燃氣輪機發電機組黑啟動方案探討

余旭翔1 , Denicourt Franck2

（1.通用電氣中國有限公司全球項目部,上海,201203; 2.通用電氣有限公司全球項目部,貝爾福,法國）

摘要:不同電廠的黑啟動方案由于機型和系統接線的差異而千差萬別。但黑啟動過程設計中的關鍵因素如黑啟動負荷加載順序、黑啟動柴油發電機組選型、死母線合閘、孤島運行控制等卻有著原理一致性和可歸納性。基于9E機組的黑啟動成功案例，闡述燃氣輪機發電機電廠黑啟動必須考慮的重要負荷順序以及黑啟動柴油機的選型計算過程。對死母線合閘、孤島運行控制等黑啟動方案中關鍵步驟進行原理描述和經驗總結，并介紹了優化方法和現場經驗，提醒需要注意的特殊環節，為今后黑啟動方案設計提供參考和借鑒。

關鍵詞：燃氣輪機;黑啟動;柴油發電機組;死母線合閘;孤島運行

中圖分類號 ： TM611.24 文獻標識碼 ： B 文章編號：1009-2889（2012）01-0000-00

Discussions on Black Start of Gas Turbine Generator Unit

YU Xu-xiang1, Denicourt Franck2

(1.Global Project Organization ,General Electric China co.LTD, Shanghai 201203，China; 2.Global Project Organization ,General Electric co.LTD,Belfort,France )

Abstract: The Black Start schemes are various depending on different machine types and electrical configurations. However, the key considerations like black start load profile, black start diesel generator sizing, dead bus closure and island operation are commonly applicable with similar philosophy for different projects. Basing on a successful black start case of 9E project, the paper introduces the key load sequence and an example of black start diesel generator sizing process. It also illustrates the philosophy of dead bus closure, island operation control, and other studies relevant to black start procedure. It also shares the valuable optimization practice and site experience, as well as highlights special aspects in order to provide reference for future black start scheme design.

Key words：gas turbine; black start; diesel generator unit; dead bus closure; island operation

黑啟動是在黑網或丟失外部電力的情況下以恢復電站供電的過程。其作為緊急方案來給區域電網恢復供電。電網的大面積黑電事故使電網對電廠的黑啟動能力日益重視。由于電網在黑啟動機組的啟動時間、加載限制和輔助系統上的額外要求,不是所有的機型都適合黑啟動。

燃氣輪機能夠快速啟動、寬幅加載和靈敏響應，電站設計上稍加改進就可以成為合格的黑啟動電站。在緊急情況下，可由就地的黑啟動柴油發電機發電來提供必要廠用電源以實現燃氣輪機啟動。

由于燃氣輪機機型眾多，同一機型也有單軸多軸等不同配置，同時系統接線方式也不相同，所以不同電廠的黑啟動方案間千差萬別而缺少系統性總結和歸納。但黑啟動方案中的關鍵因素如負荷清單和加載順序、黑啟動柴油機的選型和計算、死母線合閘、孤島運行控制等卻有著原理一致性和可歸納性。以下逐一闡述幾個方面。

1 電廠黑啟動負荷

一般的燃氣輪機電廠都需要黑啟動柴油發電機在外部黑網時來提供電力給輔助電氣設備以保證燃氣輪機的順利啟動。考慮到柴油發電機組的經濟性，不可能所有負荷都聯接到黑啟動電源上。往往要進行篩選而只留下關鍵負荷即黑啟動負荷，例如必要的燃料供給和冷卻系統等。

由于機型和系統配置以及廠用電接線的差異，不同電廠的黑啟動負荷差別很大。例如，有些使用電動機驅動燃氣壓縮機的電站,該電動機就占了很大負荷比重；對于需要氮清吹和置換的低熱值燃氣機組,需要考慮氮氣系統負荷；對于單軸的燃氣-蒸汽聯合循環機組，還要考慮汽輪機啟動時的冷卻蒸汽系統負荷等等。

簡而言之，黑啟動負荷的選擇必須因廠而異，其核心標準是必須滿足燃氣輪機啟機時的工藝和控制要求。

1．1 無需黑啟動柴油發電機的6B系列燃氣輪機

需要特別指出,由于6B系列燃氣輪機可配備柴油機作為起動裝置，而且配有蓄電池供電的直流盤車棘輪泵、直流潤滑油泵、及黑啟動逆變器以提供點火器電源；因此，即使在不配備柴油發電機的情況下，6B 燃氣輪機仍然可以獨自實現從低速盤車到高速盤車一直到點火加速的一系列黑啟動過程。

由于配有蓄電池供電的直流盤車棘輪泵，6B 燃氣輪機可以在黑網情況下保持低速盤車并隨時啟機。但在黑啟動情況下，必須通過調節直流潤滑油泵的可調勵磁電阻來提高油壓，使之高于壓力開關63QT (潤滑油壓力低跳閘)。同時啟動程序也必須進行相應修改，使燃氣輪機黑啟動依托于應急直流潤滑油泵，而不是正常的輔助交流潤滑油泵。

配備柴油機作為起動裝置的6B系列燃氣輪機由于不需要黑啟動柴油機，而使黑啟動方案更加經濟和方便。在必要時該型燃氣輪機也可作為黑啟動電廠的黑啟動電源，以替代大容量的黑啟動柴油發電機。

1．2 黑啟動柴油發電機

除了上文提及的使用柴油機作為起動裝置的6B系列燃氣輪機外，其他類型燃氣輪機都需要黑啟動柴油發電機來提供電力給中壓啟動裝置和重要的低壓負荷如潤滑油、密封油及必要的風機等實現黑啟動。由于費用原因，黑啟動柴油發電機不宜設計過大，但必須滿足重要輔助設備運行要求。

客戶往往希望燃氣輪機控制系統能限制某些不必要的燃氣輪機負荷如風機等在黑啟動過程運行來減少黑啟動柴油發電機的耗電,從而能使用經濟節省的柴油發電機。但燃氣輪機控制系統不會為此而另外設計整個燃氣輪機發電機組的啟動程序。不過，我們可以人為地或利用DCS來操控某些負荷使之成為不同的時間序列，以避免啟動電流的疊加，由此來減少柴油發電機的尖峰負荷。

1．2．1 負荷順序表

以下為整個電廠的負荷順序表：

　順序 0: 已在線的不受控負荷，和母線同時帶電 ；

順序1: 母線帶電后10s內投入；

順序2: 母線帶電后10s到1min內投入；

順序3: 燃氣輪機馬達控制中心已存在的負荷，和母線同時帶電；

順序4: 輪控盤控制的負荷，啟動令時立即啟動；

順序5: 輪控盤控制的負荷，點火時立即啟動；

順序6: 輪控盤控制的負荷，轉速達到14HS （95% 滿轉速）時立即啟動。

1．2．2黑啟動必要的電站負荷

在燃氣輪機所帶的輔助負荷之外，黑啟動還必須考慮必要的電廠輔助負荷。表1為典型9E多軸聯合循環電站的黑啟動負荷（低壓）清單。注意：燃氣輪機馬達控制中心（MCC）提供的負荷為燃氣輪機所帶的輔助負荷。在該方案中，電廠的必要設備在燃氣輪機MCC受電前先受電。

表1 典型9E多軸聯合循環電廠黑啟動負荷清單

 

順序	設備描述	配備數量/運行數量	供電方/控制方	功率/kW  *
0	DCS（分布式控制系統） 電源以及電池充電機	1	電站配電盤/不受控	60/0.8/20
0	余熱鍋爐閥的配電	1	電站配電盤/DCS控制	15
0	照明	17	電站配電盤/不受控	15
0	控制室空調	2	電站配電盤/不受控	5
1	開式循環冷卻水泵和風機	2/1	電站配電盤/DCS控制	500/0.8/6
1	閉式循環冷卻水泵和風機	2/1	電站配電盤/DCS控制	100/0.8/6.8
2	燃料為天燃氣的壓縮機	1	電站配電盤/DCS控制	950/0.8/3.5 （天燃氣壓縮機帶軟啟動器 ）
2	擋板門冷卻風機	2/1	電站配電盤/DCS控制	22
2	儀表氣	1	電站配電盤/DCS控制	28
2	消防泵	1	電站配電盤/DCS控制	3
2	防凍伴熱	1	電站配電盤/DCS控制	5
3	燃氣輪機400/230VAC 配電變壓器	1	燃機馬達控制中心/不受控	40/0.8/15
3	二氧化碳裝置	燃機馬達控制中心/不受控	2.4
3	必要的加熱器 滑油加熱器23QT, 輔機間加熱器23HAs, 發電機加熱器23HGs 以及管道伴熱	多個	燃機馬達控制中心/不受控	110
3	就地燃氣輪機控制室空調	2/1	燃機馬達控制中心/不受控	10
3	燃氣輪機蓄電池充電機	2/1	燃機馬達控制中心/不受控	15
4	88QA 輔助潤滑油泵電動機	1	燃機馬達控制中心/輪控盤控制	90/0.92/7.9
4	88HQ 輔助液壓油泵電動機	1	燃機馬達控制中心/輪控盤控制	15/0.92/6.5
4	88TG 盤車電動機 (4% 全轉速前運行)	1	燃機馬達控制中心/輪控盤控制	30/0.8/6.5
4	88TM 液力變扭器調節電動機	1	燃機馬達控制中心/輪控盤控制	1.5
4	88QV 油氣分離器電動機	1	燃機馬達控制中心/輪控盤控制	18.5
4	88QB 發電機頂軸油泵電動機	2/1	燃機馬達控制中心/輪控盤控制	18.5
4	88VL 燃氣模塊通風機電動機	2/1	燃機馬達控制中心/輪控盤控制	4
4	88BT 輪間冷卻風機電動機(14HR 0.31% 全轉速后運行)	2/1	燃機馬達控制中心/輪控盤控制	37/0.87/6.5
5	88VG 齒輪間冷卻風機電動機	2/1	燃機馬達控制中心/輪控盤控制	18.5
6	88TK 燃氣輪機框架冷卻風機電動機	2/2	燃機馬達控制中心/輪控盤控制	45+45(2號風機啟動延后幾秒)/0.92 /6.6
6	勵磁變壓器 (當死母線合閘時去電)	1	燃機馬達控制中心/輪控盤控制	5

注：* 對于30kW以上負荷須標明功率因數和啟動電流倍數(PF和 Is/In)
表中未含中壓（6kV）啟動電機88CR負荷。

1.3 燃氣輪機的啟動裝置類型
一般來說 ,6FA、 7FA 、 9E、9FA/B 系列燃氣輪機都配備變頻啟動器或中壓啟動電機來輔助燃氣輪機在脫扣前能高速盤車，6B系列燃氣輪機一般配置中壓啟動電機或柴油機作為啟動裝置。
具體配備取決于燃氣輪機的轉動慣量和系統的扭矩要求，見表2。

表2 各種機型啟動裝置配置表

 

變頻啟動裝置SFC(LCI)	啟動電機
普通6B 系列燃氣輪機	√
6FA系列燃氣輪機	√
7FA系列燃氣輪機	√
9E 系列燃氣輪機	√
9E 帶軸驅動的燃氣壓縮機	√
9FA/B系列燃氣輪機	√

注：表中“√”為該機型所配置的起動裝置。

燃氣輪機的啟動裝置負荷是電站的主要的，往往也是最大的電負荷，是黑啟動柴油機的考慮重點和選型計算關鍵。

1．3．1 中壓啟動電機88CR

啟動電機88CR 普遍應用于 6B 和 9E 型（無軸驅動的燃氣壓縮機）。

下面以9E燃氣輪機為例說明啟動電機88CR的工作過程：在啟動電機88CR和燃氣輪機主軸間設有液力變扭器，通過調節液壓油的壓力及液力變扭器葉輪導角來調節傳送的力矩，變扭器葉輪導角初始位置在扭矩最大狀態。在88CR帶電兩秒后（延時目的是使電機無載啟動），液力變扭器電磁閥20TU–1帶電使油注入液力變扭器，同時扭力傳送到燃氣輪機轉子開始拖動。當達到清吹轉速14HM（10%全轉速）時，通過調節變扭器葉輪導角，使燃氣輪機轉速提高并維持在清吹轉速來排出熱通道的可燃煙氣。清吹后20TU失電排去部分傳動油。當轉速跌至14HM以下時20TU再次帶電然后機組開始升速，速度超過14HM時開始注油和點火。點火成功后，液力變扭器導葉打開至合適角度使燃氣輪機加速至自持轉速（大約為燃氣輪機額定轉速的60%），此時，20TU失電液力變扭器泄油使燃氣輪機和起動系統脫扣，啟動電機退出工作。其余順序不在此詳述，我們主要關心啟動電機88CR從帶電到脫扣階段的負荷特性，作為黑啟動柴油發電機選型的重要依據。圖１為典型的燃氣輪機啟動特性曲線圖。

 圖1 燃氣輪機啟動特性曲線圖

當啟動電機88CR作為啟動裝置時，其在啟動階段最高有6.8倍啟動電流，功率因數大約為0.3，3s內電機達到全轉速。由于啟動期間的沖擊電流需要電源提供足夠的kVA容量，以維持電壓降不低于額定的80%，否則過低的電壓將導致扭力不足而無法啟動，并會致使電機過熱，所以88CR啟動時電壓降是重要考慮因素之一。同時,在燃氣輪機點火成功暖機結束后的加速階段, 啟動電機88CR會達到峰值負荷1450kW。這對柴油機也是個不小的考驗。

在一些情況下，為減小88CR啟動時所需的kVA容量，會使用軟啟動裝置來限定啟動電流倍數為3～4。然而，啟動電流的減小會降低電機啟動力矩，88CR無法在3s內達到全速，而需要更長時間（一般為5s）。在燃氣輪機啟動順序無任何修改的情況下，20TU的按時投入會使啟動電機在未達全轉速時帶載燃氣輪機軸負荷，從而導致啟動電機無法提供額定出力而使啟動失敗。

解決該問題的方法有兩種：一是延后20TU帶電使變扭器稍遲一些注油（2s延為5s），從而使電機有足夠時間自起動；二是通過88TM手動調節變扭器葉輪導角，減小88CR自加速階段的阻力來幫助其自起動。

此外，6B系列燃氣輪機只通過20TU而不設液力變扭器葉輪導葉調節，而使用變頻器啟動的6F/7F/9F機型由于本身為變頻啟動而不設液力變扭器系統。

1.3.2 變頻啟動裝置

使用可控硅進行整流和逆變，變頻啟動裝置（LCI或SFC）能把固定頻率的交流電變為各種所需頻率。通過該裝置給發電機倒送電，能把發電機當作電動機使用從而拖動燃氣輪機啟動。

燃氣輪機速度曲線和圖1一致，所不同的是LCI在90%全轉速時才脫扣，而且LCI尖峰負荷發生在40%全轉速時，大約持續4min時間。

和88CR啟動裝置相比，LCI 本身為變頻啟動不需液力變扭器系統，從而節省了費用和維修空間。且沒有大的啟動電流和kVA要求，因此電壓降不是主要因素，此時LCI尖峰負荷是設計主要依據。但是，LCI是非線性負荷會給系統電源帶來諧波污染，諧波污染會導致電機和變壓器等過熱，所以在黑啟動柴油機設計中諧波污染應當適當考慮。

特別指出的是，因為LCI只在燃氣輪機啟動的30min內使用，所以根據諧波污染的規范IEEE 519，諧波畸變率可超出允許值的50%。在此限定下，部分廠家的高脈沖LCI能滿足IEEE 519的限定要求。不能滿足的也不意味著在啟動過程中會出現故障，這是因為大部分控制儀器都由直流或不間斷電源UPS供電，而這些與受到諧波污染的廠用電是相對隔離的。但與廠用電直接相連的設備，如充電機和電機等,要確保在諧波畸變率20%內短時不至于損壞。

2 電廠黑啟動柴油機設計

2.1黑啟動柴油機設計選型

1) 柴油機類型

黑啟動柴油機應為四沖程，其優勢在于簡單可靠的潤滑油系統。

2) 持續負荷

發電機的穩定出力應高于所供電的持續連接負荷。

3) 最大電機或電機組啟動時的電壓降要求

黑啟動柴油發電機要保證其電壓必須高于負荷要求的電壓限制值。電機的起動扭矩與電壓的百分比的平方成正比例關系。例如，電壓降到80%時，其啟動轉矩只有64%。

2.2 經濟性考慮

由于黑啟動柴油發電機組價格比較昂貴，所以設計中盡可能地減小容量和優化配置以節約費用，主要途徑有：

1)發電機kVA容量盡量大于柴油機容量

由于柴油機容量在費用上的影響大于發電機，而且，在選型中往往柴油機容量能滿足啟動和持續有功功率要求而發電機不能滿足電壓降的kVA要求，我們可以發電機kVA容量盡量大于柴油機容量，而不是標準的配套配置。

2)多機組并行

黑啟動柴油發電機組的費用不隨容量的變大呈正比例增長，而是越大時增長越快。所以可以采用小容量多機組并聯的方式。而且，小機組的啟動成功率遠大于大機組。缺點是要考慮小機組并行的同期系統和負荷分配。

3)過載能力和強勵

由于交流發電機可以短時過載運行，也能承受短時高溫，可以采用其過負荷能力盡量減小柴油發電機組的容量。一般柴油機在冷機狀況下有120% 運行1h的過負荷能力。如果增加柴油機排氣冷卻器，可以在費用增加不多的情況下提高出力50%，也是一個不錯的選擇方案。

另外，使用快速可靠響應的勵磁控制系統，在電壓降落時快速反應進行強勵，從而改善電壓降和減小發電機需要容量，也是很好的經濟型方案。該方案需要軟件模擬以確認其暫態調節能力。

2.3 黑啟動柴油發電機組設計案例

使用1.2.1節的負荷順序表來驗證9E燃氣輪機發電機組使用兩臺1800kW/2250kVA（對應柴油機/發電機）的黑啟動柴油發電機組能否滿足燃氣輪機發電機組的啟動要求。黑啟動柴油發電機組的參數如下：X’d直軸瞬態電抗標么值為0.20,功率因數PF=0.80 滯后，過載能力20s內200%，1h內110%。突加負荷限制值為60%。

2.3.1穩定負荷

PG1=a×(P1/η1+ P2/η2+….+ Pn/ηn )/cos ?g= a×Wl/Cos ?g (1)

式中，Cos ?g-柴油發電機功率因數；Wl-所需負荷的累加值 ，kW；α-考慮的同時系數 (為1.0)；P -電動機軸功率，kW；η-效率。

當88CR 在尖峰負荷1450kW 時發生在暖機后加速期間, 考慮其余在線負荷（順序0至順序5負荷，注意加熱器啟機前退出，而且88TG在加速期間已退出）累計為 1973.4kW, 所以PG1=4279kVA（說明：柴油發電機的功率因數為0.80）

結論：2臺1800kW/2250kVA滿足要求。

2.3.2電壓降:

由于電壓調節系統的差異，所以無法精確計算發生的電壓降。然而可根據通用的計算方法如下:

PG2=[(1- ΔE)/ΔE]×X’d× QL (2)

式中，ΔE-發電機端允許的電壓降 ，%；X’d -直軸瞬態電抗標么值；QL-啟動最大電動機時所需容量，kVA。

88CR啟動瞬間,QL=4.4×1000/0.89=4944　kVA，使用 20% 允許電壓降,根據起動電機啟動特性曲線,20%電壓降時啟動電流倍數為4.4倍,PG2=3955　kVA。

結論：2臺1800kW/2250kVA滿足要求。

由于大型電機帶電瞬間的過程比較復雜,帶電瞬間電機電抗為直軸超瞬態電抗(X”d),然后轉變為直軸瞬態電抗(X’d),最后為穩定的直軸電抗(Xd),單純用直軸瞬態電抗(X’d)來計算其瞬態電壓降相對保守。在柴油發電機廠家同意情況下，可以使用(X’d+ X”d)/2來替代X’d來進行校驗計算，這樣對柴油發電機容量要求可以適當降低。

2.3.3最大負載:

PG3=(ΣW0+QLmaxcos ??)/(Kcos ?g)　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(3)

式中，ΣW0-最大電動機外的其他負載總和,kW；cos ??- 最大電動機起動時的功率因數，此處為88CR取0.3；cos ?g -柴油發電機功率因數，此處為0.80；K-過負荷系數 (1.1)；QLmax-最大電動機的啟動容量 ,kVA。

最大負載88CR 加載發生在啟動令發出時, 考慮其余在線負荷（順序0至順序4負荷，注意加熱器啟機前退出，而且88TG在88CR啟動后退出）。

QLmax Cos??= 1000/0.89×4.4×0.3=1483kW, ΣW0=1955kW（從順序0至4累計為1955kW），故PG3=3907kVA

結論：2臺1800kW/2250kVA滿足要求。

3黑啟動過程中燃氣輪機的死母線合閘

3.1 死母線合閘目的

當燃氣輪機在黑啟動柴油機的供電情況下啟機并到全速空載時，由于母線側依然沒電所以不能進行正常同期操作。在此時就需要死母線合閘給主變送電并恢復廠用電，從而替換下黑啟動柴油發電機。

由于主變低壓側阻抗小，而且在初充時由于電磁還未建立，所以會導致巨大的沖擊電流而導致電氣保護動作引起黑啟動失敗。

3.2 死母線合閘原理

解決方案是在合發電機出口開關（52G）時去掉發電機勵磁使之不帶電壓或只帶剩余電壓合閘，合閘成功后再緩慢建立發電機電壓及主變電壓至額定值。

死母線合閘前運行人員要確保母線為不帶電狀態，并且接地刀和隔離刀在正確位置。建議接地刀和隔離刀的位置信號接入DCS后送至燃氣輪機控制系統作為允許“死母線合閘”的閉鎖信號。

一旦選擇死母線合閘模式，勵磁就處于關斷狀態，這時候發電機電壓會逐漸下降，其速率和發電機時間常數相關。當發電機電壓降至10%并維持5ｓ時，控制盤給出報警“機組準備死母線合閘”，這時候運行員在操作臺站人機界面（HMI）上按下“合閘”按鈕，52G合閘并逐漸升壓。如果在去磁28ｓ內發電機電壓未降至10%，該次死母線合閘將自動取消。

由于母線是否帶電至關重要，所以三相都必須有電壓繼電器監測,其電壓狀態信號連接至輪控盤參與聯鎖。

4 燃氣輪機黑啟動成功后的孤島運行

4.1 燃氣輪機發電機的孤島運行控制

發電機出口開關合閘后，廠用電帶電與黑啟動柴油機同期切換，燃氣輪機獨自帶著廠用電運行。這時候發電機既不連電網也不連接其他發電機組運行在孤島方式，若廠用電數值在燃氣輪機額定負荷的10%～90%，其控制方式為無差控制方式，以維持機組運行在限定的運行轉速上而不是電網的頻率。該控制方式使得燃氣輪機能夠從電網分開并能承擔小的無大幅變化的負荷。在該方式下，無差控制能自動調節燃氣輪機出力以確保燃氣輪機運行在設定轉速。當燃氣輪機轉速低于設定時，表明出力低于負荷而需要提高預選負荷設定值，反之若燃氣輪機轉速高于設定時，表明出力高于負荷而需要降低預選負荷設定值。

若廠用電數值在燃氣輪機額定負荷的10%以內，其控制方式為廠用電負荷控制方式。其和無差調節的主要區別在于用設定好的負荷點燃料值來穩定和維持高壓開關打開后的孤島轉速，而不是無差調節的轉速跟蹤。由于該狀態下廠用電負荷較小，燃氣輪機有足夠轉動慣量和調節能力使其孤島轉速維持在不大的波動范圍內。

以上兩種控制方式由電廠的開關狀態信號啟動。由于各電廠電氣單線圖不一樣，所以決定是否“孤島”的開關也不相同。典型方案里，我們定義發電機中壓出口開關閉合而主變高壓側出口開關打開為孤島啟動信號。

燃氣輪機控制系統一旦接受到該啟動信號，便自動切換到孤島運行控制方式，根據轉速來匹配負荷出力。而一旦遠方開關合上，啟動信號消失，燃氣輪機便切換到與電網并聯時使用的有差調節方式。

4.2 孤島時的燃氣輪機發電機勵磁控制

在孤島運行時，發電機的負荷特性取決于廠用電負荷本身，所以不能使用功率因數控制方式，而應使用電壓調節方式，其根據實測電壓與設定電壓的偏差動態調整勵磁，使電壓水平維持在設定范圍內。需要注意的是，如果電廠中聯結有大的容性負荷可能會引起發電機自激磁而導致過電壓，這時建議使用手動勵磁控制并投入系統穩定器以防止自激振蕩。

5.其他的一些注意事項

電廠設計黑啟動方案時，必須有完善的實施程序，并且通過對黑啟動柴油發電機、燃氣輪機控制、發電機控制系統使用軟件建模進行模擬驗證該過程。黑啟動電廠對系統充電的暫態和穩態過程分析，條件許可的情況下也應通過模擬驗證。應包含如下內容：

- 電壓的控制和仿真

- 送電線路容性電流帶載分析

- 燃氣輪機出力和負荷匹配

- 潮流分布研究

- 電網規范的確認

- 系統穩定器PSS仿真

當電廠往黑電的送電線路送電時，較大的容性負荷會起發電機自激磁而導致過電壓和系統振蕩，建議在開始時候投入感性電抗，使用手動勵磁控制并投入系統穩定器。這些措施可有效幫助發電機迅速穩定從而成功地給系統送電。

在操作流程方面,在黑啟動中啟動燃氣輪機前要確認燃氣輪機所配蓄電池是否已充電完畢。在未完全充電的情況下，若啟動失敗或燃氣輪機跳閘，直流系統將無法滿足安全停機要求而造成燃氣輪機損害。

6 結語

電廠的黑啟動能力日益受到重視,而燃氣輪機由于其有利的啟動加載和控制特性上的優勢,尤其是豐富的黑啟動經驗和可靠性,成為黑啟動電廠的主力機型。

文中主要工作為電廠的黑啟動系統包括柴油發電機設計計算、死母線合閘及孤島運行機制，闡述和解釋相關問題。由于現代仿真的日益進步，很多步驟可使用仿真軟件進行驗證及計算。具體的仿真過程不在此詳述，仿真所采用的正確模型為無差控制而非有差控制，電壓調節而非功率因數調節，PSS模型也需要考慮等等。

電廠孤島運行后向電網充電的“系統黑啟動”過程有待進一步研究與完善。

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全文下載：燃氣輪機發電機組黑啟動方案探討.doc

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