特高壓直流系統(tǒng)閉鎖故障應(yīng)急處置分析

檀曉龍，王 偉，李世豪，劉 峰

（雅礱江流域水電開發(fā)有限公司，四川 成都610021）

1 引言

±800 kV特高壓錦蘇直流輸電工程，是雅礱江流域錦官電源組“西電東送”的主要送出通道，雙極額定功率為720萬kW，線路全長2095 km。雅礱江流域干流全長1571 km，天然落差3830 m，共規(guī)劃21級水電站，總裝機(jī)容量約3000萬kW，年發(fā)電量約1500億kW·h；錦官電源組位于雅礱江流域下游，從上至下分別為錦西電廠（裝機(jī)容量6×600 MW）、錦東電廠（8×600 MW）及官地電廠（4×600 MW），總裝機(jī)容量1080萬kW。

本文對錦蘇直流[1～3]閉鎖故障應(yīng)急處置進(jìn)行了分析，提出了系統(tǒng)送出通道中斷應(yīng)急管理措施。

2 錦蘇安控系統(tǒng)

錦官電源組通過±800 kV特高壓錦蘇直流將電力輸送至華東地區(qū)，同時通過月普、東天及城沐斷面送四川主網(wǎng)。錦蘇直流送端電網(wǎng)主要由錦屏換流站、500 kV月城變、木里變、普提變、錦官電源組及其輸電線路組成。錦蘇直流送端安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)（以下簡稱錦蘇安控系統(tǒng)）為錦屏站、官地電廠、錦東電廠錦西電廠、月城站、南天站錦蘇直流安控裝置及相關(guān)通道的總稱。錦蘇安控系統(tǒng)接線如圖1所示。

當(dāng)錦蘇直流[4-5]發(fā)生單換流器閉鎖或多換流器閉鎖，且故障后錦蘇直流損失功率大于整定值時，向錦官電源組安控裝置發(fā)出切除指定機(jī)組命令，并向月城站錦蘇直流安控裝置發(fā)出聯(lián)切二灘機(jī)組容量的命令，其中二灘電站位于雅礱江流域官地電站下游，總裝機(jī)容量6×550 MW。錦蘇安控系統(tǒng)主要解決錦蘇直流故障及500 kV月普線、月錦線故障等情況下的系統(tǒng)穩(wěn)定問題。

圖1 錦蘇直流送端電網(wǎng)安控系統(tǒng)接線示意圖

3 錦蘇直流故障閉鎖案例

2012年7月19日，錦蘇直流雙極低端正式運(yùn)行，2012年12月12日全面完成系統(tǒng)調(diào)試和試運(yùn)行，投運(yùn)以來發(fā)生多次雙極故障閉鎖停運(yùn)事件。

3.1 案例1：特高壓直流投產(chǎn)初期雙極閉鎖故障

2012年07月24日晚上，錦蘇直流雙極故障閉鎖，錦蘇直流送端電網(wǎng)安控系統(tǒng)動作切二灘2臺機(jī)組，切官地1臺機(jī)組148%過速動作落進(jìn)水口事故閘門。故障時，錦蘇直流G2有功：0 MW（停運(yùn)）；錦蘇直流G1有功：1798 MW。安控系統(tǒng)動作切官地1臺機(jī)組590 MW負(fù)荷，切二灘2臺機(jī)組，總切負(fù)荷860 MW，剩余負(fù)荷通過月普斷面轉(zhuǎn)移至四川主網(wǎng)。因故障時，二灘6臺機(jī)組并網(wǎng)，官地未完全投產(chǎn)，僅2臺機(jī)組投產(chǎn)發(fā)電，其中被安控切除機(jī)組因帶大負(fù)荷，發(fā)生了過速落進(jìn)水口事故閘門。

應(yīng)急處置的主要過程：首先立即二灘電站和官地電站分別向四川省調(diào)和國調(diào)調(diào)度員匯報機(jī)組跳閘情況，根據(jù)調(diào)度指令調(diào)整機(jī)組出力、母線電壓，二灘需要手動恢復(fù)川渝斷面潮流，官地電站負(fù)荷控制按照2 F-月城主變下網(wǎng)0～100 MW控制。運(yùn)行人員監(jiān)視所切機(jī)組轉(zhuǎn)空載態(tài)或停機(jī)態(tài)情況，值守人員現(xiàn)場檢查確認(rèn)所切機(jī)組是否具備并網(wǎng)條件。現(xiàn)場檢查確認(rèn)所切機(jī)組相關(guān)設(shè)備無明顯異常后，按調(diào)度指令先后將二灘所切機(jī)組恢復(fù)并網(wǎng)。所有機(jī)組均盡快恢復(fù)并網(wǎng)運(yùn)行，其中二灘機(jī)組0.5 h即恢復(fù)并網(wǎng)。因官地電站機(jī)組過速保護(hù)動作后，要落門停機(jī)，根據(jù)規(guī)程規(guī)定機(jī)組出現(xiàn)過速后，不能立即并網(wǎng)，需要機(jī)組進(jìn)行全面檢查正常后，才允許并網(wǎng)。各電廠總出力恢復(fù)正常。由于該故障發(fā)生在主汛期，水電站水位都比較高，且新投產(chǎn)的電站機(jī)組并未全部并網(wǎng)，當(dāng)出現(xiàn)送出系統(tǒng)故障后，需要通過泄洪設(shè)施來控制電站的上游水位運(yùn)行在合理區(qū)間，防止出現(xiàn)漫壩現(xiàn)象。

3.2 案例2：特高壓直流雙極閉鎖故障聯(lián)切3站機(jī)組

2013年3月8日，錦蘇直流故障閉鎖，安控系統(tǒng)動作切錦東、官地、二灘共3臺機(jī)組。故障前，錦蘇直流極II連續(xù)3次由帶功率運(yùn)行轉(zhuǎn)為0 MW（停運(yùn)）；故障時，錦蘇直流極II停運(yùn)、極I故障閉鎖甩功率1800 MW，安控系統(tǒng)動作切錦東負(fù)荷600 MW，切官地160 MW，切二灘175 MW，切木里水電站約300 MW，剩余負(fù)荷通過月普斷面轉(zhuǎn)移至四川主網(wǎng)，隨即國調(diào)令錦東減400 MW以穩(wěn)定月普斷面潮流，送端電網(wǎng)恢復(fù)系統(tǒng)平衡。二灘、官地所切機(jī)組空載運(yùn)行正常，錦東所切機(jī)組電氣二級過速停機(jī)。

應(yīng)急處置的主要過程：首先立即向調(diào)度匯報機(jī)組跳閘情況，根據(jù)調(diào)度指令調(diào)整機(jī)組出力、母線電壓，恢復(fù)川渝斷面潮流。運(yùn)行人員監(jiān)視所切機(jī)組轉(zhuǎn)空載態(tài)或停機(jī)態(tài)情況，值守人員現(xiàn)場檢查確認(rèn)所切機(jī)組是否具備并網(wǎng)條件。現(xiàn)場檢查確認(rèn)所切機(jī)組相關(guān)設(shè)備無明顯異常后，按調(diào)度指令先后將二灘、錦東、官地所切機(jī)組恢復(fù)并網(wǎng)。所有機(jī)組在2 h內(nèi)均恢復(fù)并網(wǎng)運(yùn)行，其中二灘機(jī)組0.5 h即恢復(fù)并網(wǎng)。最后，各電廠總出力恢復(fù)正常。

3.3 案例3：特高壓直流汛期大負(fù)荷運(yùn)行雙極閉鎖故障

2015年09月19日，錦蘇直流故障閉鎖，安控系統(tǒng)動作切錦西電站4臺機(jī)、錦東電站3臺機(jī)，官地電站3臺機(jī)，共切除流域電站10臺機(jī)組，錦官切除總負(fù)荷5700 MW。故障時，錦蘇直流雙極有功為0（故障前5400 MW），錦西電站總切除負(fù)荷2300 MW；錦東電站總切除負(fù)荷1600 MW；官地電站總切除負(fù)荷1800 MW。

應(yīng)急處置[6～8]的主要過程：首先立即向調(diào)度匯報機(jī)組跳閘情況，根據(jù)調(diào)度指令調(diào)整機(jī)組出力、母線電壓，恢復(fù)錦東、錦西斷面潮流。因錦蘇直流大負(fù)荷運(yùn)行時，雙極出現(xiàn)了閉鎖，損失負(fù)荷540萬kW。國調(diào)下令，迅速減錦東、錦西負(fù)荷，按兩站總負(fù)荷不超過1700 MW控制。因錦東、錦西電站送出斷面一直越限，國調(diào)下令通過采用緊急停機(jī)的方式迅速將錦東錦西負(fù)荷控制在1700 MW以內(nèi)。此時，錦東、錦西電站分別緊急停運(yùn)一臺并網(wǎng)機(jī)組，損失負(fù)荷53萬kW。運(yùn)行人員監(jiān)視所切機(jī)組轉(zhuǎn)空載態(tài)或停機(jī)態(tài)情況，值守人員現(xiàn)場檢查確認(rèn)所切機(jī)組是否具備并網(wǎng)條件。現(xiàn)場檢查確認(rèn)所切機(jī)組相關(guān)設(shè)備無明顯異常后，按調(diào)度指令先后將錦西、錦東、官地所切機(jī)組恢復(fù)并網(wǎng)，保證了所有機(jī)組在2 h內(nèi)均恢復(fù)并網(wǎng)運(yùn)行，其中二灘機(jī)組0.5 h即恢復(fù)并網(wǎng)。最后，各電廠總出力恢復(fù)正常。因錦西和官地機(jī)組被安控裝置動作切除后，均剩余1臺機(jī)組并網(wǎng)運(yùn)行，對錦西和官地電站來說均有全廠停電的風(fēng)險，申請上級調(diào)度開一臺備用機(jī)組并網(wǎng)，并保持總負(fù)荷不變，以控制送出斷面的穩(wěn)定。同時，官地和錦東電站因水庫庫容小，集控中心立即下達(dá)泄洪閘門緊急操作指令，保證了水庫運(yùn)行的安全。

4 處置要點(diǎn)分析

7.19 事件是錦蘇直流正式投運(yùn)初期，錦蘇直流近區(qū)電網(wǎng)構(gòu)建還不完善，電源點(diǎn)也未完全投產(chǎn)，發(fā)生雙極閉鎖可以利用的電站資源有限，而且對于雙極閉鎖的處置也沒有經(jīng)驗，不論對上級調(diào)度或者是流域電站都是一次嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。9.19事件為錦蘇直流投運(yùn)以來，因雙極閉鎖對流域電站機(jī)組運(yùn)行影響最大的一次，直接切除錦官組10臺機(jī)組，隨后國調(diào)又緊急停錦西、錦東各1臺機(jī)組，總計減少流域電站出力超過700萬kW。水電聯(lián)調(diào)，上下游電站聯(lián)動得到了充分的考驗。

由于流域電站同時出現(xiàn)切機(jī)，了解及匯報信息時需分清電站、把握輕重緩急，各工位應(yīng)分工明確，根據(jù)不同情況和要求配合系統(tǒng)進(jìn)行處理。出現(xiàn)切機(jī)時首先應(yīng)明確所切機(jī)組，同時檢查系統(tǒng)電壓、頻率、運(yùn)行機(jī)組的運(yùn)行方式、出力、無功等變化情況，并及時作出相應(yīng)調(diào)整。事故處理告一段落后，確保每個電站至少有2臺機(jī)組并網(wǎng)運(yùn)行。及時進(jìn)行水務(wù)計算，避免水位越限，此次事故時錦東和官地水位均有一定裕度，為事故處理贏得了時間。

流域電站安控動作切機(jī)后，對于電站運(yùn)行人員需要做好以下措施。首先要查看機(jī)組有無電氣過速或者機(jī)械過速保護(hù)動作，落進(jìn)水口事故閘門等情況發(fā)生，若發(fā)生后，該被切除機(jī)組短時間內(nèi)不具備并網(wǎng)條件，應(yīng)及時匯報上級調(diào)度，并做好該機(jī)組相應(yīng)的隔離措施，以便維護(hù)人員現(xiàn)場檢查。其次，安控動作切機(jī)后，正常情況下，機(jī)組應(yīng)該在空載態(tài)運(yùn)行，此時要檢查調(diào)速器、勵磁系統(tǒng)的運(yùn)行方式是否正確，若出現(xiàn)機(jī)組切除后轉(zhuǎn)至空轉(zhuǎn)態(tài)或者調(diào)速器、勵磁系統(tǒng)運(yùn)行方式出現(xiàn)了變化，此時需要及時匯報上級調(diào)度，并做好檢查，查明原因，以備電網(wǎng)需要恢復(fù)時被安控切除機(jī)組可以恢復(fù)并網(wǎng)運(yùn)行。若出現(xiàn)機(jī)組切除后轉(zhuǎn)至停機(jī)態(tài)，此時運(yùn)行人員需要監(jiān)視機(jī)組停機(jī)正常，如停機(jī)過程異常，則需要手動停機(jī)，待機(jī)組停機(jī)至全停后，則通知維護(hù)人員進(jìn)行現(xiàn)場檢查。

5 結(jié)語

作為雅礱江流域梯級電站群的錦官電源組，上下游電站之間存在緊密的電力聯(lián)系，通過錦蘇直流將電力輸送至華東地區(qū)，涉及到華中、華東電網(wǎng)及川渝斷面潮流，影響范圍大。流域聯(lián)合電力調(diào)度運(yùn)行風(fēng)險主要體現(xiàn)在錦蘇直流等送出通道中斷方面，本文通過錦蘇直流雙極閉鎖案例對流域聯(lián)合電力調(diào)度運(yùn)行應(yīng)急處置進(jìn)行分析。不論是流域電站或者是集控中心，均需履行好自己的職責(zé)，通過遠(yuǎn)程調(diào)度和現(xiàn)場處置相互結(jié)合，才能確保電網(wǎng)和電站應(yīng)急處置的安全性和及時性。