國外工程中火電廠黑啟動(dòng)問題的研究

　　1、引言
　　
　　所謂黑啟動(dòng)是指整個(gè)電力系統(tǒng)因故障停運(yùn)后，不依賴別的電網(wǎng)的支持，通過系統(tǒng)中具有自啟動(dòng)能力機(jī)組的啟動(dòng)，帶動(dòng)無自啟動(dòng)能力的機(jī)組，逐步擴(kuò)大電力系統(tǒng)的恢復(fù)范圍，zui終實(shí)現(xiàn)整個(gè)電力系統(tǒng)的恢復(fù)。黑啟動(dòng)問題實(shí)際上就是黑啟動(dòng)機(jī)組經(jīng)長(zhǎng)距離啟動(dòng)路徑，對(duì)被啟動(dòng)電源的母線進(jìn)行空充，然后逐步帶上被啟動(dòng)機(jī)組的廠用電負(fù)荷，啟動(dòng)被啟動(dòng)機(jī)組，zui后被啟動(dòng)機(jī)組與黑啟動(dòng)機(jī)組并網(wǎng)。
　　
　　一般來講，所有發(fā)電廠的啟動(dòng)都需要一定的啟動(dòng)電源的供應(yīng)。水電廠的廠用電負(fù)荷相當(dāng)小，僅為電廠zui大負(fù)荷的0.1%-1%;火電廠則大得多，約為5%-8%;核電廠為4%-5%。由于水輪機(jī)組對(duì)廠用電要求較低，啟動(dòng)速度快，因此適宜作為黑啟動(dòng)機(jī)組。
　　
　　我國對(duì)黑啟動(dòng)問題的研究還處于起步階段，黑啟動(dòng)一般采用水電機(jī)組去啟動(dòng)其它火電機(jī)組的型式，如華北電網(wǎng)利用北京十三陵抽水蓄能電廠進(jìn)行過黑啟動(dòng)石景山火電廠的試驗(yàn)，華東電網(wǎng)利用天荒坪抽水蓄能電廠啟動(dòng)華東電網(wǎng)的黑啟動(dòng)試驗(yàn)，廣東電網(wǎng)利用廠州蓄能水電廠進(jìn)行過黑啟動(dòng)試驗(yàn)。以上幾次黑啟動(dòng)試驗(yàn)都取得了一定的成功，積累了一定的經(jīng)驗(yàn)。
　　
　　但在目前很多國外工程的設(shè)計(jì)中，由于當(dāng)?shù)仉娏ο到y(tǒng)比較薄弱，大面積停電的情況時(shí)有發(fā)生，因此國外的很多火電廠都要求具備黑啟動(dòng)的能力，并提供黑啟動(dòng)用的柴油發(fā)電機(jī)組，當(dāng)無法從電網(wǎng)取得電源時(shí)應(yīng)能通過柴油發(fā)電機(jī)組向電廠中的重要負(fù)荷供電來重新啟動(dòng)發(fā)電機(jī)組。
　　
　　下面本文針對(duì)本院在國外某2×60MW火電廠工程在投標(biāo)設(shè)計(jì)階段的實(shí)際情況，對(duì)該工程黑啟動(dòng)方案的確定和柴油發(fā)電機(jī)組的選擇進(jìn)行了深入的分析。
　　
　　2、黑啟動(dòng)步驟
　　
　　電廠失電后，需馬上啟動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)組，然后啟動(dòng)工藝專業(yè)的重要電動(dòng)機(jī)以便重新進(jìn)行發(fā)電機(jī)組的啟動(dòng)，經(jīng)與各工藝專業(yè)進(jìn)行配合后，確定黑啟動(dòng)過程中各系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)大致分為以下幾步：
　　
　　1）啟動(dòng)電廠的水處理系統(tǒng)和輸煤系統(tǒng)，準(zhǔn)備進(jìn)行單元機(jī)組的啟動(dòng);
　　
　　2）停止水處理系統(tǒng)和輸煤系統(tǒng);
　　
　　3）啟動(dòng)循環(huán)水泵;
　　
　　4）啟動(dòng)鍋爐和閉式冷卻水系統(tǒng);
　　
　　5）空壓機(jī)及壓縮空氣系統(tǒng)啟動(dòng);
　　
　　6）啟動(dòng)爐供油泵啟動(dòng)、啟動(dòng)鍋爐點(diǎn)火;
　　
　　7）機(jī)組潤(rùn)滑油系統(tǒng)啟動(dòng);
　　
　　8）EH油系統(tǒng)啟動(dòng);
　　
　　9）循環(huán)水系統(tǒng)啟動(dòng);
　　
　　10）凝結(jié)水系統(tǒng)啟動(dòng);
　　
　　11）給水系統(tǒng)啟動(dòng);
　　
　　12）鍋爐燃油系統(tǒng)啟動(dòng);
　　
　　13）風(fēng)煙系統(tǒng)啟動(dòng)，包括引風(fēng)機(jī)，一次風(fēng)機(jī)，二次風(fēng)機(jī)和高壓流化風(fēng)機(jī);
　　
　　14）汽輪機(jī)投軸封;
　　
　　15）汽輪機(jī)抽真空;
　　
　　16）爐膛吹掃;
　　
　　17）給煤機(jī)投入;
　　
　　18）鍋爐點(diǎn)火;
　　
　　19）鍋爐升溫升壓;
　　
　　20）汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)升速。
　　
　　3、柴油發(fā)電機(jī)組的選擇
　　
　　3.1計(jì)算負(fù)荷
　　
　　由上述黑啟動(dòng)步驟可知，當(dāng)水處理系統(tǒng)和輸煤系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)束后，再啟動(dòng)其它的輔助系統(tǒng)，由于水處理系統(tǒng)和輸煤系統(tǒng)的電負(fù)荷相對(duì)比較小，因此在計(jì)算柴油發(fā)電機(jī)的容量時(shí)，可不計(jì)入，zui大的同時(shí)運(yùn)行的廠用電負(fù)荷如下表所示：
　　　　
　　3.2柴油發(fā)電機(jī)容量選擇
　　
　　根據(jù)《火力發(fā)電廠廠用電設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》DL5153-2002要求，柴油發(fā)電機(jī)組容量按下述條件進(jìn)行選擇計(jì)算：
　　
　　1）柴油發(fā)的連續(xù)輸出容量應(yīng)大于柴油機(jī)的zui大計(jì)算負(fù)荷。即應(yīng)滿足：
　　
　　Se≥Sc（3.1）
　　
　　式中：Se-柴油發(fā)電機(jī)額定容量（kVA）;
　　
　　Sc-柴油發(fā)電機(jī)組的zui大計(jì)算負(fù)荷（kVA）。
　　
　　由表一可知，Sc為4922kVA，因此，Se應(yīng)大于4922kVA，若選擇柴油發(fā)電機(jī)的功率為2000kW，功率因數(shù)為0.8，則柴油發(fā)電機(jī)的額定容量為2500kVA，需選擇2臺(tái)即可滿足要求。
　　
　　2）柴油發(fā)電機(jī)帶負(fù)荷起動(dòng)zui大一臺(tái)電動(dòng)機(jī)時(shí)過載能力校驗(yàn)。
　　
　　發(fā)電機(jī)在熱狀態(tài)下，能承受150%Se，時(shí)間為15s，即：　　
　　3.2
　　
　　式中：PDM-zui大容量電動(dòng)機(jī)額定功率（kW）;
　　
　　Kq-zui大容量電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流倍數(shù)，本工程為電動(dòng)給水泵1600kW，可取6;
　　
　　K-換算系數(shù)，可取0.8　　
　　則：
　　
　　若選擇柴油發(fā)電機(jī)的功率為2000kW，功率因數(shù)為0.8，則柴油發(fā)電機(jī)的額定容量為2500kVA，需選擇5臺(tái)可以滿足zui大容量電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)要求。
　　
　　綜上所述，本工程需選擇5臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)能滿足黑啟動(dòng)要求。
　　
　　4、結(jié)論
　　
　　火電廠的黑啟動(dòng)問題對(duì)于我院來講還是一個(gè)全新的課題，目前國內(nèi)火電廠的設(shè)計(jì)基本不考慮黑啟動(dòng)用的柴油發(fā)電機(jī)組，但對(duì)于國外工程來講，一般招標(biāo)文件都要求考慮黑啟動(dòng)方案的設(shè)計(jì)，因此，本文針對(duì)本院某一國外工程在投標(biāo)設(shè)計(jì)階段的實(shí)際情況，對(duì)黑啟動(dòng)問題進(jìn)行了深入地研究，并為今后國外工程中黑啟動(dòng)方案的設(shè)計(jì)提供了參考依據(jù)，具有一定的實(shí)際意義。