淺議地區(qū)電網(wǎng)小型水電站并網(wǎng)操作

胡德春

摘要：本文介紹了小型水電站在并入地區(qū)電網(wǎng)時(shí)的影響和特點(diǎn)，分析了具體的操作措施，并根據(jù)故障解列的不同，闡明了不同情況下并網(wǎng)操作的不同注意事項(xiàng)，希望對(duì)相關(guān)工作的優(yōu)化有正面意義。

關(guān)鍵詞：地區(qū)電網(wǎng)；小型水電站；并網(wǎng)

多源型電網(wǎng)在我國(guó)的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略背景下得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，在這類電網(wǎng)中，小型水電站是非常重要的一類供電源。這些電源雖然穩(wěn)定性和供電能力有限，但在緩解供電壓力方面有很好的效果，因此小型水電站的并網(wǎng)操作方法具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

一、小型水電站的并網(wǎng)操作特征

（一）從主變壓器看小型水電站的并網(wǎng)操作特征

小型水電站實(shí)行并網(wǎng)操作后會(huì)受到主電網(wǎng)的反向影響，尤其是主電網(wǎng)故障時(shí)，小型水電站會(huì)為了避免被難以負(fù)擔(dān)的供電負(fù)荷拖垮而自行解列。解列發(fā)生后，相當(dāng)于地區(qū)電網(wǎng)缺失了一個(gè)電源點(diǎn)，主變壓器負(fù)荷上升，有過(guò)載的危險(xiǎn)。

（二）從線路重合閘看小型水電站的并網(wǎng)操作特征

因?yàn)樾⌒退娬咀缘貐^(qū)電網(wǎng)解列后，有并網(wǎng)不同期的可能，這時(shí)會(huì)對(duì)發(fā)電機(jī)組、主電網(wǎng)都產(chǎn)生非常大的沖擊，所以有并網(wǎng)操作需求的小型水電站要配置線路重合閘。一旦解列發(fā)生，主網(wǎng)側(cè)與并網(wǎng)側(cè)的開(kāi)關(guān)重合閘都要保持停用。

（三）從解列點(diǎn)調(diào)度看小型水電站的并網(wǎng)操作特征

為了盡可能提高小型水電站在解列之后的運(yùn)行能力，故障的解列點(diǎn)需要選在兩側(cè)功率的平衡之處。但在實(shí)際選擇時(shí)，因?yàn)槭艿蕉喾矫娴南拗疲酝ǔ⒉⒕W(wǎng)聯(lián)絡(luò)線的出口開(kāi)關(guān)選為解列點(diǎn)。

二、小型水電站的并網(wǎng)操作措施

小型水電站要滿足以下三個(gè)條件才能進(jìn)行并網(wǎng)，第一個(gè)條件是電壓條件，在并列開(kāi)關(guān)的兩側(cè)，電壓必須保持大小一致；第二個(gè)條件是頻率條件，在并列開(kāi)關(guān)的兩側(cè)，頻率也要保證相等；第三個(gè)條件是相位與相序條件，在并列開(kāi)關(guān)的兩側(cè)，相位與相序必須完全一致[1]?；谏显V條件，在針對(duì)小型水電站進(jìn)行并網(wǎng)操作時(shí)，要把送電集中在主電網(wǎng)側(cè)，并網(wǎng)并列則于水電站側(cè)進(jìn)行，需要使用檢同期并列裝置。具體方法有如下兩種：

（一）通過(guò)自同期并列實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)操作

這種并網(wǎng)操作法的最大特點(diǎn)在于發(fā)電機(jī)在并網(wǎng)時(shí)并未加上勵(lì)磁。具體來(lái)說(shuō)，只需要調(diào)控發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，等轉(zhuǎn)速與同步轉(zhuǎn)速大致相同時(shí)直接將開(kāi)關(guān)閉合，這樣就能迅速完成并網(wǎng)。從操作方法可知，這種并網(wǎng)方法的過(guò)程極短，操作也非常簡(jiǎn)單，所以具有很高的便捷性優(yōu)勢(shì)。但另一方面，由于發(fā)電機(jī)沒(méi)有進(jìn)行勵(lì)磁操作，所以并網(wǎng)時(shí)會(huì)有很高的無(wú)功電流被從系統(tǒng)內(nèi)吸走，系統(tǒng)電壓會(huì)在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生較大的降低，而且在合閘的一瞬間會(huì)產(chǎn)生很大的沖擊電流，對(duì)設(shè)備壽命有不良影響。因此，綜合該方法的優(yōu)缺點(diǎn)，通常只在應(yīng)急并網(wǎng)時(shí)使用自同期并列法，實(shí)際工程中仍以準(zhǔn)同期并列法的應(yīng)用居多。

（二）通過(guò)準(zhǔn)同期并列實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)操作

與自同期并列法不同，準(zhǔn)同期并列法會(huì)先為發(fā)電機(jī)提供勵(lì)磁，合閘前需要調(diào)控的參數(shù)也不只是轉(zhuǎn)數(shù)。具體來(lái)說(shuō)，要同時(shí)觀察并列點(diǎn)處的發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)側(cè)，確保電壓、頻率、相位三項(xiàng)參數(shù)都達(dá)到大致一致的水準(zhǔn)，然后才能進(jìn)行斷路器的合閘操作[2]。因此，從操作步驟上來(lái)看，準(zhǔn)同期并列法比自同期并列法復(fù)雜得多，不只要進(jìn)行勵(lì)磁處理，而且調(diào)控參數(shù)也大大增加了，必要的并網(wǎng)操作時(shí)間被迫延長(zhǎng)。但從另一方面來(lái)看，準(zhǔn)同期并列法極大地抑制了無(wú)功電流被吸引起的系統(tǒng)電壓降低現(xiàn)象，而且由于同時(shí)比照三項(xiàng)參數(shù)，并網(wǎng)差異更小，合閘瞬間產(chǎn)生的沖擊電流被削弱，無(wú)論是系統(tǒng)還是發(fā)電機(jī)都不會(huì)受到太大的沖擊影響。因此，準(zhǔn)同期并列法在沒(méi)有時(shí)限要求的常規(guī)并網(wǎng)操作上更為適用。此外，近些年來(lái)自動(dòng)技術(shù)得到了普遍應(yīng)用，準(zhǔn)同期并列法的自動(dòng)化運(yùn)作得以實(shí)現(xiàn)，與手動(dòng)操作相比，自動(dòng)化操作對(duì)電壓、頻率、相位這三項(xiàng)參數(shù)的操控更精確，進(jìn)一步提高了準(zhǔn)同期并網(wǎng)的應(yīng)用能效。

三、小型水電站的恢復(fù)并網(wǎng)操作

在地區(qū)電網(wǎng)中，小型水電站是一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的區(qū)塊，因此即使完成了并網(wǎng)操作也有發(fā)生故障解列的可能，這時(shí)就需要進(jìn)行恢復(fù)并網(wǎng)操作。由于小型水電站產(chǎn)生故障解列的原因有三種，三種故障分別來(lái)自于水電站機(jī)組、主網(wǎng)與并網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線，故障源各不相同，恢復(fù)并網(wǎng)操作的具體方法也各異，所以在選擇恢復(fù)并網(wǎng)操作的具體措施前，要先根據(jù)保護(hù)動(dòng)作信息等情報(bào)判斷故障原因。

（一）針對(duì)水電站機(jī)組故障的恢復(fù)并網(wǎng)操作措施

由于該故障的產(chǎn)生源是水電站的機(jī)組，而機(jī)組的故障檢修工作已經(jīng)超過(guò)并網(wǎng)操作人員的可處理范疇，所以一旦確定解列產(chǎn)生的原因是這種故障，電站有必要先考察匯總機(jī)組情況，并向調(diào)度中心進(jìn)行匯報(bào)，同時(shí)提出對(duì)機(jī)組的檢修處理要求，機(jī)組故障完全排除后，需要就恢復(fù)并網(wǎng)操作向調(diào)度中心提出申請(qǐng)。此外，在恢復(fù)并網(wǎng)前，有必要檢查并網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線，確認(rèn)線路的完整性與可運(yùn)行性[3]。之后只需操作水電站內(nèi)部的并網(wǎng)開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)恢復(fù)并網(wǎng)即可，但該開(kāi)關(guān)要保證安有同期并列裝置。

（二）針對(duì)主網(wǎng)故障的恢復(fù)并網(wǎng)操作措施

與水電站機(jī)組故障類似，主網(wǎng)故障導(dǎo)致的水電站解列現(xiàn)象也要等故障源被處理完畢后才能恢復(fù)并網(wǎng)。需要注意的是，對(duì)地區(qū)電網(wǎng)來(lái)說(shuō)，主網(wǎng)故障的排除與修復(fù)往往需要花費(fèi)較長(zhǎng)的時(shí)間，所以該類故障下恢復(fù)并網(wǎng)操作往往要等待較長(zhǎng)的時(shí)間才能執(zhí)行。具體來(lái)說(shuō)，要先對(duì)并網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線加以確認(rèn)，保證其兩側(cè)的開(kāi)關(guān)狀態(tài)均為熱備用狀態(tài)，然后才能打開(kāi)主網(wǎng)側(cè)的開(kāi)關(guān)，水電站側(cè)的同期并網(wǎng)操作應(yīng)最后進(jìn)行。

（三）針對(duì)并網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線故障的恢復(fù)并網(wǎng)操作措施

并網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線故障導(dǎo)致的水電站解列在三種故障中是發(fā)生頻率最高的，因?yàn)槭┕?、雷雨、大風(fēng)等因素都有可能誘發(fā)并網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線故障。因此，無(wú)論是水電機(jī)組的故障還是主網(wǎng)的故障，在排除完成后往往還要再進(jìn)行一次針對(duì)并網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線的故障排查。并網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線的故障排除后，需要先進(jìn)行試送操作，該操作自主網(wǎng)側(cè)進(jìn)行，具體操作是針對(duì)并網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線的開(kāi)關(guān)進(jìn)行試送，同時(shí)檢測(cè)沖擊線路，確保沒(méi)有問(wèn)題后才能轉(zhuǎn)移到水電站側(cè)進(jìn)行恢復(fù)并網(wǎng)操作，并網(wǎng)同樣利用檢同期并列裝置進(jìn)行[4]。

結(jié)語(yǔ)：

總體來(lái)說(shuō)，小型水電站的并網(wǎng)需要視故障解列發(fā)生的頻率多次進(jìn)行，因此必須提高并網(wǎng)措施的適性，保證并網(wǎng)能效，避免多次并網(wǎng)的積累導(dǎo)致過(guò)大的供電損失或設(shè)備壽命損耗。由此可知，并網(wǎng)的具體措施要根據(jù)實(shí)際并網(wǎng)條件謹(jǐn)慎選擇。

參考文獻(xiàn)：

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[2]李堅(jiān).電網(wǎng)運(yùn)行及調(diào)度技術(shù)問(wèn)答[M].北京：中國(guó)電力出版社，2004.

[3]袁志剛，何享鴻，李湘琪.一起小型水電站非同期并網(wǎng)事故的分析及處理[J].湖南水利水電，2007（12）.

[4]任治富，張華.淺談千陽(yáng)縣小型水電站并網(wǎng)后無(wú)功不足[J].陜西水利，2013（1）.