9E燃气轮机黑启动方案

黑启动是在电力系统因故障停运后,不依赖其他网络帮助通过系统中具有自启动能力的发电机组启动，带动无自启动能力的发电机组,逐步扩大系统的供电恢复范围,最终实现整个系统的恢复“。近十几年世界各地发生多起大停电事故,如美加大停电、纽约大停电、海南大停电”等，大部分是因为过负荷.输电线路、变压器设备故障等引起，波及范围广,这些重大事故都造成了灾难性的社会影响和经济损失,如果能在短时间内快速恢复电网的正常运行.使负荷损失和经济损失降低到最小,将会带来显著的社会效益。

某电厂1991 年引进法国GEC ALSTHOM公司生产的VEGA206型燃气蒸汽联合循环发电机组(容量为3x35 MW) ,燃气轮机PG6541B启动采用启动柴油机带动,具备黑启动能力,在1994年因电网故障后成功黑启动,得到电网的肯定和嘉奖,该机组于2007年退出运行。2004 年公司引进GE公司生产的PG9171E燃气发电机组,配套国产锅炉、汽轮机进行“以大代小”技术改造工程,2005年底实现(2x180MW)蒸汽-燃气联合循环机组发电。

在6B机组退出后，为能继续提供黑启动服务功能,该电厂增加配置--台柴油机及相应变频装置，于2010年8月顺利通过黑启动实验,并与广'东电网电力调度控制中心签订《黑启动技术协议》,正式成为广东电网江门、中山、珠海地区的黑启动电源点。

黑启动方案

PG9171E型燃气轮机本身不具备黑启动功能，需要配备合适的柴油发电机来提供电力给启动电机及重要的低压负载如滑油泵、风机等,确保燃气轮机从零转速启动到燃气轮机并网,同时为了节省投资，黑启动柴油机不宜设计过大，按照黑启动协议，只需要燃气轮机提供黑启动服务.9E燃气轮机黑启动必须启动的电机及辅机负荷列表如表1所示。表1中燃气轮机启动马达( 88CR)电压等级是6300 V.其余设备的电压等级均为380V,运行时设备的额定功率共计1 516. 37 kW。

燃气轮机启动过程中最大负载为启动电机88CR,我们重点考虑启动电机从带电到脱扣阶段的负荷特性,作为黑启动柴油发电机选型的重要依据,当启动电机88CR作为启动装置时,其在启动阶段最高为6~8倍启动电流.需要足够的容量以维持电压降不低于额定的80%，否则将导致扭力不足而无法启动，在燃气轮机点火成功暖机结束后的加速阶段,启动电机88CR将会达到峰值负荷约1450 kW3.

由于柴油机的费用随容量的增大而大幅增加，通过各种方案的比较,某电厂选定了柴油发电机加变频器的方式。柴油机有关参数如表2,柳州佳力(西门子技术) JFC6303 -4 /6300柴油发电机设备参数如表3。

相应配备的变频器装置为HAVREST-A06/180型高压变频器调速系统，为北京利德华福电气技术有限公司提供。变频器容量为1800kVA，额定输出电流为180A，输入频率在45Hz~55Hz。

一台变压器通过刀闸切换分别带两台燃气轮机起动机，但只有一台燃气轮机起动电机处于变频状态运作，变频调速系统接于6.3kV电压等级的电源系统。应急柴油发电机通过“应急柴油发电机出口6306A断路器”和“黑启动电源6306断路器”输出频率范围为0.5Hz~120Hz。该变频器电压源由高压6kV输入，高压6kV输出；由24个功率模块组成，当少数功率单元故障时，变频器可将其旁路降容运行，系统不停机。控制柜主要有控制器、PLC、UPS、报警器、DC24V电源、控制电源断路器、接线端子、液晶显示器、操作按钮等组成。变频控制为“一拖二”方案，一台变频器可通过刀闸切换分别带两套9E燃气轮机的启动电机。燃气轮机高压变频控制示意图见图1。

接入厂用电6kVⅢ段母线。在燃气机并网给220kV母线送电，需要通过7#主变送至4#高压厂变，并通过4#高压厂变低压侧6kV开关6071与6kV母联6002开关进行切换，切换完成后柴油机可停机，由燃气机自带厂用电运行。

为便于理解和启动过程，某电厂电气一次接线 如下图：

220kV双母线的正常运作方式：

1）4号主变压器2204断路器、5号主变压器2205断路器及洪南甲线2847断路器在1M；6号主变压器2206断路器、7号主变压器2207断路器及洪南乙线2848断路器在2M，母联2012断路器在合位。

2）两条出现洪南甲线、洪南乙线均接至电网南屏站。

3）6kV和400V厂用电运行方式：按照分段运行方式。

厂用电黑启动运行方式：

1）6kV厂用电Ⅲ、Ⅳ分段运行转为4#高厂变带6kV母线并列运行。

2）400V系统由分段运行转5#、7#、9#低厂变运行。