淺議地區電網小型水電站并網操作

胡德春

摘要：本文介紹了小型水電站在并入地區電網時的影響和特點，分析了具體的操作措施，并根據故障解列的不同，闡明了不同情況下并網操作的不同注意事項，希望對相關工作的優化有正面意義。

關鍵詞：地區電網；小型水電站；并網

多源型電網在我國的可持續發展戰略背景下得到了越來越廣泛的應用，在這類電網中，小型水電站是非常重要的一類供電源。這些電源雖然穩定性和供電能力有限，但在緩解供電壓力方面有很好的效果，因此小型水電站的并網操作方法具有非常重要的現實意義。

一、小型水電站的并網操作特征

（一）從主變壓器看小型水電站的并網操作特征

小型水電站實行并網操作后會受到主電網的反向影響，尤其是主電網故障時，小型水電站會為了避免被難以負擔的供電負荷拖垮而自行解列。解列發生后，相當于地區電網缺失了一個電源點，主變壓器負荷上升，有過載的危險。

（二）從線路重合閘看小型水電站的并網操作特征

因為小型水電站自地區電網解列后，有并網不同期的可能，這時會對發電機組、主電網都產生非常大的沖擊，所以有并網操作需求的小型水電站要配置線路重合閘。一旦解列發生，主網側與并網側的開關重合閘都要保持停用。

（三）從解列點調度看小型水電站的并網操作特征

為了盡可能提高小型水電站在解列之后的運行能力，故障的解列點需要選在兩側功率的平衡之處。但在實際選擇時，因為受到多方面的限制，所以通常將并網聯絡線的出口開關選為解列點。

二、小型水電站的并網操作措施

小型水電站要滿足以下三個條件才能進行并網，第一個條件是電壓條件，在并列開關的兩側，電壓必須保持大小一致；第二個條件是頻率條件，在并列開關的兩側，頻率也要保證相等；第三個條件是相位與相序條件，在并列開關的兩側，相位與相序必須完全一致[1]。基于上訴條件，在針對小型水電站進行并網操作時，要把送電集中在主電網側，并網并列則于水電站側進行，需要使用檢同期并列裝置。具體方法有如下兩種：

（一）通過自同期并列實現并網操作

這種并網操作法的最大特點在于發電機在并網時并未加上勵磁。具體來說，只需要調控發電機的轉速，等轉速與同步轉速大致相同時直接將開關閉合，這樣就能迅速完成并網。從操作方法可知，這種并網方法的過程極短，操作也非常簡單，所以具有很高的便捷性優勢。但另一方面，由于發電機沒有進行勵磁操作，所以并網時會有很高的無功電流被從系統內吸走，系統電壓會在短時間內產生較大的降低，而且在合閘的一瞬間會產生很大的沖擊電流，對設備壽命有不良影響。因此，綜合該方法的優缺點，通常只在應急并網時使用自同期并列法，實際工程中仍以準同期并列法的應用居多。

（二）通過準同期并列實現并網操作

與自同期并列法不同，準同期并列法會先為發電機提供勵磁，合閘前需要調控的參數也不只是轉數。具體來說，要同時觀察并列點處的發電機與系統側，確保電壓、頻率、相位三項參數都達到大致一致的水準，然后才能進行斷路器的合閘操作[2]。因此，從操作步驟上來看，準同期并列法比自同期并列法復雜得多，不只要進行勵磁處理，而且調控參數也大大增加了，必要的并網操作時間被迫延長。但從另一方面來看，準同期并列法極大地抑制了無功電流被吸引起的系統電壓降低現象，而且由于同時比照三項參數，并網差異更小，合閘瞬間產生的沖擊電流被削弱，無論是系統還是發電機都不會受到太大的沖擊影響。因此，準同期并列法在沒有時限要求的常規并網操作上更為適用。此外，近些年來自動技術得到了普遍應用，準同期并列法的自動化運作得以實現，與手動操作相比，自動化操作對電壓、頻率、相位這三項參數的操控更精確，進一步提高了準同期并網的應用能效。

三、小型水電站的恢復并網操作

在地區電網中，小型水電站是一個相對獨立的區塊，因此即使完成了并網操作也有發生故障解列的可能，這時就需要進行恢復并網操作。由于小型水電站產生故障解列的原因有三種，三種故障分別來自于水電站機組、主網與并網聯絡線，故障源各不相同，恢復并網操作的具體方法也各異，所以在選擇恢復并網操作的具體措施前，要先根據保護動作信息等情報判斷故障原因。

（一）針對水電站機組故障的恢復并網操作措施

由于該故障的產生源是水電站的機組，而機組的故障檢修工作已經超過并網操作人員的可處理范疇，所以一旦確定解列產生的原因是這種故障，電站有必要先考察匯總機組情況，并向調度中心進行匯報，同時提出對機組的檢修處理要求，機組故障完全排除后，需要就恢復并網操作向調度中心提出申請。此外，在恢復并網前，有必要檢查并網聯絡線，確認線路的完整性與可運行性[3]。之后只需操作水電站內部的并網開關實現恢復并網即可，但該開關要保證安有同期并列裝置。

（二）針對主網故障的恢復并網操作措施

與水電站機組故障類似，主網故障導致的水電站解列現象也要等故障源被處理完畢后才能恢復并網。需要注意的是，對地區電網來說，主網故障的排除與修復往往需要花費較長的時間，所以該類故障下恢復并網操作往往要等待較長的時間才能執行。具體來說，要先對并網聯絡線加以確認，保證其兩側的開關狀態均為熱備用狀態，然后才能打開主網側的開關，水電站側的同期并網操作應最后進行。

（三）針對并網聯絡線故障的恢復并網操作措施

并網聯絡線故障導致的水電站解列在三種故障中是發生頻率最高的，因為施工、雷雨、大風等因素都有可能誘發并網聯絡線故障。因此，無論是水電機組的故障還是主網的故障，在排除完成后往往還要再進行一次針對并網聯絡線的故障排查。并網聯絡線的故障排除后，需要先進行試送操作，該操作自主網側進行，具體操作是針對并網聯絡線的開關進行試送，同時檢測沖擊線路，確保沒有問題后才能轉移到水電站側進行恢復并網操作，并網同樣利用檢同期并列裝置進行[4]。

結語：

總體來說，小型水電站的并網需要視故障解列發生的頻率多次進行，因此必須提高并網措施的適性，保證并網能效，避免多次并網的積累導致過大的供電損失或設備壽命損耗。由此可知，并網的具體措施要根據實際并網條件謹慎選擇。

參考文獻：

[1]袁智輝.淺析小型水電站采用配電變壓器并網運行無功不足及改造措施[J].中國水能及電氣化，2006（8）.

[2]李堅.電網運行及調度技術問答[M].北京：中國電力出版社，2004.

[3]袁志剛，何享鴻，李湘琪.一起小型水電站非同期并網事故的分析及處理[J].湖南水利水電，2007（12）.

[4]任治富，張華.淺談千陽縣小型水電站并網后無功不足[J].陜西水利，2013（1）.