发电厂解网事故后停电范围扩大问题分析和处理

李勇

摘要：青莲电站装机容量2×8 800 kW，于1987年5月并网发电，所发电力除直接供给用户外，余电上网。电站运行中多次出现与系统解网后发电机组周波电压不稳定，造成停电范围扩大的情况。文章对此进行分析处理，与同行分享有直供区的小水电厂在与大网解列后，减少停电范围的处理经验。

关键词：发电厂解网；停电；保护；原因分析；处理

中图分类号：TM621文献标识码：A文章编号：1006-8937（2014）20-0096-02

1四川双马电力股份有限公司（原江油青莲电站）概况

1.1电站基本情况介绍

青莲电站位于四川省江油市青莲镇，为引水式电站。电站装机容量17.6 MW，选用2台杭州发电设备厂制造的轴流转浆式水轮发电机组（ZZ105-LH-300型水轮机和SF-K-8800-36/4250型发电机）。电站设计引用流量88 m3/s，设计年利用6 370 h，设计多年平均发电量11 214万 kW·h。电站于1987年5月28日正式并网发电。

电站电气主接线为发变组单元接线，35 kV母线为单母线接线方式，主变压器为2×12 500 kVA的两台6.3 kV升至38.5 kV的升压变压器。

电站共有35 kV线路3条，其中35 kV合青线在江油三合变电站接入电网，为主要上网线路，35 kV合岭青支线作为备用上网线路，35 kV青铁线为直供线路。

35 kV青铁线直供一座降压变电站，该降压站有主变三台，总容量19 300 kVA，站内有10 kV出线6回，其中903线路负荷为8 000 kVA、负荷性质为冶炼电弧炉，908线路负荷为6 300 kVA，负荷性质为冶炼电弧炉，905线路负荷为3 000 kVA，为稳定负荷，907线路负荷2 000 kVA，为稳定负荷，904线路负荷500 kVA，为稳定负荷，909线路负荷500 kVA，为稳定负荷。以上负荷部分安排错峰生产。

1.2电站自动和保护装置

①机组调速器为能达通用电气公司WBST-A型微机步进式水轮机调速器。

②机组励磁装置为湖北宜昌能达通用电气股份合作公司MEC-21B2励磁系统。

③发供电保护装置原为继电器式，近年更新为国电南自微机保护。

1.3保护配置

①发变组配有差动保护、重瓦斯、复合电压启动过电流、过电压保护、过负荷保护、励磁消失保护、单相接地保护、转子一点接地保护。

②35 kV合青线配有方向电压闭锁限时电流速断、过电流、单相接地、低周解列、低压解列保护、其中低周解列整定为48.5 Hz、0.5 s，低压解列整定为65 V、0.5 s。

③35 kV青铁线配有过电流、速断。

④降压站主变配有差动保护、电压闭锁限时电流速断、过电流保护。

⑤降压站10 kV出线配有过电流、速断保护。

2发电厂解网后事故停电范围扩大问题的发现

电站在投产运行后，因系统故障或雷电时，发电厂解网事故时有发生，特别是在汛期机组满发并网并带直供大用户运行时，遇系统故障或雷电合青线出口开关低周低压解列保护动作断开，电站与系统解网，两台水轮发电机组的周波和机端电压上升，周波大幅度上下变动，此时为迅速稳定周波和电压，运行值班人员立即手动断开青铁线出口开关，两机负荷基本甩至空载后并列运行，此时两机机端电压上升至7 kV（额定6.3 kV）以上，手动减励，机组电压降不下来，只有由运行人员断开发变组出口开关，使两机解列运行，造成直供区全部停电，有时出现运行人员操作断开机组灭磁开关或按下事故停机按钮，造成机组事故停机，全厂停电。

3原因分析与处理

①发电厂与系统解网前，系统电压和周波因电网短路、过载等原因出现下降，水轮发电机组调速器因周波下降而自动调节增大导叶开度，增加机组出力。水轮发电机组励磁装置因系统电压降低而自动增加励磁或强励动作，增大发电机组输出无功，极力维持系统电压在正常水平（因小水电站容量与系统相比太小，主要是增大无功输出），当系统周波和电压降低达到上网线路合青线低周低压保护整定值即周波48.5、电压低于65 V时，保护在0.5 s内作用于合青线出口开关动作断开，发电厂与系统解网。

②发电厂与系统解网后，两台水轮发电机组甩负荷，造成孤网周波、电压上升，两机单独带直供负荷运行，此时因直供区大用户负荷波动过大，机组有无功调节频繁，机组导浆叶大幅度变化，机组操作油压不能保持稳定，甚至会出现事故低油压造成机组事故停机。此时，为确保机组安全，中控室运行人员只能将青铁线开关断开，造成机组再次甩负荷，此时孤网内消耗无功的变压器、电动机等设备均退出运行，因此时两台发电机组仍并列运行，机组励磁装置调节减磁有个过程，造成发电机组长时间过压运行。此时运行操作人员只能手动断开任一台发变组出口开关，两机解列，再加上励磁装置空载限制动作，使发电机机端电压迅速恢复正常。个别时候因机端电压过高，手动降不下来，操作人员人为断开灭磁开关，电气事故停机，造成全厂停电，停电范围扩大。

③总结发现，发电厂出现解网事故时大多会出现系统低周低压的现象，合青线的低周低压解列保护动作的频次高，因合青线低周低压保护动作时间只有0.5 s，运行值班人员在事故时根本无法及时反应，就出现发电厂与系统解网后带大直供用户孤网运行的情况，此时机组有无功调节频繁，无法维持运行，后期人为干预断开所有直供用户，又造成直供区全部停电，机组电压升高，甚至停机、最终出现全厂停电的事故扩大情况。

为此，我们决定在降压站增设低周低压保护装置，作用于直供大用户出口开关断开，具体设置时将低周保护定值调为48.8 Hz、动作时间整定为0.3 s，低压保护定值调为74 V，动作时间0.3 s。通过以上整定，确保在合青线低周低压解列保护动作解网前，此保护装置自动将大用户开关断开，使发电厂解网后水轮发电机组只带电动机、中频炉等稳定负荷运行，发电机组的频率和电压迅速稳定，发供电持续进行。经实践，电厂再出现与系统低周低压解网事故时，发电机组很快恢复周波、电压稳定，确保了发供电设备的安全，减少了停电范围。

4发电厂解网事故后停电范围扩大问题的处理意义

该问题处理前，只要出现发电厂与系统解网的事故，就会出现机组孤网运行无法稳定、导浆叶调节频繁，直供区全部停电、机组过压、甚至机组事故停机、全厂停电的后果，延长了发供电恢复的时间，造成设备故障和发供电损失。

此类事故处理经济实用（只需在降压站增加一只低周率继电器、一只低电压继电器，总费用不到4 000元，有带低周低压功能微机保护的可直接整定即可），实际运行效果很好，有利于发电厂在与系统解网事故后的及时恢复，确保发电厂和直供区的安全可靠运行。

通过增设降压站低周低压装置或功能，提高了发电厂事故应急处理的能力，确保了发供电设备的安全运行。

5结语

本文意在与同行分享有直供区的小水电厂在与大网解列后，确保发电厂孤网运行安全问题的处理经验，共同探讨水电站机组运行中出现问题的解决方法。

参考文献：

[1] 曾培强,张尤君.黄埔发电厂在电网停电事故时应对方法的探讨[J].广东电力,2004,(3).

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