清新县是在1988年8月成立清远市从原清远县分出来的一个县, 位于粤北山区水力资源比较丰富。建市分区时清新县小水电站共有46宗, 装机容量为35000k W。当时各山区镇供电主要由各小水电站发电机组发电, 经升压变压器将电压升至10k V供给各自镇内农网负荷。各镇自成独立供电小区, 属镇水电所管。随着电网逐步建设发展壮大, 及农网一、二期改造工程的实施当地的供电由建设初期的以小水电供电为主转为以110k V电网为主网架, 10k V电网为骨干网架的电网, 电能质量、供电可靠性得到了极大提高。小水电供电由当初的主供电源转为经10k V农网线路上网发电的并网补充电源。
1 概况
随着电网配套不断完善, 2000年后小水电开发进入一个高速发展时期, 遍地开花多家办电。到现在小水电站共137宗, 总装机容量为132268k W。小水电站处在山里距离变电站较远, 要拉专线上网投资巨大所以大部分小水电象挂灯笼一样直接挂在配网上, 以10k V电压等级直接上配网, 而且90%以上小水电站属于径流式, 当丰水期间, 各电站在同一时间满负荷上网, 导致10k V主干线严重超截、超压, 而且各小水电站为了平衡无功还将电站变压器调致高档位 (12.5/0.4k V) 。造成有部分在线尾的电站电压高至 (低压500V) 。严重危害配网的安全稳定和连续供电。
2008年6月发生在沙河镇内电网中的一起用户家用电器烧坏事故引起了我们的关注, 通过对事故原因的调查分析, 根据当时当地的实际情况和需要, 提出了增加发电站的线路电压频率保护装置, 并在全市的区域电网中推广安装和使用。结果证明, 采用这一措施和办法增强了并网线路和发电机组的安全性和可靠性, 减小了事故范围收到了良好的效果。
2 事故前运行状况
沙河镇10k V干线, 由于当初小水电为供电主供电源, 现转为经10k V农网线路上网发电的并网补充电源。所以用户负荷同发电负荷象灯笼一样直接挂在配网上, 小水电机组出口电压0.4k V, 经升压变压器升至10k V, 并入10k V农网线路运行。
3 事故经过
2008年6月27日10时110k V变电站值班电话通知县调, 10k V沙河干发生接地, 县调通知沙河供电所进行巡视检查工作, 在巡视检查中发现分支线A相发生瞬间单相接地, 此时, 发现沙河电站仍然在发电运行10时30分通知电站解列机组, 10k V沙河干线路恢复正常。11时沙河供电所接用户反映家用电器烧坏。县局组织生技人员对家用电器烧坏的供电台区进行了现场勘查发现多家用户电器设备烧坏, 大多数是电冰箱、电视机、音响等。
4 事故原因分析
根据现场勘查, 可以看出, 线路发生瞬间接地时, 110k V变电站10k V沙河干跳闸而沙河干则此时属轻负荷, 发电站的发电机上开关不跳闸, 发电机被电网拖着运行而未及时发现, 机组出现“飞车”电压升高造成电网过电压导致此次用户电器烧坏的事故发生。
农村小水电站的机组保护一般都按最简单的原则配置, 装机容量在500k W以下的低压水轮发电机组, 发电机出口经低压断路器、隔离开关到低压母线, 发电机的保护主要靠低压断路器QF的保护来实现, 一般只配有过流保护、电压保护, 无预告信号, 运行人员凭经验判断故障, 对事故应急处理不及时, 造成机组不能及时停机, 导致用户端过电压。
小水电站并网的10k V线路为了避免非同期并网造成系统对小水电站发电机组冲击, 变电站10k V出线侧线路保护未投运重合闸装置, 线路故障跳闸后, 甩负荷导致用户端过电压。
电站在发电运行中, 当电网突然停电时, 发电机甩负荷, 机组过速但过电压保护装置不动作, 发电机上开关不跳闸, 发电机被电网拖着运行而未及时发现, 而供电线路上此时的用电负荷大于电站的发电机容量, 发电机因过负荷而引起过电流, 造成发电机损坏。如线路上的负荷与电站的发电容量相当或小于电站发电容量, 导致用户端过电压, 电网用户电器烧坏。
5 处理方案
(1) 加强小水电运行人员业务技能培训, 提高技能水平, 增强小水电站当值运行人员责任心, 对10k V并网线路、发电机组异常运行, 灵活机动快速进行处理, 防止由于人员责任造成事故的发生。
(2) 根据以上情况, 当电网突然停电, 发电机转速马上发生变化 (线路上的负荷与电站的发电容量相当或小于电站发电容量时, 转速上升。而供电线路上此时的用电负荷大于电站的发电机容量时, 转速下降) , 频率亦随着变化。决定对小水电站发电机的保护增加线路频率保护装置。而现有的高、低 (Hz) 保护装置不能满足要求, 我们同有关单位联合开发了一套《线路电压频率保护装置》, 经电力部门的测试满足要求, 达到可靠性强、动作准确灵敏, 而投资少、安装调试简单方便。现在全县小水电站已安装投入使用, 解决了因电网突然停电, 主开关不跳闸而烧坏发电机和用户电器事故问题。
《线路电压频率保护装置》实时监测电压和频率, 当电压或者频率超过设定值达0.5s时, 通过继电器输出故障信号。并记录故障发生的原因, 供用户查看。保护定值可以设定。可以通过选配横块来支持MODBUS通讯, 与SCADA系统连接。
《线路电压频率保护装置》, 电源为220V、100V。一变一装置 (扩展接法可满足一变多台机组) 。
6 效果评价
通过在小水电站并网发电的区域性电网中增加线路电压频率保护装置, 经多次试验和三年多来的实际运行证明, 对电网线路中的异常状况达到快速处理。当电压、频率超过整定值后, 发电机并网开关跳闸, 避免了烧坏发电机和用户电器事故的发生。小水电站通过安装线路电压频率保护装置收到了较好效果。
摘要：本文通过工程施工实践, 对清远市沙河镇内电网中的运行状况及事故原因分析, 提出了简要的处理方案措施。
关键词：小水电站线路,电压频率,保护装置