在電網(wǎng)發(fā)生大面積或全網(wǎng)停電的情況下，如果沒有任何黑啟動措施，將使得停電時間大大延長，甚至對電網(wǎng)安全恢復無從入手，不知所措，并由此造成國民經(jīng)濟的重大損失。水電站(包括抽水蓄能電站)的水輪發(fā)電機組是電網(wǎng)安全恢復首選的黑啟動電源，與火電、核電機組相比，水輪發(fā)電機結構簡單，沒有復雜的輔機系統(tǒng)，廠用電少，啟動速度快，是安全、理想、方便的電網(wǎng)安全恢復工具之一，筆者根據(jù)在電力系統(tǒng)穩(wěn)定分析的多年實踐，認為電網(wǎng)安全恢復采用黑啟動低電壓恢復不僅速度快，而且安全可靠。
　　1　電網(wǎng)安全穩(wěn)定的要求
　　電力系統(tǒng)穩(wěn)定性定義包含3個內(nèi)容：不發(fā)生主系統(tǒng)的非同步運行；不發(fā)生頻率崩潰；不發(fā)生電壓崩潰。在原則上，首先應當盡一切可能防止主系統(tǒng)出現(xiàn)穩(wěn)定破壞事故。對于主系統(tǒng)的穩(wěn)定破壞，如果處理不當或者因繼電保護等不正確動作，都可能導致系統(tǒng)大面積長期停電的事故，因此，考慮電力系統(tǒng)可能出現(xiàn)的最壞情況，從最壞處著眼，建立應對電網(wǎng)失去穩(wěn)定性的措施，確實是保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的最后一道防線。 把安全工程師站點加入收藏夾
　　黑啟動的實質(zhì)是指在電網(wǎng)發(fā)生大面積或全網(wǎng)停電的情況下，電網(wǎng)利用內(nèi)部部分發(fā)電機組(即電源)自身或外來的動力資源使發(fā)電機組啟動達到額定轉速并建立正常電壓，有步驟地對電網(wǎng)進行充電，恢復電網(wǎng)運行和用戶供電。
　　目前，電力系統(tǒng)的黑啟動主要分為電網(wǎng)黑啟動和水電站黑啟動兩個層面。
　　1.1　電網(wǎng)黑啟動
　　電網(wǎng)黑啟動是指系統(tǒng)全部停電后(不排除獨立小電網(wǎng)仍維持運行)，迅速恢復電網(wǎng)供電的方式。電網(wǎng)恢復的基本方法有串行恢復和并行恢復兩種。
　　(1)串行恢復
　　串行恢復是在大多數(shù)發(fā)電機并網(wǎng)前對整個(或局部)網(wǎng)絡進行充電。在電網(wǎng)局部和子系統(tǒng)恢復時常被電網(wǎng)所采用。
　　串行恢復存在的主要問題是：高壓輸電系統(tǒng)充電時系統(tǒng)產(chǎn)生的無功常常超出實施充電的發(fā)電機的無功吸收能力，可能導致系統(tǒng)端出現(xiàn)過電壓。
　　(2)并行恢復
　　并行恢復是將系統(tǒng)分成幾個子系統(tǒng)同時恢復，各子系統(tǒng)同步后進行同期并列將整個網(wǎng)絡連接起來。在系統(tǒng)全黑情況下或沒有任何外部互聯(lián)情況時，因子系統(tǒng)同步恢復能顯著縮短恢復時間，因而此方案通常被全電網(wǎng)所采用。
　　1.2　水電站黑啟動
　　水電站黑啟動是指機組在無400V廠用電情況下，依DC220V電源迅速完成機組自啟動，對內(nèi)恢復廠用電，并配合調(diào)度對電網(wǎng)安全恢復。
　　水電站黑啟動的基本任務為：對內(nèi)恢復廠用電；對電網(wǎng)安全恢復，即用機組自啟動后并對電網(wǎng)進行充電。
　　2　水電站黑啟動的分析
　　對于對內(nèi)恢復廠用電，水電站能否自啟動的關鍵是開機操作時導水機構的油壓維持時間(一般在半個小時左右)和蓄電池(含UPS)的供電維護時間。對于對外恢復電網(wǎng)即在機組自啟動后對電網(wǎng)進行充電。而水電站一般經(jīng)長距離高壓線路接入系統(tǒng)，當電網(wǎng)發(fā)生大面積停電事故后，在黑啟動機組實施對電網(wǎng)充電過程中，存在的突出問題是對高壓輸電系統(tǒng)充電時，導致系統(tǒng)出現(xiàn)嚴重過電壓。為此如何對充電過程中的過電壓進行控制是水電站黑啟動中的另一個關鍵問題。
　　下面結合實際探討水電站黑啟動實施的兩個主要任務。
　　2.1　對內(nèi)恢復廠用電
　　電網(wǎng)全停事故后，具有黑啟動電源的水電廠(站)現(xiàn)場運行人員在直流電源消失前和確認設備正常后，遵循以下原則對內(nèi)恢復廠用電：
　　(1)運行人員應自行拉開所有220kV(110kV)出線開關；
　　(2)自動或手動啟動機組至“空轉”，將勵磁裝置切至“逆變”狀態(tài)；
　　(3)合上發(fā)電機開關，而后對10kV母線(或主變)快速另升；
　　(4)恢復廠用400V電源。
　　眾所周知，水電站自啟動要立足“快”字，這是決定后續(xù)電網(wǎng)黑啟動恢復的關鍵步驟。如2001-05-20伊朗電網(wǎng)停電事故發(fā)生后約16min電網(wǎng)就開始恢復送電。這得益于電網(wǎng)中個別機組甩負荷后成功實現(xiàn)帶廠用電運行，否則廠用電停電時間越長黑啟動恢復就越被動。
　　2.2　對電網(wǎng)安全恢復的方法選用
　　就具體某個電站而言，在黑啟動進程中，必須對空載或輕載長輸電線路充電。由于分布電容的存在，勢必產(chǎn)生大量無功，造成電網(wǎng)電壓抬高。如何選擇對外恢復電網(wǎng)的方法，應根據(jù)電站主接線的結構和設備來定，不能一概而論。
　　從理論上講，對電網(wǎng)恢復一般有3種方法：①采用低電壓對電網(wǎng)安全恢復(以下簡稱低電壓恢復)；②采用全電壓對電網(wǎng)安全恢復；③采用另起升壓對電網(wǎng)安全恢復。
　　不論何種方式投入，都將面臨過電壓的威脅。采用全電壓對電網(wǎng)安全恢復，充電恢復過程中的過電壓接近3倍相電壓，雖一般不會威脅絕緣，但會造成發(fā)電機過電壓保護和避雷器動作；采用另起升壓恢復，雖能很好控制過電壓倍數(shù)，但時間較長，操作緩慢；而采用低電壓恢復不僅可以彌補以上兩種方法的不足，而且可以避免損壞設備或避雷器動作而重復停電等異常。因此從安全和實踐角度考慮，為了控制恢復過程中過電壓的威脅，以低電壓恢復更為合理。
　　3　低電壓恢復
　　低電壓恢復是采用發(fā)電機運行在低電壓情況下，對供電區(qū)域內(nèi)的系統(tǒng)進行充電。低電壓恢復要注意的兩個問題是：確定發(fā)電機實施充電的低電壓安全工作范圍；限制操作過程中的過電壓在合理的控制范圍內(nèi)。
　　如何確定發(fā)電機實施充電的低電壓安全工作范圍？鑒于電網(wǎng)系統(tǒng)過渡過程的復雜性，從被實施充電的組成系統(tǒng)角度出發(fā)，通過設計標準、繼電保護、電能質(zhì)量三者對空載線路合閘控制過電壓的標準要求分析，得出恢復操作中過電壓可能出現(xiàn)的最大倍。