一种220kV电压等级内外桥接线无高厂变水电站黑启动系统及方法

摘要

本发明一种220kV电压等级内外桥接线无高厂变水电站黑启动系统，包括第一水轮发电机、第一10kV断路器、第一10kV隔离刀闸、第一三绕组变压器、第一220kV隔离刀闸、第二220kV隔离刀闸、第一220kV断路器、第三220kV隔离刀闸、第四220kV隔离刀闸、第一220kV线路、第一6kV开关和第一6kV母线；该系统通过第一水轮发电机利用自身调速器油压系统自储能，打开导叶并调整至额定转速，操作励磁系统使得机端电压建压至额定电压，协助上级变电站恢复供电，保证电网负荷正常运行，减小停电损失；该系统不设置专门高压厂用变压器，直接用三绕组变压器当主变压器和厂用变压器，简化一次系统接线，减少黑启动恢复厂用电操作步骤，同时减少了一次设备的投资，实现黑启动时快速将电源送出。

说明书

技术领域

本发明属于黑启动技术领域，具体涉及一种220kV电压等级内外桥接线无高厂变水电站黑启动系统及方法。

背景技术

当今电力技术正在伴随的信息技术、大数据技术、区块链技术飞快发展，电源种类也由单一的火电类型面向多元化能源种类发展，有些能源呈现出的物理特性对电网是友好的，比如具备黑启动能力的机组，关键时刻可以缓解电力系统失电压力，而有些能源受制于自身因素并不具备黑启动能力，要进行能源送出，需借助外来能源，恢复自身运转，才能实现能量转换并送出。黑启动从电网角度对其的要求是快、稳、准，所有具备能力的机组纷纷朝着短时间、高稳定性、建压准确方向发展，在发生停电事故时，如何简化操作流程和简化一次设备接线成为研究重点，通常黑启动机组均设有高压厂用变压器，而且增加了相应的开关和刀闸，黑启动时操作步骤较多，不利于第一时间快速送出，同时目前也尚未见到有关内外桥接线在黑启动机组中的应用。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种220kV电压等级内外桥接线无高厂变水电站黑启动系统及方法，减少黑启动恢复厂用电操作步骤，同时减少了一次设备的投资，实现黑启动时快速将电源送出。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种220kV电压等级内外桥接线无高厂变水电站黑启动系统，包括第一水轮发电机、第一三绕组变压器、第一220kV线路和第一6kV母线；

所述第一水轮发电机依次经第一10kV断路器、第一10kV隔离刀闸和第一三绕组变压器低压绕组星形侧相连；

所述第一三绕组变压器高压绕组三角形侧依次经第一220kV隔离刀闸、第二220kV隔离刀闸、第一220kV断路器、第三220kV隔离刀闸、第四220kV隔离刀闸和第一220kV线路相连；

所述第一三绕组变压器低压绕组三角形侧经第一6kV开关和第一6kV母线相连。

优选的，还包括第二水轮发电机、第二220kV线路和第二6kV母线；

所述第二水轮发电机经第二10kV断路器、第二10kV隔离刀闸与第二三绕组变压器低压绕组星形侧相连；

所述第二三绕组变压器高压绕组三角形侧依次经第五220kV隔离刀闸、第六220kV隔离刀闸、第二220kV断路器、第七220kV隔离刀闸、第八220kV隔离刀闸和第二220kV线路相连；

所述第二三绕组变压器低压绕组三角形侧经第二6kV开关和第二6kV母线相连。

优选的，还包括6kV联络开关、第九220kV隔离刀闸、第三220kV断路器、第十220kV隔离刀闸、第十一220kV隔离刀闸、第四220kV断路器和第十二220kV隔离刀闸；

所述6kV联络开关一端与第一6kV母线相连，另一端与第二6kV母线相连；

所述第九220kV隔离刀闸、第三220kV断路器、第十220kV隔离刀闸串联连接，第九220kV隔离刀闸的一端与第一220kV隔离刀闸和第二220kV隔离刀闸连接的公共点相连，第十220kV隔离刀闸的一端与第五220kV隔离刀闸和第六220kV隔离刀闸连接的公共点相连；

所述第十一220kV隔离刀闸、第四220kV断路器、第十二220kV隔离刀闸串联连接，第十一220kV隔离刀闸的一端与第三220kV隔离刀闸、第四220kV隔离刀闸连接的公共点相连，第十二220kV隔离刀闸的一端与第七220kV隔离刀闸、第八220kV隔离刀闸连接的公共点相连。

优选的，所述第一水轮发电机带第一三绕组变压器和第一220kV线路黑启动前，所述第一10kV隔离刀闸、第一220kV隔离刀闸、第二220kV隔离刀闸、第三220kV隔离刀闸、第四220kV隔离刀闸、第二10kV断路器、第二10kV隔离刀闸、第五220kV隔离刀闸、第六220kV隔离刀闸、第二220kV断路器、第七220kV隔离刀闸、第八220kV隔离刀闸、第二6kV开关、6kV联络开关均处于闭合状态，所述第一10kV断路器、第一220kV断路器、第一6kV开关、第九220kV隔离刀闸、第三220kV断路器、第十220kV隔离刀闸、第十一220kV隔离刀闸、第四220kV断路器、第十二220kV隔离刀闸均处于断开状态；所述第一水轮发电机、第一三绕组变压器、第一220kV线路处停电状态，所述第二水轮发电机、第二三绕组变压器、第二220kV线路、第二6kV母线处带电状态，所述第一6kV母线由第二6kV母线联络供电。

再进一步，所述第一水轮发电机恢复对第一6kV母线供电时，所述第一水轮发电机建压至额定电压，所述6kV联络开关处断开状态，所述第一10kV断路器和第一6kV开关处闭合状态。

再进一步，所述第一水轮发电机恢复对第一6kV母线供电时，所述第一水轮发电机利用调速器油压系统自储能开机至额定转速，进一步机端建压至额定电压，首先断开6kV联络开关，随后闭合第一10kV断路器和第一6kV开关，实现第一水轮发电机自带第一6kV母线厂用电运行。

再进一步，所述第一水轮发电机带第一三绕组变压器和第一220kV线路充电时，所述第一220kV断路器处于闭合状态，所述第一220kV线路两端电压均为额定电压。

优选的，所述第一水轮发电机和第二水轮发电机额定电压为10.5kV，所述第一三绕组变压器和第二三绕组变压器三侧额定电压均为242kV/10.5kV/6.3kV。

一种220kV电压等级内外桥接线无高厂变水电站黑启动方法，包括如下步骤：

1)进行第一水轮发电机带第一三绕组变压器和第一220kV线路黑启动时，检查确认所述第九220kV隔离刀闸、第三220kV断路器、第十220kV隔离刀闸、第十一220kV隔离刀闸、第四220kV断路器均处于断开状态，进入步骤2)；

2)断开所述6kV联络开关，所述第一6kV母线处失电状态，检查所述第一水轮发电机处停机状态，所述第一三绕组变压器、第一220kV线路处于停电状态，进入步骤3)；

3)依次闭合所述第一10kV隔离刀闸、第一220kV隔离刀闸、第二220kV隔离刀闸、第三220kV隔离刀闸、第四220kV隔离刀闸，进入步骤4)；

4)利用第一水轮发电机调速器油压系统油压开机至额定转速，操作励磁系统使第一水轮发电机建压至额定电压，闭合第一10kV断路器，进入步骤5)；

5)闭合第一6kV开关，所述第一6kV母线恢复供电，进入步骤6)；

6)闭合第一220kV断路器，所述第一水轮发电机对第一220kV线路充电，进入步骤7)；

7)检查所述第一220kV线路本侧和对侧电压相序正确，示值为额定电压，所述第一水轮发电机带第一三绕组变压器和第一220kV线路黑启动结束。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明通过第一水轮发电机利用自身调速器油压系统自储能，打开导叶并调整至额定转速，操作励磁系统使得机端电压建压至额定电压，闭合第一10kV断路器和第一6kV开关，充分利用第一三绕组变压器的特性，既当升压变压器又当厂用变压器，及时恢复第一6kV母线供电，实现第一水轮发电机自带厂用负荷孤岛稳定运行，随后闭合第一220kV断路器，第一时间将第一水轮发电机的电源送出至第一220kV线路，协助上级变电站恢复供电，保证电网负荷正常运行，减小停电损失。

进一步的，本发明第一三绕组变压器和第二三绕组变压器既当升压变压器又当厂用变压器，减少了厂用变压器投资，无需设置多余的厂用系统开关及刀闸，便于黑启动时快速操作。

进一步的，本发明第一水轮发电机利用自身调速器液压储能系统的储能的能量，及时开机并建压至额定电压，快速恢复调速器液压储能系统供电，保证第一水轮发电机在无外来电源的情况下，自带厂用电稳定运行，随时将电源送出至需要供电的地方。

进一步的，本发明第一6kV母线和第二6kV母线设置有6kV联络开关，实现了两台机6kV厂用系统互联备用，更加增加了6kV厂用系统的安全性，在第一水轮发电机黑启动成功后，可通过6kV联络开关为第二6kV母线供电，第一水轮发电机也可进行黑启动，在送出两条线路均失电的情况下，实现两台机组黑启动。

进一步的，本发明采用内桥和外桥接线结合的接线方式，使得一次系统具备了内桥和外桥接线的特点，实现两种接线优劣互补，增加了一次系统的灵活性，也同时便于黑启动时两条线路之间的切换。

附图说明

图1为本发明黑启动系统示意图。

图2为本发明第一水轮发电机带第一220kV线路黑启动前系统状态图。

图3为本发明第一水轮发电机恢复第一6kV母线供电系统状态图。

图4为本发明第第一水轮发电机带第一220kV线路充电状态图。

图中：第一水轮发电机1；第一10kV断路器2；第一10kV隔离刀闸3；第一三绕组变压器4；第一220kV隔离刀闸5；第二220kV隔离刀闸6；第一220kV断路器7；第三220kV隔离刀闸8；第四220kV隔离刀闸9；第一220kV线路10；第一6kV开关11；第一6kV母线12；第二水轮发电机13；第二10kV断路器14；第二10kV隔离刀闸15；第二三绕组变压器16；第五220kV隔离刀闸17；第六220kV隔离刀闸18；第二220kV断路器19；第七220kV隔离刀闸20；第八220kV隔离刀闸21；第二220kV线路22；第二6kV开关23；第二6kV母线24；6kV联络开关25；第九220kV隔离刀闸26；第三220kV断路器27；第十220kV隔离刀闸28；第十一220kV隔离刀闸29；第四220kV断路器30；第十二220kV隔离刀闸31。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。

本发明能够解决目前黑启动机组单独设置高压厂用变压器问题，不设置专门高压厂用变压器，用一个三绕组变压器实现了升压变压器和厂用变压器的功能，简化一次系统接线，非常有利于黑启动的操作。

本发明一种220kV电压等级内外桥接线无高厂变水电站黑启动系统，如图1所示，一种220kV电压等级内外桥接线无高厂变水电站黑启动系统，包括第一水轮发电机1、第一10kV断路器2、第一10kV隔离刀闸3、第一三绕组变压器4、第一220kV隔离刀闸5、第二220kV隔离刀闸6、第一220kV断路器7、第三220kV隔离刀闸8、第四220kV隔离刀闸9、第一220kV线路10、第一6kV开关11和第一6kV母线12；其中，所述第一水轮发电机1依次经第一10kV断路器2、第一10kV隔离刀闸3和第一三绕组变压器4低压绕组星形侧相连，第一三绕组变压器4高压绕组三角形侧依次经第一220kV隔离刀闸5、第二220kV隔离刀闸6、第一220kV断路器7、第三220kV隔离刀闸8、第四220kV隔离刀闸9和第一220kV线路10相连，第一三绕组变压器4低压绕组三角形侧经第一6kV开关11和第一6kV母线12相连。

本实施例中，所述第一水轮发电机1额定功率为200MW、额定转速为180r/min，第一水轮发电机调速器额定工作压力为3.6Mpa。

本实施例中，还包括第二水轮发电机13、第二10kV断路器14、第二10kV隔离刀闸15、第二三绕组变压器16、第五220kV隔离刀闸17、第六220kV隔离刀闸18、第二220kV断路器19、第七220kV隔离刀闸20、第八220kV隔离刀闸21、第二220kV线路22、第二6kV开关23和第二6kV母线24；其中，所述第二水轮发电机13经第二10kV断路器14、第二10kV隔离刀闸15与第二三绕组变压器16低压绕组星形侧相连，第二三绕组变压器16高压绕组三角形侧依次经第五220kV隔离刀闸17、第六220kV隔离刀闸18、第二220kV断路器19、第七220kV隔离刀闸20、第八220kV隔离刀闸21和第二220kV线路22相连，所述第二三绕组变压器16低压绕组三角形侧经第二6kV开关23和第二6kV母线24相连。

本实施例中，还包括6kV联络开关25、第九220kV隔离刀闸26、第三220kV断路器27、第十220kV隔离刀闸28、第十一220kV隔离刀闸29、第四220kV断路器30和第十二220kV隔离刀闸31；其中，所述6kV联络开关25一端与第一6kV母线12相连，另一端与第二6kV母线24相连，所述第九220kV隔离刀闸26、第三220kV断路器27、第十220kV隔离刀闸28串联连接后一端与第一220kV隔离刀闸5和第二220kV隔离刀闸6连接的公共点相连，另一端与第五220kV隔离刀闸17和第六220kV隔离刀闸18连接的公共点相连；所述第十一220kV隔离刀闸29、第四220kV断路器30、第十二220kV隔离刀闸31串联连接后一端与第三220kV隔离刀闸8、第四220kV隔离刀闸9连接的公共点相连，另一端与第七220kV隔离刀闸20、第八220kV隔离刀闸21连接的公共点相连。

本实施例中，第一220kV隔离刀闸5、第二220kV隔离刀闸6、第一220kV断路器7、第三220kV隔离刀闸8、第四220kV隔离刀闸9、第五220kV隔离刀闸17、第六220kV隔离刀闸18、第二220kV断路器19、第七220kV隔离刀闸20、第八220kV隔离刀闸21、第九220kV隔离刀闸26、第三220kV断路器27、第十220kV隔离刀闸28、第十一220kV隔离刀闸29、第四220kV断路器30、第十二220kV隔离刀闸31构成内桥和外桥接线。

本实施例中，如图2所示，所述第一水轮发电机1带第一三绕组变压器4和第一220kV线路10黑启动前，所述第一10kV隔离刀闸3、第一220kV隔离刀闸5、第二220kV隔离刀闸6、第三220kV隔离刀闸8、第四220kV隔离刀闸9、第二10kV断路器14、第二10kV隔离刀闸15、第五220kV隔离刀闸17、第六220kV隔离刀闸18、第二220kV断路器19、第七220kV隔离刀闸20、第八220kV隔离刀闸21、第二6kV开关23、6kV联络开关25均处于闭合状态，所述第一10kV断路器2、第一220kV断路器7、第一6kV开关11、第九220kV隔离刀闸26、第三220kV断路器27、第十220kV隔离刀闸28、第十一220kV隔离刀闸29、第四220kV断路器30、第十二220kV隔离刀闸31均处于断开状态；所述第一水轮发电机1、第一三绕组变压器4、第一220kV线路10处停电状态，所述第二水轮发电机13、第二三绕组变压器16、第二220kV线路22、第二6kV母线24处带电状态，所述第一6kV母线12由第二6kV母线24联络供电。

本实施例中，所述第一水轮发电机1恢复对第一6kV母线12供电时，所述第一水轮发电机1建压至额定电压，所述6kV联络开关25处断开状态，所述第一10kV断路器2和第一6kV开关11处闭合状态。

本实施例中，如图3所示，所述第一水轮发电机1恢复对第一6kV母线12供电时，所述第一水轮发电机1利用调速器油压系统自储能开机至额定转速，进一步机端建压至额定电压，首先断开6kV联络开关25，随后闭合第一10kV断路器2和第一6kV开关11，实现第一水轮发电机1自带第一6kV母线12厂用电运行。

本实施例中，如图4所示，所述第一水轮发电机1带第一三绕组变压器4和第一220kV线路10充电时，所述第一220kV断路器7处于闭合状态，所述第一220kV线路10两端电压均为额定电压。

本实施例中，所述第一水轮发电机1和第二水轮发电机13额定电压为10.5kV，所述第一三绕组变压器4和第二三绕组变压器16三侧额定电压均为242kV/10.5kV/6.3kV。

本发明一种220kV电压等级内外桥接线无高厂变水电站黑启动方法，包括如下步骤：

1)进行第一水轮发电机1带第一三绕组变压器4和第一220kV线路10黑启动时，检查确认所述第九220kV隔离刀闸26、第三220kV断路器27、第十220kV隔离刀闸28、第十一220kV隔离刀闸29、第四220kV断路器30均处于断开状态，进入步骤2)；

2)断开所述6kV联络开关25，所述第一6kV母线12处失电状态，检查所述第一水轮发电机1处停机状态，所述第一三绕组变压器4、第一220kV线路10处于停电状态，进入步骤3)；

3)依次闭合所述第一10kV隔离刀闸3、第一220kV隔离刀闸5、第二220kV隔离刀闸6、第三220kV隔离刀闸8、第四220kV隔离刀闸9，进入步骤4)；

4)利用第一水轮发电机1调速器油压系统油压开机至额定转速，操作励磁系统使第一水轮发电机1建压至额定电压，闭合第一10kV断路器2，进入步骤5)；

5)闭合第一6kV开关11，所述第一6kV母线12恢复供电，进入步骤6)；

6)闭合第一220kV断路器7，所述第一水轮发电机1对第一220kV线路10充电，进入步骤7)；

7)检查所述第一220kV线路10本侧和对侧电压相序正确，示值为额定电压，所述第一水轮发电机1带第一三绕组变压器4和第一220kV线路10黑启动结束。

本发明一种220kV电压等级内外桥接线无高厂变水电站黑启动系统，包括第一水轮发电机、第一10kV断路器、第一10kV隔离刀闸、第一三绕组变压器、第一220kV隔离刀闸、第二220kV隔离刀闸、第一220kV断路器、第三220kV隔离刀闸、第四220kV隔离刀闸、第一220kV线路、第一6kV开关和第一6kV母线；该系统通过第一水轮发电机利用自身调速器油压系统自储能，打开导叶并调整至额定转速，操作励磁系统使得机端电压建压至额定电压，闭合第一10kV断路器和第一6kV开关，充分利用第一三绕组变压器的特性，既当升压变压器又当厂用变压器，及时恢复第一6kV母线供电，实现第一水轮发电机自带厂用负荷孤岛稳定运行，随后闭合第一220kV断路器，第一时间将第一水轮发电机的电源送出至第一220kV线路，协助上级变电站恢复供电，保证电网负荷正常运行，减小停电损失；该系统不设置专门高压厂用变压器，直接用三绕组变压器当主变压器和厂用变压器，简化一次系统接线，减少黑启动恢复厂用电操作步骤，同时减少了一次设备的投资，实现黑启动时快速将电源送出。

以上所述，仅是本发明专利的较佳实施例，并非对本发明专利作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。