《防止電力生產事故的二十五項重點要求》編制說明第 3 講

黃幼茹

(全國電力安全專家委員會，北京 100031)

4 防止系統穩定破壞事故編制說明

4.1 總體說明

本章針對當前電網的發展趨勢，以及電網運行中出現的新問題，從規劃設計、基建安裝和運行等各個環節提出防止系統穩定破壞事故的措施。本次修編在原《防止電力生產事故的二十五項重點要求》(2000年)和《國家電網公司十八項電網重大反事故措施》(修訂版)的基礎上，參考并引用了近幾年新頒布的國家、行業和企業標準的內容。對原條文中已不適應當前電網實際情況的條款進行調整和補充。修改后的“防止系統穩定破壞事故”分為電源、網架結構、穩定分析及管理、二次設備和無功電壓等五大部分。

本章是依據國家、行業相關技術標準及各電力企業歷年來關于系統穩定的有關規定而編制的。編制中參考了各單位防止系統穩定破壞的行之有效的各種措施，汲取了各地區的先進經驗。本反事故措施按照“安全第一，預防為主，綜合治理”的方針，以“保人身、保電網、保設備”為原則，結合當前已出現的事故特點，明確了當前防止電網穩定破壞發生的重點技術措施。

4.2 條文重點說明

4.2.1 關于電源部分

在原條文的基礎上，重點強調了以下內容。

(1)突出了“電網中電源的布局、裝機容量應滿足分層、分區建設的原則，并注意加強受端電網的電壓支撐”的原則，并要求電源布點時應綜合考慮地區受電需求、動態無功支撐需求、相關政策等的影響。

(2)將原《二十五項反措》中關于受電通道的論述歸入4.1.1條款，結合特高壓電網建設和各電網規模不斷擴大的情況，重點考慮以下因素：一是特高壓輸電通道建成后，該通道輸送容量將超過原規定值；二是按原規定要求，嚴重缺乏支撐電源的受端系統將需要6～7個受電通道，電網利用率可能過低；三是即使電網物理上能滿足原規定要求，但很多運行方式也無法滿足，對電網運行限制太大。因此修編后將條文修改為“合理規劃電源接入點。受端系統應具有多個方向的多條受電通道，電源點應合理分散接入，每個獨立輸電通道的輸送電力不宜超過受端系統最大負荷的10 %～15 %，并保證失去任一通道時不影響電網安全運行和受端系統可靠供電。”對規模較小、與主網聯系比較弱的電網，執行10 %～15 %的要求；對聯系緊密、裝機容量較大的電網，執行失去任一通道時不影響電網安全運行和受端系統可靠供電的要求。

(3)針對點對網等特殊接線下對機組的特殊要求，提出了“對于點對網、大電源遠距離外送等有特殊穩定要求的情況，應開展勵磁系統對電網影響等專題研究，研究結果用于指導勵磁系統的選型”的規定。

(4)針對當前風電等可再生能源蓬勃發展的現實，增加了對風電和分布式電源的要求。

4.2.2 關于電網結構部分

(1)考慮到當前電網遇到短路電流超標等問題，突出了“電網規劃設計應統籌考慮、合理布局，按照‘分層協調發展’、‘分區供電’與‘加強受端電網建設’等規劃思路，控制電網短路電流在合理范圍”的要求。

(2)針對特高壓輸電線路的建設，提出了“加強電網規劃設計工作，制定完備的電網發展規劃和實施計劃，盡快強化電網薄弱環節，重點加強特高壓電網建設和配電網完善工作，確保電網結構合理、運行靈活、堅強可靠和協調發展”的要求。

(3)強調了基建階段應避免非正常方式影響電網安全穩定運行的要求和加強設計、設備定貨、監造、出廠驗收、施工、調試和投運全過程的質量管理的要求。

(4)針對受端電網負荷密度高、負荷性質等因素，考慮萬一發生事故影響可靠供電的情況，提出了“受端電網330 kV及以上變電站設計時應考慮1臺變壓器停運后對地區供電的影響，必要時一次投產2臺或更多臺變壓器”的要求。需要說明的是，當受端電網以220 kV為主要網架時，亦可參照本條執行。

(5)考慮到電網規劃的重要性，提出了“電網發展速度應適當超前電源建設，規劃電網應考慮留有一定的裕度，為電網安全穩定運行和電力市場的發展等提供物質基礎，以提供更大范圍的資源優化配置的能力，滿足經濟發展的需求”和“在系統可研設計階段，應考慮所設計的電網和電源送出線路的輸送能力在滿足生產需求的基礎上留有一定的裕度”的要求。

(6)提出了根據電網發展情況適時編制或調整“黑啟動”方案及調度實施方案，并落實到電網、電廠各單位的要求。

4.2.3 關于穩定分析及管理部分

(1)條文編寫強調了數學模型的重要性。要求嚴格按照相關企業標準和技術規定的要求，加強有關計算模型、參數的研究和實測工作，并據此建立系統計算的各種元件、控制裝置以及負荷的模型和參數。

(2)強調了在規劃設計階段，應加大規劃階段系統分析深度，在系統規劃設計有關穩定計算中，發電機組均應采用詳細模型，以正確反映系統動態特性。

(3)修編中強調了加強電網在線安全穩定分析與預警系統建設，通過科技手段提高電網運行決策的時效性和預警預控能力。

4.2.4 關于二次設備部分

(1)強調了二次系統規劃的重要性，通過二次規劃，提高二次系統的可靠性。

(2)按照繼電保護部分的修編成果，對原文中涉及繼電保護的描述進行了調整。特別是對繼電保護雙重化的范圍進行了明確定義。

(3)對失步解列、低頻、低壓解列等安全穩定控制裝置提出了具體要求。

(4)強調了安全自動裝置的驗收環節，防止因局部軟件或控制邏輯問題導致安全自動裝置不正確動作。

4.2.5 關于無功電壓部分

(1)按照相關行業標準和部分企業技術標準的提法，對原文進行了調整。

(2)強調了提高無功電壓自動控制水平的必要性，條文中突出了推廣應用AVC無功電壓控制系統的作用。

(3)按照無功“分層分區、就地平衡”的原則，對發電機進相運行能力和用戶的功率因數控制提出了要求。

4.3 征求意見及采納情況

征求意見稿“防止系統穩定破壞事故”部分收到反饋意見和建議9條，采納和部分采納4條，未采納5條。未采納的原因主要有3點：

(1)提出的意見或建議過于局限于某一局部問題，且內容過于詳細，不便于寫入反措；

(2)所提出的意見或建議已在修編的二十五項反措其他章節中有具體表述；

(3)提出的意見屬于局部地區的應用特例，不宜在全國范圍內采用或推廣。

5 防止機網協調及風電大面積脫網事故編制說明

5.1 總體說明

“防止機網協調及風電大面積脫網事故” 部分為本次修訂增加的內容，本章針對電力系統發展趨勢以及電網運行中出現的新問題，參考并引用了《國家電網公司十八項電網重大反事故措施》、新頒布的國家、行業和公司企業標準的內容，從規劃設計、基建安裝和運行等各個環節，提出防止機網協調及風電大面積脫網事故的措施。

5.2 條文重點說明

(1)根據DL/T 279—2012《發電機勵磁系統調度管理規程》，在5.1.2條款要求“發電機勵磁調節器包括電力系統穩定器(PSS)裝置須經認證的檢測中心的入網檢測合格，掛網試運行半年以上，形成入網勵磁調節器軟件版本，才能進入電網運行。”

(2)根據Q/GDW 684—2011《電力系統穩定裝置(PSS)運行管理規定》，在5.1.3條款要求“根據電網安全穩定運行的需要，200 MW及以上容量的火力發電機組和50 MW及以上容量的水輪發電機組，或接入220 kV電壓等級及以上的同步發電機組應配置 PSS。”

(3)根據DL/T 1040-2007《電網運行準則》，在5.1.4條款要求“發電機應具備進相運行能力。100 MW及以上火電機組在額定出力時，功率因數應能達到-0.97～-0.95。”

(4)在電力系統運行過程中，發電機組應具備一定的抵御故障沖擊的能力，所以發電機組失步運行屬于應避免而又不可能完全排除的非正常運行狀態，要求發電機組應具有一定的的耐受帶勵磁失步振蕩的能力和頻率異常運行的能力。在5.1.5條款要求“新投產的大型汽輪發電機應具有一定的耐受帶勵磁失步振蕩的能力”；“為防止頻率異常時發生電網崩潰事故，發電機組應具有必要的頻率異常運行能力。”在5.1.18條款要求“發電廠應制訂完備的發電機帶勵磁失步振蕩故障的應急措施，并按有關規定做好保護定值整定。”

(5)根據GB/T 7409.3-2008《同步電機勵磁系統大、中型同步發電機勵磁系統技術條件》，在5.1.7條款要求“發電機勵磁系統應具備一定的過負荷能力”。

(6)500 kV串聯電容補償技術的成熟應用，一方面，提高了電網輸送能力；另一方面，對直接連接的大容量汽輪發電機存在次同步諧振(SSR)的問題，特別是當送端無連接有非串聯電容補償的線路送電或不帶有地區負荷時，情況尤為嚴重。在5.1.8條款要求“發電廠應準確掌握有串聯補償電容器送出線路以及送出線路與直流換流站相連的汽輪發電機組軸系扭轉振動頻率，并做好抑制和預防機組次同步諧振和振蕩措施，同時應裝設機組軸系扭振保護裝置，協助電網管理部門共同防止次同步諧振。”

(7)根據DL/T 279—2012《發電機勵磁系統調度管理規程》等標準，在5.1.10條款要求“發電廠應根據有關調度部門的電網穩定計算分析要求，開展勵磁系統(包括PSS)、調速系統、原動機的建模及參數實測工作，實測建模報告需通過有資質試驗單位的審核，并將試驗報告報有關調度部門。”

(8)根據國標GB/T 7409.3細化對PSS整定參數的特性要求，在5.1.12條款要求“發電機勵磁系統正常應投入發電機自動電壓調節器(機端電壓恒定的控制方式)運行，PSS裝置正常必須置入投運狀態，勵磁系統(包括PSS)的整定參數應適應跨區交流互聯電網不同聯網方式運行要求，對 0.1～2.0 Hz系統振蕩頻率范圍的低頻振蕩模式應能提供正阻尼。”

(9)在保障電源安全的基礎上，在電源能力的范圍內，充分發揮電源對電網安全的支撐能力,提升“網源協調”水平。在5.1.14條款要求“發電機組低頻保護定值可按汽輪機和發電機制造廠有關規定進行整定，低頻保護定值應低于系統低頻減載的最低一級定值，機組低電壓保護定值應低于系統(或所在地區)低壓減載的最低一級定值。”在5.1.20條款要求“電網發生事故引起發電廠高壓母線電壓、頻率等異常時，電廠重要輔機保護不應先于主機保護動作，以免切除輔機造成發電機組停運。”

(10)根據Q/GDW 669-2011《火力發電機組一次調頻試驗導則》，在5.1.15.2條款要求“新投產機組和在役機組大修、通流改造、DEH或DCS 控制系統改造及運行方式改變后，發電廠應向相應調度部門交付由技術監督部門或有資質的試驗單位完成的一次調頻性能試驗報告，以確保機組一次調頻功能長期安全、穩定運行。”

(11)根據近年來電網中發生的幾起振蕩事故的部分原因是，火力發電機組調速系統中的調門特性參數與一次調頻功能和AGC調度方式不匹配，在5.1.15.3條款要求“發電機組調速系統中的汽輪機調門特性參數應與一次調頻功能和AGC調度方式相匹配。在閥門大修后或發現兩者不匹配時，應進行汽輪機調門特性參數測試及優化整定，確保機組參與電網調峰調頻的安全性。”

(12)總結近年來電網發生的多次低勵限制動作后機組異常振蕩以及勵磁調節器AVR入網檢測發現的問題，在5.1.16.2條款要求“并網發電機組的低勵限制輔助環節功能參數應按照電網運行的要求進行整定和試驗，與電壓控制主環合理配合，確保在低勵限制動作后發電機組穩定運行。”

(13)發電機組失磁異步運行屬于應避免而又不可能完全排除的非正常運行狀態，其能力及限值與電網容量、機組容量等因素有關，在5.1.19條款提出相關要求。

(14)根據國標GB/T 1996-2011《風電場接入電力系統技術規定》，在5.2.1，5.2.2，5.2.4，5.2.5，5.2.6條款中對風電場風機性能提出相關要求。

(15)根據國家電網調[2011]974號《風電并網運行反事故措施要點》，在5.2.3條款要求“風電場應配置足夠的動態無功補償容量，應在各種運行工況下都能按照分層分區、基本平衡的原則在線動態調整，且動態調節的響應時間不大于30 ms。”

(16)為快速切除風電場匯集系統故障，在5.2.11條款要求“風電場匯集線系統單相故障應快速切除。匯集線系統應采用經電阻或消弧線圈接地的方式，不應采用不接地或經消弧柜接地的方式。”

(17)為提升風電場 “網源協調”，在5.2.12條款要求“風電機組主控系統參數和變流器參數設置應與電壓、頻率等保護協調一致”和5.2.13條款“風電場內涉網保護定值應與電網保護定值相配合， 并報電網調度部門備案”。

(18)由于風電具有間歇性、波動性等特點，風電匯集地區潮流及電壓控制難度大，尤其在事故后過渡過程中，若處理不當，可能導致事故擴大或延長恢復時間。在5.2.14條款要求“風電機組故障脫網后不得自動并網，故障脫網的風電機組須經電網調度部門許可后并網”。

5.3 征求意見處理情況

“防止機網協調及風電大面積脫網事故”部分征求意見收到18條意見和建議，采納和部分采納5條，未采納13條。