浅谈快切装置在黑启动系统中的应用

王晗翔

摘要：某电厂黑启动试验过程中，需要频繁进行厂用电切换，在切换过程中，厂用电失电，仅部分重要设备使用蓄电池供电，会带来一定的安全隐患。现通过对厂用电构架进行分析，增设了黑启动快切装置，实现了厂用电带载、空载情况下的快速切换功能。该研究对其他黑启动电源点应用具有较大的借鉴意义。

关键词：黑启动;快切装置;空载串联切换;带载串联切换

1 黑启动快切装置增设背景

上海某电厂是上海电网的主力调峰电厂，配置了4套9E级燃气-蒸汽联合循环发电机组，该机组为天然气、柴发双燃料型机组，辅机容量小，启动时间快，可实现各种突发状况下的紧急启动。为满足上海电网需求，保障电网安全可靠运行，该电厂在2018年建设了黑启动装置，成为上海电网黑启动电源点之一。

根据上海电网的要求，黑启动电源点需要定期开展黑启动机组带载试验。该电厂电气一次系统图如图1所示。在黑启动机组执行试验启动前，首先要将供电母线上（6 kV备用I段）的全部开关断开，此时厂用电处于失电状态。待黑启动机组运行正常后，合上黑启动柴发出口断路器，用黑启动柴发向厂用电供电。试验结束后，断开黑启动柴发出口断路器，合上1号高备变6 kV断路器，用高备变向厂用电供电。

厂用电切换期间，控制系统、通信系统等重要设备只能依靠蓄电池供电，存在重大安全隐患。另外，使用黑启动柴发向厂用电供电时，厂用电系统仅有黑启动柴发一个电源，运行方式较为薄弱，一旦发生设备故障，将会造成厂用电失电，严重影响生产安全。

2 黑启动快切装置的应用

为解决黑启动试验过程中厂用电薄弱问题，在现有厂用电的架构模式下，该电厂计划结合黑启动同期功能增设黑启动快切装置，实现厂用电黑启动电源与常用电源的快速切换，保证黑启动试验期间重要设备与厂用电系统的可靠运行，避免造成安全事故。

2.1    黑启动快切装置的选择

黑启动快切装置主要是为了保证厂用电供电的可靠性，装置必须有防干扰设计，提高抗电磁干扰的水平，同时应设有闭锁继电器，确保装置可靠性。最后该电厂选择了MFC5103A型微机厂用电切换装置。该装置的基本功能主要包括：（1）实时监测运行参数及运行状态;（2）完成常用、备用电源的快速切换;（3）实现低压减载、闭锁报警、事故处理等安全功能;（4）启动后加速保护;（5）事件追溯、录波、打印、通信、GPS对时等。

该电厂增设黑启动快切装置后，可实现1号高备变低压侧开关和黑启动机组出口断路器2个开关之间的快速切换，切换过程中6 kV备用I段母线不失电，提高了黑启动试验过程的安全性。

2.2    快切试验

2.2.1    空载串联切换

空载串联切换试验前，1号高备变低压侧开关断路器处于合闸状态，黑启动机组出口断路器处于分闸状态，6 kV备用I段母线由1号高备变供电，6 kV I段、6 kV II段由6 kV备用I段母线供电，6 kV厂用电无负载。

（1）6 kV备用I段母线在空载状态下，由高备变供电切换至黑启动柴发供电试验：确认6 kV备用I段母线无负载，运行人员执行黑启动同期操作，启动快切（串联）切换装置，并由试验人员开始录波。黑启动快切装置断开1号高备变低压侧开关断路器，合上黑启动机组出口断路器，试验结果如图2所示。

试验结果显示，空载情况下，6 kV备用I段母线能够成功从高备变供电快速切换至黑启动柴发供电。

（2）6 kV备用I段母线在空载状态下，由黑启动柴发供电切换至高备变供电试验：确认6 kV备用I段母线无负载，运行人员执行黑启动同期操作，启动快切（串联）切换装置，并由试验人员开始录波。黑启动快切装置断开黑启动机组出口断路器，合上1号高备变低压侧开关断路器，试验结果如图3所示。

试验结果显示，空载情况下，6 kV备用I段母线能够成功从黑启动柴发供电快速切换至高备变供电。

2.2.2    带载串联切换

带载串联切换试验前，1号高备变低压侧开关断路器处于分闸状态，黑啟动机组出口断路器处于合闸状态，6 kV备用I段母线由黑启动柴发供电，6 kV I段、6 kV II段由6 kV备用I段母线供电，6 kV厂用电无负载，确认1号循泵处于热备用状态。

6 kV备用I段母线在带载状态下，由黑启动柴发供电切换至高备变供电试验：确认6 kV备用I段母线无负载，运行人员启动1号循泵，之后执行黑启动同期操作，启动快切（串联）切换装置，并由试验人员开始录波。黑启动快切装置断开黑启动机组出口断路器，合上1号高备变低压侧开关断路器，试验结果如图4、图5所示。

试验结果显示，带载情况下，6 kV备用I段母线能够成功从黑启动柴发供电快速切换至高备变供电。

2.3    试验结果

无论是在空载还是带载的情况下，黑启动快切装置均能实现6 kV备用I段双电源之间的快速切换，提高了厂用电系统的可靠性，保证了黑启动定期试验期间厂内重要设备与整个厂用电系统的可靠运行，杜绝发生厂用电全失的可能性，解除了电网失电后黑启动因厂用电不稳定而输电失败的后顾之忧。

3 结语

本文针对某电厂黑启动试验过程中的薄弱点，增设了黑启动快切装置，保证了厂内重要设备与整个厂用电系统的可靠运行，避免设备损坏。在电网发生故障厂用电全失的情况下，该电厂通过黑启动机组向6 kV厂用电系统供电，保证9E燃机启动正常，顺利实现黑启动功能。