斯震波，王 平

（1.嵊州市艇湖樞紐開發(fā)有限公司，浙江 嵊州 312400；2.嵊州市水利水電局，浙江 嵊州 312400）

1 嵊州市小水電并網(wǎng)的弊端

嵊州市的小水電站分布廣泛，數(shù)量眾多，現(xiàn)有并網(wǎng)的農(nóng)村水電站120余座，大部分建造時間較早，僅配有常規(guī)簡單繼電保護(hù)裝置。除了幾座裝機容量1000KW以上的電站采用專線并網(wǎng)外，其余容量不大的電站均在附近的10KV農(nóng)村供電線路上T接并網(wǎng),因線路開關(guān)跳閘無法及時響應(yīng)而造成孤網(wǎng)運行的狀況時有發(fā)生。

小水電在發(fā)供電混合線路上并網(wǎng)的優(yōu)點是節(jié)約了線路和變電所投資，使上網(wǎng)電量在本線路就近消化，避免了長距離、大負(fù)荷迂回輸電，減小了線路損耗。但小水電在發(fā)供電混合線路上并網(wǎng)的弊端也不容忽視。

（1）斷路器跳閘停電的機率較高。農(nóng)村10KV線路一般路徑較長、分支多，設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)低，可靠性不高，而且線路經(jīng)過地段地形復(fù)雜，樹木毛竹較多，在臺風(fēng)、冰凍等異常天氣下，常易發(fā)生短路和斷線接地的故障，因此變電所出線斷路器故障跳閘停電的機率較高。

（2）用戶用電質(zhì)量及安全性造成極大影響。隨著農(nóng)村經(jīng)濟的發(fā)展，小型加工設(shè)備和家電擁有量大大增加，用電戶對用電質(zhì)量、可靠性的要求也隨之提高。當(dāng)變電所出線開關(guān)或線路中段的分支開關(guān)跳閘時（或高壓跌開式熔斷器熔斷），有可能出現(xiàn)正在并網(wǎng)運行的小水電帶著本線路負(fù)荷進(jìn)入孤網(wǎng)運行的異常狀況。此時若本線路發(fā)電與用電功率相差懸殊，正在運行的水輪發(fā)電機組會產(chǎn)生嚴(yán)重過壓、過頻或欠壓、低頻，機組有關(guān)繼電保護(hù)就會動作跳閘、關(guān)機，本線路馬上停電；若此時小水電上網(wǎng)功率與用電負(fù)荷相差不多，由于電站繼電保護(hù)配置較為簡單，雖線路已與電網(wǎng)解列，但電壓和頻率已偏離額定值較多，發(fā)電機的電流和電壓參數(shù)可能達(dá)不到過電流、過電壓或失壓脫扣等保護(hù)的動作整定值，發(fā)電機出口斷路器不會跳閘，如值班人員不能及時發(fā)現(xiàn)則會使一座或幾座小水電以孤網(wǎng)形式在較長的時間內(nèi)維持異常運行狀態(tài)，對孤網(wǎng)線路內(nèi)用戶的用電質(zhì)量及安全性將造成極大的影響。2011年，嵊州市內(nèi)某山區(qū)鄉(xiāng)鎮(zhèn)輸電線路就曾因變電所開關(guān)意外跳閘和檢修需要拉開分支開關(guān)后，線路內(nèi)正并網(wǎng)運行的幾座小水電站未及時跳閘停機，發(fā)生了二起較長時間的孤網(wǎng)運行事件。在此期間，因線路電壓、頻率異常，很多戶家庭正在使用的電視、冰箱等電器損壞，造成了較大的經(jīng)濟損失。

2 小水電孤網(wǎng)長時運行危害及原因分析

非經(jīng)電力調(diào)度安排，一條輸電線路以孤網(wǎng)的方式長時運行不僅違反并網(wǎng)協(xié)議，還會對供電可靠性和線路檢修作業(yè)帶來較大的危害：一是變電所的出線斷路器不能迅速重合閘恢復(fù)送電（此時線路與電網(wǎng)的頻差、壓差較大，線路重合閘裝置的檢同期無法滿足要求），降低了線路的供電可靠性；二是由于小水電站的自動調(diào)壓、調(diào)頻裝置性能較差或沒有自動調(diào)壓、調(diào)頻裝置，使得孤網(wǎng)運行的線路電能質(zhì)量差（電壓、頻率過高、過低），可能造成用戶電氣設(shè)備損壞；三是可能危及線路檢修工作人員的生命安全。

單機容量小于500kW、發(fā)電機電壓為400V的農(nóng)村小水電，配置的繼電保護(hù)和自動裝置一般都較為簡單，發(fā)電機的常規(guī)保護(hù)有：過電流、過電壓保護(hù)，以及斷路器本身的電磁瞬時脫扣、失壓脫扣和熱繼電器的過載保護(hù)。而500kVa及以下容量的升壓變壓器保護(hù)更為簡單，一般只有高壓跌開式熔斷器（稍大一點電站的裝有戶外柱上式油開關(guān)或真空斷路器），小型水輪機的導(dǎo)葉（或噴針、折向器）控制一般為手動或手電二用的調(diào)速器。配有簡單保護(hù)裝置的電站對于常見的相間短路或甩負(fù)荷過電壓故障，能夠可靠動作自動跳閘、關(guān)機，但對帶近區(qū)負(fù)荷孤網(wǎng)運行的異常狀態(tài)監(jiān)測精度不夠，不能可靠動作跳閘關(guān)機。

要避免小水電站孤網(wǎng)運行的異常狀態(tài)，根據(jù)當(dāng)前的條件，幾百千瓦裝機的小水電都改用專線并網(wǎng)存在一定困難。因此供電部門應(yīng)在線路計劃停電時提前通知電站停機，同時針對小水電較多的線路，供電部門要求小水電采取相應(yīng)技術(shù)措施避免孤網(wǎng)運行，并加強監(jiān)測停機保護(hù)裝置的研究與應(yīng)用。

3 嵊州市小水電孤網(wǎng)運行的鑒別及監(jiān)測

3.1 鑒別方法

小水電管理單位經(jīng)過專題調(diào)查分析，最終確定采用經(jīng)濟實用且簡單的頻率監(jiān)測技術(shù)對小水電孤網(wǎng)運行狀態(tài)進(jìn)行鑒別。

我國大電網(wǎng)頻率標(biāo)準(zhǔn)是：正常時50±0.2HZ，發(fā)生障礙時50±0.5HZ不超過15分鐘，事故時50±1.0HZ，不超過15分鐘。實際上當(dāng)前電網(wǎng)的頻率是非常穩(wěn)定的，一般不會超過50±0.5HZ的范圍。在混合線路上并網(wǎng)的小水電站一般只裝有手電兩用調(diào)速器，沒有性能良好的自動調(diào)頻裝置（自動調(diào)速器），機組轉(zhuǎn)動慣量很小，與電網(wǎng)解列變?yōu)楣戮W(wǎng)運行后，線路的供電頻率波動勢必會超出50±2HZ的范圍。因此可將線路頻率偏差大小作為判斷電站選擇大網(wǎng)并列或孤網(wǎng)運行的依據(jù)，線路供電頻率一旦超出設(shè)定范圍，頻率監(jiān)測裝置即能發(fā)出跳閘停機信號，警示電站進(jìn)入孤網(wǎng)狀況并及時處理。

電站頻率監(jiān)測裝置應(yīng)安裝在發(fā)電機的出口斷路器（同期點）的電網(wǎng)側(cè)（升壓變壓器的低壓側(cè)），不能裝在主斷路器的發(fā)電機側(cè)。因尚未并網(wǎng)的發(fā)電機頻率變化幅度很大，并且有可能出現(xiàn)在電網(wǎng)停電、斷路器分閘后需單機孤立運行提供廠用電的特殊運行狀況，如安裝在主斷路器發(fā)電機側(cè)將使頻率監(jiān)測裝置頻繁動作，導(dǎo)致廠用自供無法投入。

3.2 監(jiān)測裝置的選擇

當(dāng)前有許多頻率監(jiān)測裝置可供選擇：一是采用常規(guī)的高頻率繼電器BGZ、BDZ低頻率繼電器（安裝要求較高、需現(xiàn)場頻率校驗整定），二是LU-70智能測速測長儀（面板需開孔、整定較為復(fù)雜），三是S2FMR1欠過頻率保護(hù)繼電器（現(xiàn)場接線方便、頻率整定簡單、但整定值為整數(shù)、每2HZ為一個級差），四是STK-W-3型微電腦控制器（頻率偏差值廠家已設(shè)定、價格較高、面板需開孔體積大、但功能較多）。

當(dāng)前已安裝使用較多的是STK-W-3型微電腦控制器，在機組并網(wǎng)后，將運行方式設(shè)定為“并網(wǎng)1”，一旦電網(wǎng)頻率波動超出49～51HZ，或“并網(wǎng)2”，頻率波動范圍超出48～52HZ時，即能發(fā)出分閘信號，解列停機。該裝置還有自動電動調(diào)頻并網(wǎng)的功能（此功能只有在調(diào)頻運行方式和同期功能的設(shè)定時才有）。另外本市有個別電站已安裝有智能測速/測長儀和S2FMR1欠過頻率保護(hù)繼電器、高低周頻率繼電器，均可實現(xiàn)頻率監(jiān)測功能。

對于報廢重建的小水電站以及新建水電站，嵊州市要求普及安裝頻率監(jiān)測裝置，對于在混合線上并網(wǎng)的運行多年的老電站，按照安裝接線簡單（不需面板開孔）、現(xiàn)場整定方便、體積小、投資省的原則，市供電和水利部門聯(lián)合幾條山區(qū)10kV混合線路上并網(wǎng)的老電站試用S2FMR1欠過頻率保護(hù)繼電器。待試用成熟后，計劃在混合線路上并網(wǎng)的小水電站中推廣應(yīng)用，以杜絕小水電孤網(wǎng)運行的異常狀態(tài)，確保供電線路和小水電站的安全運行。當(dāng)然對于在混合線路上并網(wǎng)，又裝有自動調(diào)速器的電站，此法不一定可行，應(yīng)另作處理。

4 結(jié)論

對于沒有專線接入電網(wǎng)的農(nóng)村小水電站，為防止線路跳閘后產(chǎn)生孤網(wǎng)運行并不能自行檢測和動作的不利情況，在電站出口加裝頻率測量裝置實現(xiàn)鑒別和控制是一種投資較少，簡單、有效的保護(hù)措施，在現(xiàn)階段的試用中起到了較好的效果，具有一定推廣價值。

[1]國家電力監(jiān)管委員會,《電網(wǎng)運行規(guī)則》[Z], 2007(1).1:3.

[2]寧仕穎. 小水電存在的問題及其發(fā)電機并網(wǎng)運行的狀態(tài)分析[J], 今日科苑, 2010(14): 57.

[3]吳賽男, 許德志, 周雙, 隋欣, 廖文根. 關(guān)于“十二五”期間新農(nóng)村電氣化縣建設(shè)和農(nóng)村水電配套電網(wǎng)改造工程建設(shè)的幾點建議[J]. 小水電, 2011(6): 28-30.