發(fā)電廠解網(wǎng)事故后停電范圍擴(kuò)大問題分析和處理

李勇

摘要：青蓮電站裝機(jī)容量2×8 800 kW，于1987年5月并網(wǎng)發(fā)電，所發(fā)電力除直接供給用戶外，余電上網(wǎng)。電站運(yùn)行中多次出現(xiàn)與系統(tǒng)解網(wǎng)后發(fā)電機(jī)組周波電壓不穩(wěn)定，造成停電范圍擴(kuò)大的情況。文章對此進(jìn)行分析處理，與同行分享有直供區(qū)的小水電廠在與大網(wǎng)解列后，減少停電范圍的處理經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：發(fā)電廠解網(wǎng)；停電；保護(hù)；原因分析；處理

中圖分類號：TM621文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1006-8937（2014）20-0096-02

1四川雙馬電力股份有限公司（原江油青蓮電站）概況

1.1電站基本情況介紹

青蓮電站位于四川省江油市青蓮鎮(zhèn)，為引水式電站。電站裝機(jī)容量17.6 MW，選用2臺杭州發(fā)電設(shè)備廠制造的軸流轉(zhuǎn)漿式水輪發(fā)電機(jī)組（ZZ105-LH-300型水輪機(jī)和SF-K-8800-36/4250型發(fā)電機(jī)）。電站設(shè)計(jì)引用流量88 m3/s，設(shè)計(jì)年利用6 370 h，設(shè)計(jì)多年平均發(fā)電量11 214萬 kW·h。電站于1987年5月28日正式并網(wǎng)發(fā)電。

電站電氣主接線為發(fā)變組單元接線，35 kV母線為單母線接線方式，主變壓器為2×12 500 kVA的兩臺6.3 kV升至38.5 kV的升壓變壓器。

電站共有35 kV線路3條，其中35 kV合青線在江油三合變電站接入電網(wǎng)，為主要上網(wǎng)線路，35 kV合嶺青支線作為備用上網(wǎng)線路，35 kV青鐵線為直供線路。

35 kV青鐵線直供一座降壓變電站，該降壓站有主變?nèi)_，總?cè)萘?9 300 kVA，站內(nèi)有10 kV出線6回，其中903線路負(fù)荷為8 000 kVA、負(fù)荷性質(zhì)為冶煉電弧爐，908線路負(fù)荷為6 300 kVA，負(fù)荷性質(zhì)為冶煉電弧爐，905線路負(fù)荷為3 000 kVA，為穩(wěn)定負(fù)荷，907線路負(fù)荷2 000 kVA，為穩(wěn)定負(fù)荷，904線路負(fù)荷500 kVA，為穩(wěn)定負(fù)荷，909線路負(fù)荷500 kVA，為穩(wěn)定負(fù)荷。以上負(fù)荷部分安排錯(cuò)峰生產(chǎn)。

1.2電站自動(dòng)和保護(hù)裝置

①機(jī)組調(diào)速器為能達(dá)通用電氣公司W(wǎng)BST-A型微機(jī)步進(jìn)式水輪機(jī)調(diào)速器。

②機(jī)組勵(lì)磁裝置為湖北宜昌能達(dá)通用電氣股份合作公司MEC-21B2勵(lì)磁系統(tǒng)。

③發(fā)供電保護(hù)裝置原為繼電器式，近年更新為國電南自微機(jī)保護(hù)。

1.3保護(hù)配置

①發(fā)變組配有差動(dòng)保護(hù)、重瓦斯、復(fù)合電壓啟動(dòng)過電流、過電壓保護(hù)、過負(fù)荷保護(hù)、勵(lì)磁消失保護(hù)、單相接地保護(hù)、轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)。

②35 kV合青線配有方向電壓閉鎖限時(shí)電流速斷、過電流、單相接地、低周解列、低壓解列保護(hù)、其中低周解列整定為48.5 Hz、0.5 s，低壓解列整定為65 V、0.5 s。

③35 kV青鐵線配有過電流、速斷。

④降壓站主變配有差動(dòng)保護(hù)、電壓閉鎖限時(shí)電流速斷、過電流保護(hù)。

⑤降壓站10 kV出線配有過電流、速斷保護(hù)。

2發(fā)電廠解網(wǎng)后事故停電范圍擴(kuò)大問題的發(fā)現(xiàn)

電站在投產(chǎn)運(yùn)行后，因系統(tǒng)故障或雷電時(shí)，發(fā)電廠解網(wǎng)事故時(shí)有發(fā)生，特別是在汛期機(jī)組滿發(fā)并網(wǎng)并帶直供大用戶運(yùn)行時(shí)，遇系統(tǒng)故障或雷電合青線出口開關(guān)低周低壓解列保護(hù)動(dòng)作斷開，電站與系統(tǒng)解網(wǎng)，兩臺水輪發(fā)電機(jī)組的周波和機(jī)端電壓上升，周波大幅度上下變動(dòng)，此時(shí)為迅速穩(wěn)定周波和電壓，運(yùn)行值班人員立即手動(dòng)斷開青鐵線出口開關(guān)，兩機(jī)負(fù)荷基本甩至空載后并列運(yùn)行，此時(shí)兩機(jī)機(jī)端電壓上升至7 kV（額定6.3 kV）以上，手動(dòng)減勵(lì)，機(jī)組電壓降不下來，只有由運(yùn)行人員斷開發(fā)變組出口開關(guān)，使兩機(jī)解列運(yùn)行，造成直供區(qū)全部停電，有時(shí)出現(xiàn)運(yùn)行人員操作斷開機(jī)組滅磁開關(guān)或按下事故停機(jī)按鈕，造成機(jī)組事故停機(jī)，全廠停電。

3原因分析與處理

①發(fā)電廠與系統(tǒng)解網(wǎng)前，系統(tǒng)電壓和周波因電網(wǎng)短路、過載等原因出現(xiàn)下降，水輪發(fā)電機(jī)組調(diào)速器因周波下降而自動(dòng)調(diào)節(jié)增大導(dǎo)葉開度，增加機(jī)組出力。水輪發(fā)電機(jī)組勵(lì)磁裝置因系統(tǒng)電壓降低而自動(dòng)增加勵(lì)磁或強(qiáng)勵(lì)動(dòng)作，增大發(fā)電機(jī)組輸出無功，極力維持系統(tǒng)電壓在正常水平（因小水電站容量與系統(tǒng)相比太小，主要是增大無功輸出），當(dāng)系統(tǒng)周波和電壓降低達(dá)到上網(wǎng)線路合青線低周低壓保護(hù)整定值即周波48.5、電壓低于65 V時(shí)，保護(hù)在0.5 s內(nèi)作用于合青線出口開關(guān)動(dòng)作斷開，發(fā)電廠與系統(tǒng)解網(wǎng)。

②發(fā)電廠與系統(tǒng)解網(wǎng)后，兩臺水輪發(fā)電機(jī)組甩負(fù)荷，造成孤網(wǎng)周波、電壓上升，兩機(jī)單獨(dú)帶直供負(fù)荷運(yùn)行，此時(shí)因直供區(qū)大用戶負(fù)荷波動(dòng)過大，機(jī)組有無功調(diào)節(jié)頻繁，機(jī)組導(dǎo)漿葉大幅度變化，機(jī)組操作油壓不能保持穩(wěn)定，甚至?xí)霈F(xiàn)事故低油壓造成機(jī)組事故停機(jī)。此時(shí)，為確保機(jī)組安全，中控室運(yùn)行人員只能將青鐵線開關(guān)斷開，造成機(jī)組再次甩負(fù)荷，此時(shí)孤網(wǎng)內(nèi)消耗無功的變壓器、電動(dòng)機(jī)等設(shè)備均退出運(yùn)行，因此時(shí)兩臺發(fā)電機(jī)組仍并列運(yùn)行，機(jī)組勵(lì)磁裝置調(diào)節(jié)減磁有個(gè)過程，造成發(fā)電機(jī)組長時(shí)間過壓運(yùn)行。此時(shí)運(yùn)行操作人員只能手動(dòng)斷開任一臺發(fā)變組出口開關(guān)，兩機(jī)解列，再加上勵(lì)磁裝置空載限制動(dòng)作，使發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓迅速恢復(fù)正常。個(gè)別時(shí)候因機(jī)端電壓過高，手動(dòng)降不下來，操作人員人為斷開滅磁開關(guān)，電氣事故停機(jī)，造成全廠停電，停電范圍擴(kuò)大。

③總結(jié)發(fā)現(xiàn)，發(fā)電廠出現(xiàn)解網(wǎng)事故時(shí)大多會出現(xiàn)系統(tǒng)低周低壓的現(xiàn)象，合青線的低周低壓解列保護(hù)動(dòng)作的頻次高，因合青線低周低壓保護(hù)動(dòng)作時(shí)間只有0.5 s，運(yùn)行值班人員在事故時(shí)根本無法及時(shí)反應(yīng)，就出現(xiàn)發(fā)電廠與系統(tǒng)解網(wǎng)后帶大直供用戶孤網(wǎng)運(yùn)行的情況，此時(shí)機(jī)組有無功調(diào)節(jié)頻繁，無法維持運(yùn)行，后期人為干預(yù)斷開所有直供用戶，又造成直供區(qū)全部停電，機(jī)組電壓升高，甚至停機(jī)、最終出現(xiàn)全廠停電的事故擴(kuò)大情況。

為此，我們決定在降壓站增設(shè)低周低壓保護(hù)裝置，作用于直供大用戶出口開關(guān)斷開，具體設(shè)置時(shí)將低周保護(hù)定值調(diào)為48.8 Hz、動(dòng)作時(shí)間整定為0.3 s，低壓保護(hù)定值調(diào)為74 V，動(dòng)作時(shí)間0.3 s。通過以上整定，確保在合青線低周低壓解列保護(hù)動(dòng)作解網(wǎng)前，此保護(hù)裝置自動(dòng)將大用戶開關(guān)斷開，使發(fā)電廠解網(wǎng)后水輪發(fā)電機(jī)組只帶電動(dòng)機(jī)、中頻爐等穩(wěn)定負(fù)荷運(yùn)行，發(fā)電機(jī)組的頻率和電壓迅速穩(wěn)定，發(fā)供電持續(xù)進(jìn)行。經(jīng)實(shí)踐，電廠再出現(xiàn)與系統(tǒng)低周低壓解網(wǎng)事故時(shí)，發(fā)電機(jī)組很快恢復(fù)周波、電壓穩(wěn)定，確保了發(fā)供電設(shè)備的安全，減少了停電范圍。

4發(fā)電廠解網(wǎng)事故后停電范圍擴(kuò)大問題的處理意義

該問題處理前，只要出現(xiàn)發(fā)電廠與系統(tǒng)解網(wǎng)的事故，就會出現(xiàn)機(jī)組孤網(wǎng)運(yùn)行無法穩(wěn)定、導(dǎo)漿葉調(diào)節(jié)頻繁，直供區(qū)全部停電、機(jī)組過壓、甚至機(jī)組事故停機(jī)、全廠停電的后果，延長了發(fā)供電恢復(fù)的時(shí)間，造成設(shè)備故障和發(fā)供電損失。

此類事故處理經(jīng)濟(jì)實(shí)用（只需在降壓站增加一只低周率繼電器、一只低電壓繼電器，總費(fèi)用不到4 000元，有帶低周低壓功能微機(jī)保護(hù)的可直接整定即可），實(shí)際運(yùn)行效果很好，有利于發(fā)電廠在與系統(tǒng)解網(wǎng)事故后的及時(shí)恢復(fù)，確保發(fā)電廠和直供區(qū)的安全可靠運(yùn)行。

通過增設(shè)降壓站低周低壓裝置或功能，提高了發(fā)電廠事故應(yīng)急處理的能力，確保了發(fā)供電設(shè)備的安全運(yùn)行。

5結(jié)語

本文意在與同行分享有直供區(qū)的小水電廠在與大網(wǎng)解列后，確保發(fā)電廠孤網(wǎng)運(yùn)行安全問題的處理經(jīng)驗(yàn)，共同探討水電站機(jī)組運(yùn)行中出現(xiàn)問題的解決方法。

參考文獻(xiàn)：

[1] 曾培強(qiáng),張尤君.黃埔發(fā)電廠在電網(wǎng)停電事故時(shí)應(yīng)對方法的探討[J].廣東電力,2004,(3).

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