楊興華

摘 要：小水電具有無污染、分布廣等特點，在農村或偏遠山區(qū)應用廣泛。但小水電難以迅速調節(jié)自身的功率，在因故障跳閘而形成孤島時，容易導致重合閘失敗。通過闡述、分析當前小水電并網重合閘的原理和現狀，歸納了影響重合閘成功率的相關因素，以期為電網的安全、穩(wěn)定運行作出貢獻。

關鍵詞：小水電；重合閘；斷路器；母線

中圖分類號：TM762.2 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）20-0051-02

1 小水電并網重合閘的研究意義

小水電的建設非常普遍，為改善能源結構起到了很大的作用。因季節(jié)的變化，小水電地區(qū)的降雨量在全年并不均勻，有枯水期和豐水期。在枯水期，小水電的發(fā)電功率較低；在豐水期，小水電的發(fā)電功率有剩余。如果因發(fā)生線路故障而導致保護動作開關跳閘或小水電與電力系統(tǒng)解列后，小水電側則可能會出現電壓和頻率異常的情況，進而導致重合閘成功率降低。根據系統(tǒng)運行情況統(tǒng)計，絕大部分的故障不是永久性故障，60%～90%的故障可通過重合閘恢復送電。較高的重合閘成功率縮短了停電時間，提高了電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定水平。因此，研究提高小水電并網重合閘成功率具有重要的意義。

2 重合閘的動作原理

小水電接入電網會使電源結構產生變化，潮流將更為復雜。雙側電源重合閘同樣應滿足單側電源重合閘的條件，與此同時，要考慮線路保護之間的配合和同期合閘的情況。當線路故障點距離兩側的長度不同時，兩側開關動作的時間也可能不同?？赡軙l(fā)生其中一側為保護I段動作、另外一側為保護II段動作的情況。此時，如果不與保護配合，在一側開關沒有斷開的情況下重合閘，則極有可能無法熄滅在故障處出現的電弧，進而造成重合閘誤判斷，導致重合在故障下永跳。

重合閘還應考慮兩側是否同期的情況。當發(fā)電側與電網側有3條及以上的線路相連時，其中一條線路出現故障跳閘后，重合時該條線路兩側不會出現不同步的情況，因此，此時不需要檢查兩側是否同期；當發(fā)電側與電網側不存在緊密聯(lián)系的情況下，則需要考慮不同期合閘造成的沖擊電流，應根據不同情況確定選用同期重合閘或非同期重合閘。對于雙回路線路，當其沒有旁路且不能采用非同期重合時，如果其中一條回線路重合，則可以通過檢查另一條回線路判斷是否存在電流。如果存在電流，則說明處于同步，可以重合閘。

在準備工作做好時，小水電可選擇自同步重合閘。當線路出現異常時，大電網側斷路器斷開，小水電側斷開發(fā)電機開關和滅磁開關；大電網側通過檢母線無壓方式并合上開關后，小水電再通過自同步與電網并列。

3 小水電重合閘存在的問題

小水電除了需要滿足單側電源線路重合閘的各項要求，同時，也應根據電網的實際運行狀態(tài)使重合閘滿足雙側電源重合閘的要求。如果發(fā)生故障保護動作跳閘后，小水電電源未斷開而繼續(xù)與電網相連，則可能因非同期合閘而對主軸等部位產生損害。小水電側與大電網解列后，發(fā)電功率會遠遠大于總負荷，極有可能導致其發(fā)電機組停運，需要人工進行同期并網操作。這在增加工作量的同時，也延長了停電時間。因此，瞬時故障的發(fā)生率較高，比如由于重合閘失敗而導致的大范圍停電事故。

4 提高重合閘成功率的方案

降雨量會改變小水電的運行方式。當小水電處于豐水期時，其發(fā)電量較大，產生的剩余功率需要通過線路輸送到主網；在枯水期，小水電的發(fā)電量不足以滿足當地負荷，需要從主網獲取功率。重合閘在不同時期采用不同的方案對其成功率具有較大的影響。

4.1 豐水期重合閘方案

在豐水期，當發(fā)生故障時，小水電主要需要保證其頻率能與大電網一致，并尋找重合閘的時機。當小水電側斷路器保護動作，應先檢查母線和線路，如果二者均帶有電壓，則可通過檢查同期實現重合閘。

如果小水電發(fā)電功率小于用電功率，則會出現小水電孤網運行現象，進而產生的有功不足會導致電網功率降低，無功不足將導致電網電壓下降。此時，應利用低頻低壓減載裝置切除一部分負荷，保證重要負荷的電力供應，同時，保證頻率和電壓正常。如果小水電發(fā)電功率大于負荷用電量，則應啟用高頻高壓切機裝置，設置值按躲過最高運行電壓整定。如果小水電調節(jié)措施沒有達到同期條件，則應斷開小水電使其失壓，再用枯水期檢測母線無壓、線路有壓的重合閘方式并重合

4.2 枯水期重合閘方案

在枯水期，小水電的用電負荷需要利用線路從大電網下網，應將小水電側的重合閘方式整定為檢測母線無壓。當線路電流、電壓異常時，兩側保護裝置動作，電網側開關檢線無壓，重合閘動作后部分線路恢復供電。此時，小水電側有兩種可能性，分別是因小水電功率不平衡而導致停止發(fā)電和小水電可繼續(xù)為負荷正常供電。

當小水電側斷開一段時間后，會因負荷不平衡而導致發(fā)電機組停運、電站母線失壓。小水電側保護裝置檢測到母線無壓后重合閘，大電網側經過小水電的母線向用電負荷供電。當小水電能夠正常供電時，其母線有電壓，保護裝置檢測到此情況后不會重合閘，小水電可繼續(xù)供電。此時，小水電成為孤網，其頻率和電壓值不一定與大電網同步，因此，應通過手動方式同期合閘，使小水電與大電網建立聯(lián)系。同時，需要注意的是，故障發(fā)生后，小水電的母線電壓需要較長的衰減時間才能降至零，保護裝置可能在衰減期間誤判斷為母線有壓而復歸保護裝置。此時，可在開關跳閘時連跳本側小水電上網線路，使小水電與大電網解列而使母線無壓。這種處理方式能夠提高重合成功率，且不降低電能質量。

5 結束語

本文分析了自動重合閘研究的意義和重合閘動作的原理，指出了小水電在并網情況下重合閘時的影響因素，并提出了在不同季節(jié)應根據水量確定小水電側重合閘的方式，從而最大程度地減少小水電側的失壓風險。