系統黑啟動發電機是指全網停電時能向系統提供發電機啟動電源和系統恢復運行所需電源的發電機。所謂黑啟動是指當整個電力系統，因故障全部或大面積停電後，不依賴別的系統幫助，通過啟動系統中具有自啟動能力的機組，帶動無自啟動能力的機組，並逐漸擴大恢復供電的範圍，最終實現整個系統恢復供電的過程。
基本介紹
- 中文名：系統黑啟動發電機
- 外文名：System black start generator
- 學科：電力系統
- 領域：能源
- 範圍：電力系統
- 釋義：停電時能向系統提供發電機啟動
簡介,黑啟動,發電機自勵磁原理,發電機自勵磁判據,
簡介
隨著我國經濟的增長，社會各方面對電能的需求越來越大，這促使了電力行業的飛速發展。機組容量的增大，輸電距離的增長，電壓等級的升高，給電網帶來了許多不穩定因素。儘管電力工作者在電力系統規劃和設計過程中，十分注意系統的安全性和穩定性，並採取了很多安全穩定措施，但是由於影響電力系統安全穩定的因素異常複雜，大停電事故仍舊不能徹底根除，嚴重停電事故會給人們的生產和生活造成巨大影響。大停電事故後，為快速恢復供電應制定黑啟動方案。
黑啟動
所謂黑啟動是指當整個電力系統，因故障全部或大面積停電後，不依賴別的系統幫助，通過啟動系統中具有自啟動能力的機組，帶動無自啟動能力的機組，並逐漸擴大恢復供電的範圍，最終實現整個系統恢復供電的過程。一般將黑啟動分為3個階段。
1) 黑啟動初始階段
該階段包括水輪發電機的自啟動、空載線路及變壓器充電，大型電機組啟動等，此過程一般耗時30～60 min。這一階段主要是用系統中的黑啟動電源向停止運行的火電廠提供啟動功率，使其能重新併入電網，恢復發電能力，並與黑啟動電源一起，形成一個獨立的子系統。
2) 網路恢復階段
這一階段通常歷時3～4 h。在這一階段里，將重新建立穩定的輸電網路。一方面，通過加強發電廠之間的聯繫來提高廠用電可靠性，啟動大型的帶基本負荷機組，來穩定發電機運行和系統電壓；另一方面，對一些子系統進行重新並列，從而建立穩定的網路構架，為恢復負荷創造條件。這一階段主要涉及的問題有:發電機吸收無功，可能超過其進相能力，且空載架空線可能產生大量無功電流。因此，為吸收無功，往往需要投入一定數量的負荷。
3) 負荷恢復階段
此時，火電機組已經啟動並有一定的發電能力，且己建立較為穩定的網架，發電機輸出有功功率和無功功率增加，可逐漸恢復負荷。這一階段涉及的主要問題有：如何使負荷的增量和系統的頻率特性相適應，保持系統頻率和電壓在允許範圍內，且使線路不過載。
發電機自勵磁原理
現代電力系統在輸電距離、電壓等級、輸電容量上都得到了空前的發展，輸電線路的增長直接導致輸電線路的線與地、線與線間的電容增大，而在黑啟動時輸電線路空載，黑啟動機組空充輸電線路，相當於向容性負載供電，容性負荷達到一定數量級之後所產生的容性電流會助磁使發電機端電壓升高，升高的端電壓又會引起容性電流的增長，如此循環往復，發電機的端電壓會逐漸增大，甚至會損壞發電機及其他相關的電氣設備。
發電機自勵磁判據
自勵磁的常規判據是通過聯立發電機與外電路的方程，經數學變換後通過分析特徵根來判斷發電機是否發生自勵磁，常用的有以下3種方法。
1) 邊界圓法。根據發電機自勵磁的邊界條件，得出邊界圓曲線。
2) 阻抗比較法。
3) 容量比較法。
以上3種判別方法判別簡單，適用於大規模的工程計算，簡化了自勵磁的計算，但因為不能詳細刻畫發電機自勵磁的程度，所以採用PSCAD /EMTDC 軟體平台進行詳細的自勵磁仿真。
