10kV配網(wǎng)過電壓分析

黃滇生

(云南電網(wǎng)公司大理供電局，云南 大理 671000)

1 地方小水電發(fā)展情況

地方小水電存在設(shè)備簡陋，技術(shù)水平低，布局不規(guī)范等問題。多數(shù)小水電站都是就近梯接在附近的35kV或10kV配電線路上。由于這些小水電站都未配置電壓、頻率異常解列裝置，為防止這些配網(wǎng)線路重合閘時對小水電機組造成沖擊，梯接有小水電站的35kV、10kV配電線路重合閘都未投入運行。與主網(wǎng)聯(lián)絡(luò)的110kV線路瞬時故障切除重合閘前還需解列有上網(wǎng)小水電站的配電線路，導致供電可靠率低下。這些小水電站全部為徑流式電站，無調(diào)節(jié)能力，基本上都處于汛期棄水，枯期有多少水發(fā)多少電狀況。

2 應(yīng)用實例

2.1 運行方式對10kV配網(wǎng)的影響

某110kV變電站是一個典型的單線、單變、有上網(wǎng)小電源的終端變電站。正常運行方式下主變110kV中性點經(jīng)放電間隙接地。采用了解列重合閘的方式。即保護動作跳本線路斷路器的同時，跳開變電站所有有上網(wǎng)小電源的線路。重合閘采用檢母線無壓、線路有壓方式重合;

主變壓器110kV側(cè)中性點采用經(jīng)放電間隙的接地方式。發(fā)生接地故障、變電站側(cè)線路保護不動作時，變電站主變中性點間隙擊穿，間隙保護保護動作后將以較短的時限跳開所有上網(wǎng)電源線路。以保證線路接地故障點絕緣恢復，線路重合閘能夠成功動作。上述兩種故障情況下都將導致梯接有小水電站的配電線路與變電站母線解列。

2.2 過電壓原因分析

1)由于梯接在配網(wǎng)線路上的這些小水電站在配網(wǎng)線路與變電站母線解列時不能自動解列。

2)變電站為保證110kV供電線路發(fā)生瞬時故障時，重合閘能夠動作成功，110kV線路保護、主變中性點間隙保護動作時需要連切這些梯接有小水電站的配網(wǎng)線路。導致變電站二次回路接線復雜，變電運行操作復雜，可靠性低。

3)豐水期負荷低谷時段發(fā)生配網(wǎng)線路與變電站母線解列，必然會發(fā)生過電壓。

3 解決方案

1)將電站升壓變壓器高壓側(cè)的負荷開關(guān)更換為可進行遠方電動操作的斷路器。完善電站的發(fā)電機、變壓器的保護裝置，加裝低頻、電壓解列裝置。

2)加裝直流操作電源系統(tǒng)，為斷路器和保護、安全自動裝置提供可靠的工作電源。

3)將電站的手動或機液調(diào)速器更換為微機控制的電液調(diào)速器;手動調(diào)壓系統(tǒng)更換為微機控制的自動勵磁調(diào)節(jié)裝置。

4)保留原配置的保護、調(diào)速器、勵磁系統(tǒng)。但應(yīng)將升壓變高壓側(cè)負荷開關(guān)更換為具有失壓脫扣功能的高壓斷路器，并在升壓變高壓側(cè)加裝線路電壓互感器，保證線路電壓正常時斷路器才可以合閘。斷路器的正常分、合閘可采用手動操作方式。

5)加裝頻率、電壓異常解列裝置，裝置的工作電源可采用交流站用電源整流供電。

6)如不考慮加裝頻率、電壓異常解列裝置。則可將發(fā)電機過電壓保護器的過電壓動作定值調(diào)低至正常運行電壓的1.20～1.25倍;適當調(diào)高升壓變高壓側(cè)斷路器的脫扣電壓值，可考慮調(diào)高至正常運行電壓的0.7～0.8倍。只要配電線路與變電站10kV母線解列，小水電站就與配電線路斷開。

4 改造情況

1)枯水期，這些小水電站主要是做好電站機組、設(shè)備的檢修、維護。其次是利用有限的來水發(fā)電。在此期間，有限的發(fā)電量只能作為主網(wǎng)下網(wǎng)電量的補充。負荷高峰期，當配電線路與變電站解列后，巨大的負荷缺額將導致孤立小網(wǎng)的頻率、電壓迅速崩潰。小水電站操作電源消失，保護及自動控制裝置將失去作用。此時具有失壓脫扣功能的斷路器失壓脫扣動作，斷路器分閘，將小水電站與配電線路斷開。變電站側(cè)配電線路的重合閘檢查母線有壓、線路無壓重合，恢復對配電線路的供電。為保證配電線路重合閘動作時，小水電站已與配電線路斷開，電站側(cè)斷路器失壓脫扣的電壓值應(yīng)高于變電站側(cè)重合閘檢無壓電壓值。

2)豐水期的情況有負荷高峰期和負荷低谷期兩種情況。負荷高峰期發(fā)生配電線路與系統(tǒng)解列，小水電站的發(fā)電能力不能滿足負荷需求，將導致配電線路頻率、電壓下降。由于小水電站無自動勵磁調(diào)節(jié)能力，發(fā)電機的輸出頻率、電壓將會持續(xù)下降，最后導致低頻、電壓解列裝置動作或斷路器失壓脫扣動作將發(fā)電機與配電線路解列。變電站側(cè)配電線路重合閘檢測到配電線路電壓消失后動作合上配電線路斷路器，恢復對配電線路的供電。配電線路電壓恢復后，小水電站再與配電線路同期并列，恢復運行。

如負荷低谷期小水電站有富余電量上網(wǎng)的情況下發(fā)生配電線路與系統(tǒng)解列，孤立小網(wǎng)頻率、電壓都會升高。如電壓升高超過過電壓保護器動作電壓，過電壓保護器動作將小水電站與配電在線路解列，避免用戶電器長期處于高電壓下工作損壞。如電壓升高幅度不大，不足以導致過電壓保護器動作，則孤立小網(wǎng)有可能維持長期運行。為防止這種情況出現(xiàn)，應(yīng)考慮加裝反應(yīng)于頻率、電壓升高或降低的頻率、電壓異常解列裝置。

5 結(jié)束語

小水電站通過上述技術(shù)改造，具備了電網(wǎng)異常時與配電線路自動解列的能力后則可簡化變電站的相關(guān)二次回路，提高配網(wǎng)線路的供電可靠率。建議制定地方小水電上網(wǎng)的技術(shù)規(guī)范，滿足了并網(wǎng)運行技術(shù)規(guī)范要求后才可批準入網(wǎng)。

［1］華中工學院.發(fā)電廠電氣部分.(高等學校教材)［M］.

［2］吳大榕.電機學.(高等學校教材)［M］.

［3］李先彬.電力系統(tǒng)自動化.(高等學校教材)［J］.

［4］天津大學.電力系統(tǒng)繼電保護原理.(高等學校教材)［M］.