淺析婁底電網(wǎng)的三道防線建設(shè)

牛瑞馨

（國網(wǎng)湖南省電力有限公司婁底供電分公司 湖南婁底 417000）

1 電網(wǎng)的三道防線

為滿足電網(wǎng)的三級(jí)安全標(biāo)準(zhǔn)，首先需要建設(shè)一個(gè)結(jié)構(gòu)合理的電網(wǎng)網(wǎng)架，然后按“三道防線”來規(guī)劃和配置電網(wǎng)，按“三道防線”的原則來進(jìn)行調(diào)度管理。三道防線的概念很清晰、明確，易于操作實(shí)施。

電力系統(tǒng)的三道防線為：

（1）當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生概率比較高且常見的單一故障時(shí)，電網(wǎng)應(yīng)當(dāng)保持穩(wěn)定運(yùn)行，且不中斷對(duì)用戶的供電。

（2）當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生概率較低的單一嚴(yán)重故障時(shí)，電力系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)保持穩(wěn)定運(yùn)行，但允許損失部分負(fù)荷。

（3）當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生罕見的多重故障時(shí)，電力系統(tǒng)可能不能保持穩(wěn)定，但是必須有預(yù)定的措施縮小故障范圍和縮短故障時(shí)間。

下面結(jié)合婁底電網(wǎng)的實(shí)際情況，對(duì)這三道防線進(jìn)行具體分析。

2 婁底電網(wǎng)的三道防線建設(shè)

2.1 安全穩(wěn)定第一道防線

對(duì)比較常見的單一故障，比如當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生瞬時(shí)性接地故障時(shí)，此時(shí)就需要電網(wǎng)配置繼電保護(hù)裝置來快速的切除故障，使得電網(wǎng)即使發(fā)生了故障也能夠保持穩(wěn)定運(yùn)行和負(fù)荷的正常供電，這就是電網(wǎng)的第一道防線。這道防線主要由系統(tǒng)的一次設(shè)施、繼電保護(hù)設(shè)備和安全自動(dòng)裝置動(dòng)作來完成，需要繼電保護(hù)動(dòng)作正確，或者選用快速動(dòng)作的保護(hù)設(shè)備和開關(guān)設(shè)備。這道防線是系統(tǒng)安全性能的基本要求[1]。

2.1.1 線路保護(hù)

線路運(yùn)行一般都配置了保護(hù)設(shè)備，只有配置了這些保護(hù)設(shè)備，才能夠保證當(dāng)保護(hù)范圍內(nèi)的元件發(fā)生故障時(shí)，繼電保護(hù)設(shè)備可以快速、有選擇性的切除故障，保證電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行。

目前，婁底地區(qū)的所有的220kV線路和部分110kV線路保護(hù)實(shí)現(xiàn)了光差保護(hù)，動(dòng)作可靠，可實(shí)現(xiàn)全線快速保護(hù)。如220kV銻鋼線故障，在差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作下，銻都變銻鋼線612斷路器和冷鋼II站銻鋼線604斷路器跳閘，防止故障的蔓延。對(duì)于110kV線路，也配置了距離保護(hù)和過流保護(hù)。

2.1.2 自動(dòng)重合閘

若要系統(tǒng)穩(wěn)定，需要選用正確的重合閘方式和正確整定重合閘時(shí)間。因?yàn)榫€路上發(fā)生的故障大多是瞬時(shí)性，當(dāng)線路上的繼電保護(hù)裝置動(dòng)作后，把故障線路的斷路器斷開，故障點(diǎn)的絕緣水平可自行恢復(fù)，故障隨即消失。此時(shí)，如果把斷開的線路斷路器重新合上，就能夠恢復(fù)正常的供電。采用重合閘可以大大提高供電的可靠性，減少線路停電的次數(shù)。

婁底的110kV線路大部分都裝設(shè)了重合閘裝置，當(dāng)線路發(fā)生瞬時(shí)故障時(shí)，重合閘裝置動(dòng)作，提高婁底電網(wǎng)供電的可靠性。婁底電網(wǎng)的重合閘配置的原則為：帶光差保護(hù)的110kV線路兩側(cè)重合閘一般都應(yīng)該投入，110kV有進(jìn)線備自投的變電站，主供電源負(fù)荷側(cè)線路保護(hù)重合閘退出，在備自投退出時(shí)投入。

2.1.3 備自投

備動(dòng)電源自動(dòng)投入裝置是當(dāng)工作電源因故障斷開以后，能自動(dòng)而迅速地將備用電源投入到工作或?qū)⒂脩羟袚Q到備用電源上去，從而使用戶不至于被停電的一種自動(dòng)裝置，簡稱備自投裝置[2]。

婁底電網(wǎng)的大部分變電站都裝設(shè)了備自投，如斗笠山變電站。由于斗笠山變電站承擔(dān)著向斗笠山煤業(yè)公司供電的重要任務(wù)，所以其中斷供電會(huì)有可能造成煤礦穿水和井下瓦斯升高，將對(duì)礦井、人身安全、周邊社會(huì)治安造成影響。保證斗笠山變電站的可靠供電非常重要。斗笠山變備自投投入，當(dāng)群斗線故障時(shí)，豹斗線在備自投的作用下自動(dòng)投入，能夠保證斗笠山變110kV不失壓，從而保證了對(duì)斗笠山煤礦的正常供電。

2.1.4 無功補(bǔ)償裝置

婁底電網(wǎng)配置了無功補(bǔ)償裝置和調(diào)壓自動(dòng)投切裝置。電容器和電抗器等這些無功補(bǔ)償裝置能夠根據(jù)電網(wǎng)電壓的情況實(shí)現(xiàn)自動(dòng)投切。

電網(wǎng)的無功功率的管理實(shí)行統(tǒng)一調(diào)度，分級(jí)管理的原則。無功補(bǔ)償裝置在電力供電系統(tǒng)中有著非常重要的作用，它能夠提高電網(wǎng)的功率因數(shù)，降低供電變壓器及輸電線路的損耗，提高供電效率，改善供電環(huán)境。

2.2 安全穩(wěn)定第二道防線

當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生概率比較低但性質(zhì)比較嚴(yán)重的故障時(shí)，需要電網(wǎng)能夠保持穩(wěn)定，但允許損失部分負(fù)荷。例如當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生三相短路故障時(shí)，需要電網(wǎng)可以穩(wěn)定運(yùn)行，可以有部分負(fù)荷損失，如果電網(wǎng)在發(fā)生此種類型故障時(shí)，不能穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，就必須采取一定的措施，例如切機(jī)切負(fù)荷等，此時(shí)就需要自動(dòng)切機(jī)裝置和自動(dòng)切負(fù)荷裝置等這些穩(wěn)定控制裝置來發(fā)揮作用。這些裝置可以根據(jù)故障發(fā)生的嚴(yán)重程度和對(duì)電網(wǎng)的影響進(jìn)行選擇性動(dòng)作。

2.2.1 高周切機(jī)裝置

高周切機(jī)裝置可以在電網(wǎng)發(fā)生故障造成功率過剩引起電壓或者頻率升高時(shí)能夠自動(dòng)切除部分機(jī)組，使系統(tǒng)的電壓和頻率迅速恢復(fù)到允許范圍內(nèi)，滿足電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的裝置。

筱溪電站裝設(shè)有高周切機(jī)裝置，型號(hào)為WYP-1/A，低頻啟動(dòng)定值為49.5Hz，高頻啟動(dòng)定值為50.5Hz。當(dāng)電網(wǎng)頻率達(dá)到啟動(dòng)定值時(shí)，該裝置動(dòng)作，切除該電網(wǎng)上的部分送入電源（如發(fā)電機(jī)和送入的電能的輸電線路）。

2.2.2 調(diào)度員事故處理

當(dāng)電網(wǎng)出現(xiàn)影響安全穩(wěn)定運(yùn)行的嚴(yán)重故障時(shí)，調(diào)度員應(yīng)當(dāng)立即采取措施來保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，調(diào)度員對(duì)事故的正確判斷和正確處理是杜絕事故擴(kuò)大的重要因素。

2.3 安全穩(wěn)定第三道防線

當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生比較嚴(yán)重的多重故障時(shí)，可能出現(xiàn)大面積停電事故，電網(wǎng)可能會(huì)失去穩(wěn)定，這就要采取預(yù)防措施，比如采取失步解列裝置將電網(wǎng)解列，然后由頻率緊急控制裝置和電壓緊急控制裝置來保證解列后的電網(wǎng)功率平衡，防止線路或者機(jī)組的連鎖跳閘，避免多重故障發(fā)生的連鎖反應(yīng)造成系統(tǒng)崩潰，這是至關(guān)重要的一道防線。

低頻低壓解列裝置：

在電網(wǎng)中需要裝設(shè)低頻、低壓解列裝置，避免當(dāng)大電源切除后可引起發(fā)供電功率嚴(yán)重不平衡，造成頻率或電壓降低。低頻、低壓解列裝置可以使解列后的局部電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，保證對(duì)重要等級(jí)用戶的供電可靠性。

筱溪電站裝設(shè)有低周解列裝置，型號(hào)為WYP-1/C，它通過測(cè)量系統(tǒng)頻率分級(jí)解列機(jī)組以保證電力系統(tǒng)的功率缺額在最小程度，而不至于出線系統(tǒng)崩潰事故，維護(hù)系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性和安全性。筱溪電站的低頻啟動(dòng)定值為49.5Hz，共有五輪切除過程。頻率第一輪動(dòng)作定值為49Hz，當(dāng)裝置安裝處的頻率低于此值時(shí)，自動(dòng)切除第一輪負(fù)荷，當(dāng)頻率下降較快時(shí)，還能夠按df/dt加速切除負(fù)荷，在切除第一輪的同時(shí)，加速切第二、三輪，盡早制止頻率下降。婁底電網(wǎng)的低頻減載裝置運(yùn)行管理中存在著一定困難，低頻減載裝置的運(yùn)行管理需進(jìn)一步加強(qiáng)。特別是要加強(qiáng)對(duì)大中用戶低頻減載裝置的管理，保證在電網(wǎng)事故時(shí)，低頻減載能可靠動(dòng)作，能切到負(fù)荷。

3 總結(jié)

電力系統(tǒng)的三道防線之間是相互銜接，在處理的故障形式上也有相互交叉。在電力供應(yīng)對(duì)國民經(jīng)濟(jì)及社會(huì)生活重要性日益凸現(xiàn)的今天，應(yīng)該進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)電網(wǎng)穩(wěn)定問題的研究，協(xié)調(diào)安全穩(wěn)定三道防線在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用，盡量避免電網(wǎng)穩(wěn)定破壞及大面積停電事故的發(fā)生，同時(shí)做好大面積停電事故發(fā)生后的“黑啟動(dòng)”及恢復(fù)方案。對(duì)于地區(qū)電力部門來說，最重要的是要做到未雨綢繆，切實(shí)加強(qiáng)繼電保護(hù)及安全自動(dòng)裝置及其通信通道的運(yùn)行維護(hù)工作，使其始終處于良好狀態(tài)，隨時(shí)準(zhǔn)備應(yīng)付可能發(fā)生的電網(wǎng)事故。

作為調(diào)度工作人員，為保證婁底電網(wǎng)安全、穩(wěn)定的運(yùn)行，應(yīng)該堅(jiān)持以下幾個(gè)原則：①須始終把電網(wǎng)安全放在首位；②加強(qiáng)電網(wǎng)運(yùn)行分析，提高電網(wǎng)安全運(yùn)行水平；③加強(qiáng)事故處理能力，及時(shí)編制各類應(yīng)急預(yù)案。