湘西小水電并網運行安全風險及防范措施探討

陳效

摘 要：隨著電網配套不斷完善，湘西小水電開發進入一個高速發展時期。湘西電網小水電大部分像掛燈籠一樣直接掛在配網上，且90%以上小水電站屬于徑流式，當豐水期間，同一條線路上的小水電滿開，導致10 kV主干線向母線反送電，加之小水電無功調節性能參差不齊，10 kV電壓受影響超壓，嚴重危害電網的安全穩定和連續供電。該文從管理和技術兩方面對湘西小水電現存的安全風險進行辨識，并提出相應的防范措施，對湘西電網安全穩定運行具有重要的指導意義。

關鍵詞：小水電 湘西電網 安全風險 防范

中圖分類號：TM72 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）10（b）-0032-02

1 典型案列分析

2013年1月古丈縣長官片區內電網中發生了一起用戶家用電器燒壞的事故，我們通過對事故原因的調查分析，對長官片區所有小水電站的保護配置、設備狀況、基礎管理等進行一次現場摸底，證實此次事故系線路跳閘，小水電站飛車運行造成電壓突升引起。

從此次案例可以看出，線路發生瞬間接地時，變電站10 kV斷路器跳閘，而此條線路此時屬輕負荷，發電站的發電機上開關不跳閘，發電機機組出現“飛車”電壓升高，造成10 kV供電線路電壓過高，導致此次用戶電器燒壞的事故發生。我們主要檢查了古丈縣長官片區小水電站的保護配置、設備狀況和基礎管理等情況，從檢查情況來看水電站的水輪機、發電機和主變等主設備出廠時間不長，運行情況較好，但大多數水電站的保護配置不完善，只有七興電站配置了過電流過電壓保護，回龍、龍洞溪和高洞電站均未配置過電壓保護。當10 kV線路斷路器保護跳閘后，電站值班人員憑經驗判斷故障，甚至一些小型電站值班人員不在廠內，造成機組不能及時停機，導致用戶端過電壓。

湘西的10 kV線路一般情況下未安裝線路TV，且為了避免非同期合閘并網造成系統對小水電站發電機組沖擊，變電站10 kV出線側斷路器重合閘退出，線路故障跳閘后，發電機甩負荷，機組過速但機組的過電壓保護不動作或未配置，發電機并網開關不跳閘，發電機“飛車”運行而未及時發現，線路上的負荷小于電站的發電容量，導致用戶端過電壓，電網用戶電器燒壞。反之，若線路上的負荷大于發電機容量，將可能導致發電機過負荷過電流而損壞。

通過該次排查發現長官片區小水電站存在以下共性問題。

（1）電站基礎管理薄弱。現場缺少相關制度及運行記錄，運行人員年齡較大，專業知識欠缺。聯系電話均為移動電話或無線電話，信號受地勢或機站停電影響較大。

（2）調度對電站管理缺失。部分電站均未簽定并網調度協議。電站發電計劃的隨意性很大，有水就發、無水就停，且開停機前不與調度機構和配網管理部門聯系。

（3）保護配置不完善。無過電壓保護裝置或無確保過電壓保護裝置正確的措施。

此類問題也從某種程度上反映出湘西10 kV并網小水電的共性問題，具有普遍性。

2 加強小水電并網運行安全管理

2.1 強化調度規范管理

強調地、配、縣調多級調度，樹立“對電網負全責”的安全調度理念，強調水電站并網必須服從公司的統一調度管理，遵守調度規程，執行調度命令，做到安全可控、能控、在控。定期組織會議、學習班、交流會等形式及時向水電站貫徹上級有關水電管理的相關文件和精神，不斷提高并網水電站的管理水平和執行力，提高水電站運行人員技術水平，促進小水電規范管理。

加強電站自動化水平，尤其是加強新并網電站的接入管理，做到電站開機、停機、水情、母線電壓等電站運行關鍵數據上傳調度中心，調度掌握直調電站開、停機及發電計劃。對于老舊的水電站，要求各水電站必須配置兩路獨立的通信設備，并將水電站負責人的聯系方式向調度報備。

2.2 提高電站安全管理

組織相關各專業對地區內主要電廠進行安全檢查，督促電廠落實制定反事故措施、保廠用電措施、全站停電事故處理及黑啟動方案，盡可能消除發電側安全隱患，維護電廠穩定、經濟運行的同時確保電網安全。

小水電機組和并網線路的檢修必須嚴格按照公司計劃檢修的工作要求，以書面申請形式辦理有關手續，遇到事故緊急處理后，必須立即向公司調度部門匯報，嚴禁私自改變調度管轄設備狀態，私自進行工作。

2.3 加強電站監督考核

對管轄的小水電參照《湖南電網110千伏及以下電壓等級并網中小型公用電廠運行考核監督實施辦法（試行）》進行管理，既能提高水電管理水平，又能規范非統調電站上網秩序，在保證電網安全的前提下發揮更大的經濟效益。主要從以下兩方面入手：一是督促與所轄電站簽訂符合現階段小水電管理規定的并網協議，通過調度協議約束小水電上網秩序；二是按照《湖南電網110千伏及以下電壓等級并網中小型公用電廠運行考核監督實施辦法（試行）》規定，定期檢查縣調小水電相關考核情況，根據實際情況予以獎懲，逐步常態化、規范化。

3 提高小水電站線路電壓頻率保護穩定性

由于小水電管理不盡完善，而人工判斷故障切除故障的時間不能滿足安全穩定運行的要求，因此有必要在并網水電機組或線路安裝可靠的保護裝置。

當電網突然停電，發電機轉速馬上發生變化，線路上的負荷與電站的發電容量相當或小于電站發電容量時，轉速上升。而供電線路上此時的用電負荷大于電站的發電機容量時，轉速下降，頻率電壓亦隨著變化。根據機組特性，通過實時監測線路的電壓和頻率，可增加或提高小水電站發電機的線路電壓，頻率保護的可靠性、靈敏性。解決了因電網突然停電，主開關不跳閘而燒壞發電機和用戶電器事故問題。因此，并網機組保護應實現以下幾種基本功能。

3.1 過壓保護

發電機并網運行中，當發電機的電壓高于保護設定的過壓保護值，且持續一段時間，保護裝置判為過壓故障。保護裝置不管并網與否都發出常規“跳閘”命令，實時顯示此時的電壓值，并報警。

3.2 欠壓保護

發電機電壓低于設定欠壓保護值，且持續一段時間，保護裝置判為欠壓狀態。并網前故障繼電器不動作。并網后，發電機電壓連續低于設定過壓保護值一定時間時，發常規“跳閘”命令和常規告警信號。

3.3 過速（飛車）保護

過速（飛車）保護同樣分“并網”前和“并網”后，“并網”前過速我們通常叫“飛車”，在系統甩負荷以及保護跳閘后，水輪機來不及關閉水閥，發電機可能出現飛車現象。當該保護裝置確認發電機頻率超過設定值時判為“飛車”故障，“故障”繼電器與“飛車”繼電器同時動作，組合出“減速”信號控制調速機減速，同時發出常規告警信號。

另外，為提高10 kV小水電并網線路的供電可靠性，對10 kV有小水電的線路在變電站側安裝線路TV，接入重合閘保護，并將重合閘投入檢無壓同期方式，以便瞬間故障快速恢復用戶供電。

4 結語

隨著電力工業的改革和發展，電網安全工作越來越重要。為了更好地促進該州小水電事業的安全穩定發展，加強小水電上網運行的管理，維護電力系統安全、經濟、合理運行，該文結合湘西電網實際案列，從并網調度管理、電站人員管理、保護技術管理等對湘西小水電并網安全運行展開討論，指出了當前影響湘西小水電安全運行的風險因素，并依據湘西小水電特點、機組特性等方面的特點提出了相應的防范措施，既充分發揮了小水電效益，又對確保湘西電網安全、穩定、經濟運行具有重要意義。

參考文獻

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