國網(wǎng)山東省電力公司完成國內(nèi)第1次“儲(chǔ)-光-火”聯(lián)合黑啟動(dòng)試驗(yàn)。本次試驗(yàn)以煙臺祿山龍?jiān)?span>220千伏構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能電站為黑啟動(dòng)電源，成功啟動(dòng)阜山龍?jiān)垂夥娬?、國家能源蓬萊發(fā)電有限公司跟網(wǎng)型儲(chǔ)能電站和火電機(jī)組，最后實(shí)現(xiàn)黑啟動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)成功并入主網(wǎng)。從構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能電站“發(fā)令”，到光伏電站成功啟動(dòng)開始發(fā)電，再到火電機(jī)組汽輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)升壓，全程平穩(wěn)有序。
這是國內(nèi)第1次新能源和傳統(tǒng)火電共同參與的大規(guī)模黑啟動(dòng)試驗(yàn)，試驗(yàn)范圍涵蓋跟/構(gòu)網(wǎng)儲(chǔ)能、光伏、火電等多類電源，涉及1座500千伏變電站、3座220千伏場站和4條220千伏線路，路徑全長70千米，全面驗(yàn)證了構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能電站遠(yuǎn)距離黑啟動(dòng)多類型電源的穩(wěn)定性和可靠性，在新型電力系統(tǒng)恢復(fù)能力建設(shè)方面具有重要意義。
近年來，山東新能源迅猛發(fā)展。新能源電源已成為山東電網(wǎng)裝機(jī)規(guī)模占比的電源類型。在用能越來越清潔的同時(shí)，電力系統(tǒng)安全運(yùn)行也面臨新挑戰(zhàn)。如何提升新能源高占比地區(qū)電網(wǎng)的應(yīng)急恢復(fù)能力，是新型電力系統(tǒng)建設(shè)的研究重點(diǎn)之一。
大風(fēng)、寒潮等惡劣天氣頻發(fā)影響著電網(wǎng)安全運(yùn)行。電網(wǎng)的控制系統(tǒng)、信息系統(tǒng)還可能遭受網(wǎng)絡(luò)攻擊。目前，山東已建成“五交四直一環(huán)網(wǎng)”省域交直流混聯(lián)電網(wǎng)。今年迎峰度夏以來，山東電網(wǎng)負(fù)荷達(dá)1.3億千瓦。電網(wǎng)安全穩(wěn)定面臨著越來越高的要求，確保惡劣情況下電網(wǎng)能通過黑啟動(dòng)及時(shí)恢復(fù)供電尤為關(guān)鍵。
“假如把電力系統(tǒng)比作人體，突發(fā)停電就像休克。”國網(wǎng)山東電力調(diào)度控制中心系統(tǒng)處處長苗偉威介紹，“黑啟動(dòng)是電力系統(tǒng)大面積停電后，在無外接電源支持的情況下，通過具備自啟動(dòng)能力的發(fā)電機(jī)組恢復(fù)負(fù)荷供電的過程，就像人體通過起搏器恢復(fù)心跳，自我復(fù)蘇。”
一、產(chǎn)品概述（SHHZYD電力建設(shè)新產(chǎn)品“高壓試驗(yàn)變壓器”測量穩(wěn)定可靠）
YDQC系列輕型交直流高壓試驗(yàn)變壓器是在同類產(chǎn)品YDJ（G）型高壓試驗(yàn)變壓器的基礎(chǔ)上，按試驗(yàn)變壓器國家標(biāo)準(zhǔn)ZBK41006—89要求，經(jīng)改進(jìn)后生產(chǎn)的一種新型產(chǎn)品，本系列產(chǎn)品具有體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、功能齊全、使用方便等特點(diǎn)。實(shí)用于電力、工礦、科研等部門，對各種高壓電氣設(shè)備、電氣元件、絕緣材料進(jìn)行工頻耐壓試驗(yàn)和直流泄漏試驗(yàn)，是高壓試驗(yàn)中*的儀器。
二、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)（SHHZYD電力建設(shè)新產(chǎn)品“高壓試驗(yàn)變壓器”測量穩(wěn)定可靠）
YDQC系列輕型高壓試驗(yàn)變壓器鐵芯為單框式。線圈采用同芯圓筒多層塔式結(jié)構(gòu)，初級低壓繞組繞在鐵芯上，次級高壓繞組繞在低壓繞組外側(cè)，這種同軸布置減少了繞組間的藕合損耗。高壓硅堆用特殊工藝封裝在套管內(nèi)，產(chǎn)品的外殼制成與器芯配合較佳的八角形結(jié)構(gòu)，整體外型美觀大方。其內(nèi)外部結(jié)構(gòu)見圖1。
產(chǎn)品型號含義
1-均壓球；2-硅堆短路桿；3-高壓套管；4-油閥；5-殼體；6、7-調(diào)整電壓輸入a、x端子；8、9-儀表測量E、F端子；10-高壓尾X端子；11-變壓器外殼接地端；12-高壓輸出A端子；13-高壓整流硅堆；14-內(nèi)部均壓環(huán)；15-變壓器鐵芯；16-初級低壓繞組；17-測量儀表繞組；18-二次級高壓繞組；19-變壓器油。
三、工作原理（SHHZYD電力建設(shè)新產(chǎn)品“高壓試驗(yàn)變壓器”測量穩(wěn)定可靠）
YDQC系列輕型高壓試驗(yàn)變壓器為單相變壓器，聯(lián)結(jié)組標(biāo)號II。單臺高壓試驗(yàn)變壓器的工作過程，用交流220V（10KVA以上為380V）電壓接入電源控制箱（臺），經(jīng)電源控制箱（臺）內(nèi)自藕調(diào)壓器（50KVA以上調(diào)壓器外附）調(diào)節(jié)0~200V（10KVA以上0~400V）電壓至試驗(yàn)變壓器的初級繞組，根據(jù)電磁感應(yīng)原理，在試驗(yàn)變壓器高壓繞組可獲得試驗(yàn)所需的高電壓。其工作原理圖見圖2所示。
1、單臺YDQC高壓試驗(yàn)變壓器工作原理示意圖
在試驗(yàn)變壓器中：a、x為低壓輸入端；A、X 為高壓輸出端；E、F為儀表測量端。
2、單臺交直流兩用型高壓試驗(yàn)變壓器工作原理見圖3。圖中所示：高壓套管內(nèi)裝有高壓硅堆，串接在高壓回路中作高壓整流，以獲得直流高電壓。當(dāng)用一短路桿將高壓硅堆短接時(shí)，可獲得交流高電壓，其狀態(tài)為交流輸出；反之在抽出短路桿時(shí)，其狀態(tài)為直流輸出。
3、三臺高壓試驗(yàn)變壓器串激獲得更高電壓原理見圖4，串激高壓試驗(yàn)變壓器有很大的*性，因?yàn)檎麄€(gè)試驗(yàn)裝置由多個(gè)單臺串激式試驗(yàn)變壓器組成，單臺試驗(yàn)變壓器有著體積小、重量輕、便于運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn)，它既可以串接成高出幾倍的單臺試驗(yàn)變壓器輸出電壓組合使用，又可以分開單獨(dú)使用。整套試驗(yàn)裝置投資小、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。圖3所示：在三臺串激式試驗(yàn)變壓器串激使用中，單臺試驗(yàn)變壓器B1、B2、B3的輸出電壓都是U，一、二級的試驗(yàn)變壓器內(nèi)部都有一個(gè)激磁繞組，分別為A1、C1 和A2、C2。當(dāng)控制電壓加在一級試驗(yàn)變壓器B1的初級繞組a1、x1上，激磁繞組A1、C1給予試驗(yàn)變壓器B2初級繞組供電，第二級試驗(yàn)變壓器B2的激磁繞組A2、C2給試驗(yàn)變壓器B3的初級繞組供電。由于一級試驗(yàn)變壓器B1的高壓尾及殼體接地，第二、三級的試驗(yàn)變壓器B2和B3對地有絕緣支架的隔離，這樣試驗(yàn)變壓器B1、B2、B3對地輸出電壓分別為1U、2U、3U。
B1、B2、B3- 串激式高壓變壓器；1U、2U、3U-各級對地電壓；
PV- 高壓示值表（KV）； ZJ1、ZJ2-絕緣支架。
四、使用方法及注意事項(xiàng)（SHHZYD電力建設(shè)新產(chǎn)品“高壓試驗(yàn)變壓器”測量穩(wěn)定可靠）
1、YDQC高壓試驗(yàn)變壓器做工頻耐壓試驗(yàn)使用接線方法見圖5。做工頻耐壓試驗(yàn)前，先根據(jù)試驗(yàn)變壓器的額定容量選擇好限流電阻，(水電阻)的阻值，再根據(jù)被試品需加的高壓電壓值調(diào)整好放電球隙的球間距，為了提高對被試品施加電壓的測量精度，應(yīng)在高壓側(cè)接入FRC阻容分壓器來測量電壓。
R1、R2- 限流電阻； Qx- 放電球隙； Zx- 被試品；
FRC- 阻容分壓器； V- 分壓器高壓表。
按照圖4、結(jié)合圖2所進(jìn)行的工頻耐壓試驗(yàn)接好工作線路，試驗(yàn)變壓器的高壓繞阻的X端（高壓尾）、儀表測量繞組的F端、試驗(yàn)變壓器的外殼以及電源控制箱（臺）的外殼必須可靠接地。
用三臺試驗(yàn)變壓器串激做工頻耐壓試驗(yàn)時(shí)、第二、三級試驗(yàn)變壓器的初級繞組X端，儀表測量繞組的F端，以及高壓繞組的X端（高壓尾）均接本級試驗(yàn)變壓器的外殼，第二、三級試驗(yàn)變壓器的主體必須放置在絕緣支架上。除一級以外、第二、三級試驗(yàn)變壓器的主體不要接地線。其接線方式見圖3所示。
接電源前，電源控制箱（臺）的調(diào)壓器必須調(diào)到零位。接通電源后，綠色指示燈亮，按一下啟動(dòng)按鈕，紅色指示燈亮，表示試驗(yàn)變壓器已接通控制電源，開始升壓。
從零位開始按順時(shí)針方向勻速旋轉(zhuǎn)調(diào)壓器手輪升壓。（升壓方式有：快速升壓法，即20S逐級升壓法，慢速升壓法，即60S逐級升壓法，極慢速升壓法供選用）電壓從零開始按選定的升壓速度升到您所需額定試驗(yàn)電壓的75%后，再以每秒2%額定試驗(yàn)電壓的速度升到您所需試驗(yàn)電壓，并密切注意測量儀表的指示以及被試品的情況，被試品施加電壓的時(shí)間到后。應(yīng)在數(shù)秒內(nèi)勻速將調(diào)壓器返回，高壓降至1/3試驗(yàn)電壓以下，按一下停止按鈕，高壓、低壓輸出停止，然后切斷電源線，試驗(yàn)完畢。
工頻耐壓試驗(yàn)操作過程注意事項(xiàng)
1、試驗(yàn)人員應(yīng)做好責(zé)任分工,設(shè)定好試驗(yàn)現(xiàn)場的安全距離,仔細(xì)檢查好被試品及試驗(yàn)變壓器的接地情況,并設(shè)有專人監(jiān)護(hù)安全及觀察被試品狀態(tài)工作。
2、被試品主要部位應(yīng)清理干凈，保持干燥，以免損壞被試品和帶來試驗(yàn)數(shù)值的誤差。
3、對大型設(shè)備的試驗(yàn)，一般都應(yīng)行試驗(yàn)變壓器的空升試驗(yàn)，即不接試品時(shí)升壓至試驗(yàn)電壓，以便校對好儀表的指示精度，調(diào)整好放電球隙的球間距。
4、做耐壓試驗(yàn)時(shí)升壓速度不能過快，并防止突然加壓，例如調(diào)壓器不在零位的突然合閘，也不能突然斷電，一般應(yīng)在調(diào)壓器降至零位時(shí)分閘。
5、在升壓或耐壓試驗(yàn)過程中，如發(fā)現(xiàn)下列不正常情況，1 電壓、電流表指針擺動(dòng)很大，2 被試品發(fā)出不正常響聲，3 發(fā)現(xiàn)絕緣有燒焦或冒煙現(xiàn)象，應(yīng)立即降壓，切斷電源，停止試驗(yàn)并查明原因。
6、使用本產(chǎn)品做高壓試驗(yàn)時(shí)，除熟悉本說明書外，還必須嚴(yán)格執(zhí)行國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和操作規(guī)程。
2、YDQ交直流兩用高壓試驗(yàn)變壓器做直流耐壓和泄漏試驗(yàn)使用接線方法見圖5。由于是交直流兩用高壓試驗(yàn)變壓器，應(yīng)把高壓硅堆短路桿從套管中抽出，使試驗(yàn)變壓器為直流輸出狀態(tài)。做直流泄漏試驗(yàn)前，先根據(jù)泄漏試驗(yàn)中輸出端斷路電流不超過高壓硅堆的大整流為宜，選擇好限流電阻（水電阻）的阻值，再根據(jù)被試品對直流高壓波形的要求選擇好高壓濾波電容的電容值。為了提高對被試品施加電壓的測量精度，應(yīng)在高壓側(cè)接入FRC阻容分壓器來測量電壓。
R- 限流電阻； C- 高壓濾波電容； Zx- 被試品； G- 硅堆短路桿；
FRC- 阻容分壓器；V- 分壓器高壓表；uA- 微安表；D- 高壓整流硅堆。
按照圖5、結(jié)合圖3所進(jìn)行的直流泄漏試驗(yàn)接好工作線路。試驗(yàn)變壓器的高壓繞組的X端（高壓尾）、儀表測量繞組的F 端、試驗(yàn)變壓器的外殼以及電源控制箱（臺）的外殼必須可靠接地。
YDQC試驗(yàn)變做交流試驗(yàn)接線原理圖
YDQC試驗(yàn)變做交流泄漏試驗(yàn)接線原理圖
接電源前、電源控制箱（臺）的調(diào)壓器必須調(diào)到零位。接通電源后，綠色指示燈亮，按一下啟動(dòng)按鈕，紅色指示燈亮，表示試驗(yàn)變壓器已接通控制電源，開始升壓。
從零位開始按順時(shí)針方向勻速旋轉(zhuǎn)調(diào)壓器手輪升壓。（升壓方式有：快速升壓法即20S逐級升壓法；慢速升壓法，即60S逐級升壓法；級慢速升壓法供選用）電壓從零開始按選定的升壓速度升到您所需額定試驗(yàn)電壓或額定直流電流下的參考電壓。試驗(yàn)中應(yīng)嚴(yán)密注意直流高壓表、泄漏電流表指示以及被試品的情況。試驗(yàn)完畢后，應(yīng)訊速均勻?qū)⒏邏航抵亮阄?，按一下停止按鈕，高壓、低壓輸出停止，然后切斷電源。此時(shí)應(yīng)用直流高壓放電棒給被試品及試驗(yàn)裝置本身充分放電。
本次試驗(yàn)的特別之處在于“起搏器”的升級。以往黑啟動(dòng)試驗(yàn)多采用抽水蓄能電站作為黑啟動(dòng)電源。但抽水蓄能電站選址要求高、站點(diǎn)數(shù)量較少。而構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能電站憑借其靈活部署、快速響應(yīng)、建設(shè)周期短等優(yōu)勢成為黑啟動(dòng)電源的有力補(bǔ)充。
傳統(tǒng)儲(chǔ)能電站均為跟網(wǎng)型控制，顧名思義需要“跟著電網(wǎng)”才能運(yùn)轉(zhuǎn)，無法獨(dú)立支撐電網(wǎng)系統(tǒng)，必須依賴電網(wǎng)的電壓和頻率來運(yùn)行。如果傳統(tǒng)儲(chǔ)能電站作為黑啟動(dòng)電源，這種控制模式便不再適用。構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能電站通過構(gòu)網(wǎng)型控制技術(shù)模擬出與同步發(fā)電機(jī)類似的外部特性，不僅能自己啟動(dòng)，還能在“拉動(dòng)”光伏、火電等各類電源啟動(dòng)的過程中提供穩(wěn)定的電壓和頻率支撐。
“黑啟動(dòng)能力恢復(fù)得越快，對企業(yè)生產(chǎn)、居民生活用電影響就越小。”苗偉威說，“以前單靠少數(shù)幾座抽水蓄能電站作為黑啟動(dòng)電源，全網(wǎng)恢復(fù)耗時(shí)較長?，F(xiàn)在構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能電站可與抽水蓄能電站等傳統(tǒng)黑啟動(dòng)電源形成優(yōu)勢互補(bǔ)，通過并行啟動(dòng)的方式大幅縮短系統(tǒng)恢復(fù)時(shí)間。”
本次試驗(yàn)為構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能電站深度參與電網(wǎng)運(yùn)行提供了示范樣板。“依托構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能電站完成黑啟動(dòng)，豐富了山東電網(wǎng)的黑啟動(dòng)電源類型。”
國網(wǎng)山東電力通過構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能電站和抽水蓄能電站配合，持續(xù)優(yōu)化多電源黑啟動(dòng)方案，讓電網(wǎng)適應(yīng)性更高、恢復(fù)能力更強(qiáng)，以隨時(shí)響應(yīng)的啟動(dòng)能力，從容應(yīng)對各種惡劣情況。
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