国外工程中火电厂黑启动问题

国外工程中火电厂黑启动问题的研究摘要：黑启动是当前我院在国外火电工程设计中遇到的普遍问题，国外工程中由于当地电力系统比较薄弱，大面积停电的情况时有发生，黑启动是电力系统安全运行的重要措施之一。因此本文总结国内外先进经验的基础上，对火电厂的黑启动问题进行了深入的研究，并为今后我院在国外工程中黑启动问题的设计提供了详细的借鉴方案。

关键词：黑启动；厂用电负荷

1. 引言

所谓黑启动是指整个电力系统因故障停运后，不依赖别的电网的支持，通过系统中具有自启动能力机组的启动，带动无自启动能力的机组，逐步扩大电力系统的恢复范围，最终实现整个电力系统的恢复。黑启动问题实际上就是黑启动机组经长距离启动路径，对被启动电源的母线进行空充，然后逐步带上被启动机组的厂用电负荷，启动被启动机组，最后被启动机组与黑启动机组并网。

一般来讲，所有发电厂的启动都需要一定的启动电源的供应。水电厂的厂用电负荷相当小，仅为电厂最大负荷的0.1%-1%；火电厂则大得多，约为5%-8%；核电厂为4%-5%。由于水轮机组对厂用电要求较低，启动速度快，因此适宜作为黑启动机组。

我国对黑启动问题的研究还处于起步阶段，黑启动一般采用水电机组去启动其它火电机组的型式，如华北电网利用北京十三陵抽水蓄能电厂进行过黑启动石景山火电厂的试验，华东电网利用天荒

坪抽水蓄能电厂启动华东电网的黑启动试验，广东电网利用厂州蓄能水电厂进行过黑启动试验。以上几次黑启动试验都取得了一定的成功，积累了一定的经验。

但在目前很多国外工程的设计中，由于当地电力系统比较薄弱，大面积停电的情况时有发生，因此国外的很多火电厂都要求具备黑启动的能力，并提供黑启动用的柴油发电机组，当无法从电网取得电源时应能通过柴油发电机组向电厂中的重要负荷供电来重新启

动发电机组。

下面本文针对本院在国外某2×60mw火电厂工程在投标设计阶段的实际情况，对该工程黑启动方案的确定和柴油发电机组的选择进行了深入的分析。

2．黑启动步骤

电厂失电后，需马上启动柴油发电机组，然后启动工艺专业的重要电动机以便重新进行发电机组的启动，经与各工艺专业进行配合后，确定黑启动过程中各系统电动机的启动大致分为以下几步：1）启动电厂的水处理系统和输煤系统，准备进行单元机组的启动；

2）停止水处理系统和输煤系统；

3）启动循环水泵；

4）启动锅炉和闭式冷却水系统；

5）空压机及压缩空气系统启动；

6）启动炉供油泵启动、启动锅炉点火；

7）机组润滑油系统启动；

8）eh油系统启动；

9）循环水系统启动；

10）凝结水系统启动；

11）给水系统启动；

12）锅炉燃油系统启动；

13）风烟系统启动，包括引风机，一次风机，二次风机和高压流化风机；

14）汽轮机投轴封；

15）汽轮机抽真空；

16）炉膛吹扫；

17）给煤机投入；

18）锅炉点火；

19）锅炉升温升压；

20）汽轮机冲转升速。

3．柴油发电机组的选择

3.1 计算负荷

由上述黑启动步骤可知，当水处理系统和输煤系统运行结束后，再启动其它的辅助系统，由于水处理系统和输煤系统的电负荷相对比较小，因此在计算柴油发电机的容量时，可不计入，最大的同时运行的厂用电负荷如下表所示：

表一黑启动最大厂用电负荷统计表

序号设备名称额定功率（kw）

1 空压机110

2 凝结水泵 120

3 电动给水泵1600

4 引风机560

5 一次风机 1120

6 二次风机 900

7 流化风机 132

8 循环水泵 1250

9 闭式循环水泵160

10 其它所有辅机负荷200

总功率∑p（kw）6152

计算负荷sc（kva）＝∑p*0.8 4922

计算负荷有功功率pc（kva）＝sc*0.86 4233

3.2 柴油发电机容量选择

根据《火力发电厂厂用电设计技术规定》dl 5153-2002要求，柴油发电机组容量按下述条件进行选择计算：

1）柴油发的连续输出容量应大于柴油机的最大计算负荷。即应满足：

se≥ sc (3.1)

式中：se－柴油发电机额定容量(kva)；

sc－柴油发电机组的最大计算负荷(kva)。

由表一可知，sc为4922kva，因此，se应大于4922kva，若选择柴油发电机的功率为2000kw，功率因数为0.8，则柴油发电机的额定容量为2500kva，需选择2台即可满足要求。

2) 柴油发电机带负荷起动最大一台电动机时过载能力校验。

发电机在热状态下，能承受150％se，时间为15s，即：

(3.2)

式中：pdm－最大容量电动机额定功率(kw)；

kq－最大容量电动机的起动电流倍数，本工程为电动给水泵1600kw，可取6；

k－换算系数，可取0.8

则。

若选择柴油发电机的功率为2000kw，功率因数为0.8，则柴油发电机的额定容量为2500kva，需选择5台可以满足最大容量电动机的启动要求。

综上所述，本工程需选择5台柴油发电机能满足黑启动要求。

4．结论

火电厂的黑启动问题对于我院来讲还是一个全新的课题，目前国内火电厂的设计基本不考虑黑启动用的柴油发电机组，但对于国外工程来讲，一般招标文件都要求考虑黑启动方案的设计，因此，本文针对本院某一国外工程在投标设计阶段的实际情况，对黑启动问题进行了深入地研究，并为今后国外工程中黑启动方案的设计提供了参考依据，具有一定的实际意义。

注：文章内所有公式及图表请用pdf形式查看。