wǎng)調(diào)度恢復(fù)電網(wǎng)運(yùn)行。機(jī)組具有黑啟動功能不僅是電站在全廠失電情況下安全生產(chǎn)自救的必要措施，也是電網(wǎng)發(fā)展的需要。

水電站涉及黑啟動功能的設(shè)備及系統(tǒng)主要有:

(1)機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)

水電站黑啟動的關(guān)鍵是在失去廠用交流電時能否維持控制水輪機(jī)導(dǎo)葉開啟的調(diào)速系統(tǒng)的操作油壓。機(jī)組調(diào)速器油壓應(yīng)按最不利工況考慮，即在緊急停機(jī)甩負(fù)荷時，調(diào)速系統(tǒng)剩余油壓應(yīng)能至少保證接力器至全關(guān)位置1次，并擺動若干次且可以全關(guān)1次，然后機(jī)組接入電網(wǎng)帶上負(fù)荷，接力器全開1次(對有協(xié)聯(lián)要求的水輪機(jī)同時要求其轉(zhuǎn)輪接力器也相應(yīng)動作)。在此基礎(chǔ)上要求仍能保證機(jī)組事故停機(jī)的油壓，即在黑啟動過程結(jié)束后尚能保持最低允許油壓力值。同時應(yīng)注意油壓槽的油氣比例，壓油槽中油位不應(yīng)低于最低操作油位。

(2)勵磁系統(tǒng)

在黑啟動過程中勵磁系統(tǒng)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：第1，由于廠用電消失，同時若勵磁功率柜風(fēng)機(jī)不是由本柜供電，從而使得勵磁功率柜風(fēng)機(jī)不能運(yùn)行，因此要注意勵磁功率柜的溫升不至使功率柜燒毀。第2，若黑啟動機(jī)組承擔(dān)向電網(wǎng)充電任務(wù)，則要考慮末端過電壓問題。當(dāng)黑啟動機(jī)組帶長線路時應(yīng)注意要使用手動啟動勵磁，逐步升壓的方式。

(3)直流系統(tǒng)

直流系統(tǒng)是黑啟動時唯一的電源，是電站的繼電保護(hù)、操作、控制、勵磁、調(diào)速器、通訊、事故照明等運(yùn)行的前提條件。在電池組容量選擇時應(yīng)考慮直流系統(tǒng)的供電時間是否能滿足黑啟動的要求，同時在黑啟動過程中應(yīng)合理安排各直流用電負(fù)荷，保證只有與黑啟動過程有關(guān)的設(shè)備的用電。只要合理控制事故照明的用電負(fù)荷，保證控制室等重要地點(diǎn)的照明，直流母線端電壓下降幅度一般不應(yīng)超過允許值。如果機(jī)組啟動建壓采用投初勵方式，直流母線端電壓將有相當(dāng)程度的下降，但仍應(yīng)能滿足保護(hù)及PLC控制電源要求范圍，這時應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)視，使端電壓不會降至過低甚至造成黑啟動的失敗。

(4)監(jiān)控系統(tǒng)

監(jiān)控系統(tǒng)一般采用單獨(dú)的UPS供電，故應(yīng)經(jīng)常檢查UPS的可靠性，黑啟動時應(yīng)盡可能地延長UPS的供電時間，確保監(jiān)控系統(tǒng)使黑啟動成功。

(5)保護(hù)系統(tǒng)

電站黑啟動過程中，應(yīng)充分考慮繼電保護(hù)系統(tǒng)問題，以保證在黑啟動過程中快速切除故障，同時不應(yīng)使保護(hù)系統(tǒng)誤動作，錯誤發(fā)出信號或誤跳閘從而使黑啟動失敗或延長黑啟動時間。對繼電保護(hù)系統(tǒng)入;裝設(shè)有低電壓和低周保護(hù)的電站，這兩種保護(hù)應(yīng)停用。

(6)公用系統(tǒng)

公用系統(tǒng)在黑啟動過程中應(yīng)注意的問題是應(yīng)確保在整個過程中所有系統(tǒng)不影響機(jī)組的啟動。在立式機(jī)組黑啟動過程中應(yīng)注意頂蓋排水的水位不應(yīng)超過允許值，否則會使水進(jìn)入頂蓋油池造成油混水，故在黑啟動之前應(yīng)檢查排水系統(tǒng)的運(yùn)行情況，在有黑啟動預(yù)案的電站最好備有射流泵，以便在失電情況下能及時有效的排水。

由于在全廠失去交流電時機(jī)組冷卻水系統(tǒng)不能投入，故應(yīng)隨時檢查機(jī)組的推力瓦、導(dǎo)軸承的溫升情況，注意不使溫升超過極限允許值。在有黑啟動預(yù)案的電站，機(jī)組冷卻系統(tǒng)最好有備用水源，備用水源的取水點(diǎn)一般應(yīng)選在壩前、頂蓋或壓力鋼管，這樣在無交流電源的情況下也能滿足機(jī)組冷卻水的要求。

機(jī)組在停機(jī)過程中一般要求在轉(zhuǎn)速低于一定值時應(yīng)投入氣動制動。但在黑啟動過程中應(yīng)考慮此時低壓氣系統(tǒng)失去交流電源，因此應(yīng)考慮機(jī)組是否能惰性停機(jī)。若不能，則應(yīng)注意此時推力瓦和導(dǎo)軸承的溫升。

(7)一次電氣設(shè)備

黑啟動過程中，應(yīng)注意電氣一次設(shè)備應(yīng)處于正確位置和狀態(tài)。根據(jù)原能源部的規(guī)定，100MW的機(jī)組出口斷路器的隔離開關(guān)應(yīng)處于分閘位置，這樣做的目的是防止誤上電損壞設(shè)備。在進(jìn)行黑啟動之前應(yīng)注意檢查相應(yīng)一次設(shè)備的位置和狀態(tài)。

(8)其它

如果可能的話，應(yīng)編制黑啟動操作票，操作票按不同黑啟動路徑設(shè)置不同操作任務(wù)及操作步驟，操作票必須是一機(jī)一票，不能照抄典型操作票將設(shè)備編號空出。

在黑啟動過程中還應(yīng)考慮的其它方面的問題，還有：

①廠內(nèi)通信系統(tǒng)此時已經(jīng)失去作用，在有黑啟動預(yù)案的電站應(yīng)給值班或參與黑啟動的有關(guān)人員配備手持對講機(jī)等無線通信設(shè)備，同時應(yīng)注意信號盲區(qū);

②由于此時交通電梯已經(jīng)停止使用，故而應(yīng)事先檢查關(guān)鍵交通走廊、樓梯等的情況，確保交通順暢;

③還應(yīng)注意廠區(qū)內(nèi)消防，由于此時全廠失電，消防系統(tǒng)可能癱瘓，在平時應(yīng)定期檢查重點(diǎn)部位的消防準(zhǔn)備工作。

黑啟動是水電站非常重要的一項功能(雖不是經(jīng)常用到)。在有黑啟動要求的電站，應(yīng)事先做好黑啟動預(yù)案，重點(diǎn)檢查相關(guān)設(shè)備的運(yùn)行情況以及參數(shù)要求(包括本站和計劃充電線路)。同時還應(yīng)加強(qiáng)運(yùn)行人員的培訓(xùn)，做到臨危不亂，不斷提高應(yīng)對危機(jī)的能力。

本文核心內(nèi)容作者:中國水電顧問集團(tuán)西北勘測設(shè)計研究院 王洪楠