湘西小水电并网运行安全风险及防范措施探讨

陈效

摘 要：随着电网配套不断完善，湘西小水电开发进入一个高速发展时期。湘西电网小水电大部分像挂灯笼一样直接挂在配网上，且90%以上小水电站属于径流式，当丰水期间，同一条线路上的小水电满开，导致10 kV主干线向母线反送电，加之小水电无功调节性能参差不齐，10 kV电压受影响超压，严重危害电网的安全稳定和连续供电。该文从管理和技术两方面对湘西小水电现存的安全风险进行辨识，并提出相应的防范措施，对湘西电网安全稳定运行具有重要的指导意义。

关键词：小水电 湘西电网 安全风险 防范

中图分类号：TM72 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）10（b）-0032-02

1 典型案列分析

2013年1月古丈县长官片区内电网中发生了一起用户家用电器烧坏的事故，我们通过对事故原因的调查分析，对长官片区所有小水电站的保护配置、设备状况、基础管理等进行一次现场摸底，证实此次事故系线路跳闸，小水电站飞车运行造成电压突升引起。

从此次案例可以看出，线路发生瞬间接地时，变电站10 kV断路器跳闸，而此条线路此时属轻负荷，发电站的发电机上开关不跳闸，发电机机组出现“飞车”电压升高，造成10 kV供电线路电压过高，导致此次用户电器烧坏的事故发生。我们主要检查了古丈县长官片区小水电站的保护配置、设备状况和基础管理等情况，从检查情况来看水电站的水轮机、发电机和主变等主设备出厂时间不长，运行情况较好，但大多数水电站的保护配置不完善，只有七兴电站配置了过电流过电压保护，回龙、龙洞溪和高洞电站均未配置过电压保护。当10 kV线路断路器保护跳闸后，电站值班人员凭经验判断故障，甚至一些小型电站值班人员不在厂内，造成机组不能及时停机，导致用户端过电压。

湘西的10 kV线路一般情况下未安装线路TV，且为了避免非同期合闸并网造成系统对小水电站发电机组冲击，变电站10 kV出线侧断路器重合闸退出，线路故障跳闸后，发电机甩负荷，机组过速但机组的过电压保护不动作或未配置，发电机并网开关不跳闸，发电机“飞车”运行而未及时发现，线路上的负荷小于电站的发电容量，导致用户端过电压，电网用户电器烧坏。反之，若线路上的負荷大于发电机容量，将可能导致发电机过负荷过电流而损坏。

通过该次排查发现长官片区小水电站存在以下共性问题。

（1）电站基础管理薄弱。现场缺少相关制度及运行记录，运行人员年龄较大，专业知识欠缺。联系电话均为移动电话或无线电话，信号受地势或机站停电影响较大。

（2）调度对电站管理缺失。部分电站均未签定并网调度协议。电站发电计划的随意性很大，有水就发、无水就停，且开停机前不与调度机构和配网管理部门联系。

（3）保护配置不完善。无过电压保护装置或无确保过电压保护装置正确的措施。

此类问题也从某种程度上反映出湘西10 kV并网小水电的共性问题，具有普遍性。

2 加强小水电并网运行安全管理

2.1 强化调度规范管理

强调地、配、县调多级调度，树立“对电网负全责”的安全调度理念，强调水电站并网必须服从公司的统一调度管理，遵守调度规程，执行调度命令，做到安全可控、能控、在控。定期组织会议、学习班、交流会等形式及时向水电站贯彻上级有关水电管理的相关文件和精神，不断提高并网水电站的管理水平和执行力，提高水电站运行人员技术水平，促进小水电规范管理。

加强电站自动化水平，尤其是加强新并网电站的接入管理，做到电站开机、停机、水情、母线电压等电站运行关键数据上传调度中心，调度掌握直调电站开、停机及发电计划。对于老旧的水电站，要求各水电站必须配置两路独立的通信设备，并将水电站负责人的联系方式向调度报备。

2.2 提高电站安全管理

组织相关各专业对地区内主要电厂进行安全检查，督促电厂落实制定反事故措施、保厂用电措施、全站停电事故处理及黑启动方案，尽可能消除发电侧安全隐患，维护电厂稳定、经济运行的同时确保电网安全。

小水电机组和并网线路的检修必须严格按照公司计划检修的工作要求，以书面申请形式办理有关手续，遇到事故紧急处理后，必须立即向公司调度部门汇报，严禁私自改变调度管辖设备状态，私自进行工作。

2.3 加强电站监督考核

对管辖的小水电参照《湖南电网110千伏及以下电压等级并网中小型公用电厂运行考核监督实施办法（试行）》进行管理，既能提高水电管理水平，又能规范非统调电站上网秩序，在保证电网安全的前提下发挥更大的经济效益。主要从以下两方面入手：一是督促与所辖电站签订符合现阶段小水电管理规定的并网协议，通过调度协议约束小水电上网秩序；二是按照《湖南电网110千伏及以下电压等级并网中小型公用电厂运行考核监督实施办法（试行）》规定，定期检查县调小水电相关考核情况，根据实际情况予以奖惩，逐步常态化、规范化。

3 提高小水电站线路电压频率保护稳定性

由于小水电管理不尽完善，而人工判断故障切除故障的时间不能满足安全稳定运行的要求，因此有必要在并网水电机组或线路安装可靠的保护装置。

当电网突然停电，发电机转速马上发生变化，线路上的负荷与电站的发电容量相当或小于电站发电容量时，转速上升。而供电线路上此时的用电负荷大于电站的发电机容量时，转速下降，频率电压亦随着变化。根据机组特性，通过实时监测线路的电压和频率，可增加或提高小水电站发电机的线路电压，频率保护的可靠性、灵敏性。解决了因电网突然停电，主开关不跳闸而烧坏发电机和用户电器事故问题。因此，并网机组保护应实现以下几种基本功能。

3.1 过压保护

发电机并网运行中，当发电机的电压高于保护设定的过压保护值，且持续一段时间，保护装置判为过压故障。保护装置不管并网与否都发出常规“跳闸”命令，实时显示此时的电压值，并报警。

3.2 欠压保护

发电机电压低于设定欠压保护值，且持续一段时间，保护装置判为欠压状态。并网前故障继电器不动作。并网后，发电机电压连续低于设定过压保护值一定时间时，发常规“跳闸”命令和常规告警信号。

3.3 过速（飞车）保护

过速（飞车）保护同样分“并网”前和“并网”后，“并网”前过速我们通常叫“飞车”，在系统甩负荷以及保护跳闸后，水轮机来不及关闭水阀，发电机可能出现飞车现象。当该保护装置确认发电机频率超过设定值时判为“飞车”故障，“故障”继电器与“飞车”继电器同时动作，组合出“减速”信号控制调速机减速，同时发出常规告警信号。

另外，为提高10 kV小水电并网线路的供电可靠性，对10 kV有小水电的线路在变电站侧安装线路TV，接入重合闸保护，并将重合闸投入检无压同期方式，以便瞬间故障快速恢复用户供电。

4 结语

随着电力工业的改革和发展，电网安全工作越来越重要。为了更好地促进该州小水电事业的安全稳定发展，加强小水电上网运行的管理，维护电力系统安全、经济、合理运行，该文结合湘西电网实际案列，从并网调度管理、电站人员管理、保护技术管理等对湘西小水电并网安全运行展开讨论，指出了当前影响湘西小水电安全运行的风险因素，并依据湘西小水电特点、机组特性等方面的特点提出了相应的防范措施，既充分发挥了小水电效益，又对确保湘西电网安全、稳定、经济运行具有重要意义。

参考文献

[1] 韩祯祥，曹一家.电力系统的安全性及防治措施[J].电网技术，2004，28（9）：1-6.

[2] 何越赞.小水电并网运行安全风险控制[J].大科技，2011（9）：290-291.

[3] 邵登鹏.小水电并网时T接电压过高的解决方案[J].农村电气化，2005（12）：37.