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【摘要】电网故障跳闸后导致水电站不稳定的孤岛运行，很容易使用户家用电器的烧毁，造成电站与用户经济损失。本文根据自己长期工作经验，结合本地电网电站孤岛运行造成家用电器烧毁情况，从加强水电站设备运行检修管理、规范保护装置和安全自动装置、改造线路等措施，严格控制水电站孤岛运行，消除用户家用电器烧坏现象。
【关键词】水电站；孤岛运行；家用电器；失步解列；过电压保护
1.前言
临海市以丘陵地貌为主，供电范围大，水电资源丰富，小水电站多为分布散落在各山岙里，且多为径流电站。小型水电站是临海电网一个重要组成部分，临海市供电公司主要负责35kV及以下输变电设备的运行管理工作。35kV变电所共有17座，其中户外35kV变电所8座，户内35kV变电所9座，截至目前，有小水电并网发电的35kV线路4条，10kV线路28条，并网水电站87个，总装机容量57764kW。
由于散落在各山岙里径流电站的发电量受气候雨水影响比较大而呈现季节性。加上部分线路所接小水电站个数较多，容量较大，当小水电装机容量大于村变配电容量，在丰水期水电站满负荷发电时，往往形成负荷倒送，当线路发生瞬时故障和各种原因引起的电网开关跳闸时，很容易形成孤岛运行，可能造成用电户家庭家用电器的烧毁。所以，研究水电站电网的孤岛运行造成家用电器烧毁的防范措施很有必要。
2.水电站电网的孤岛运行
2.1孤岛运行
孤岛运行是指电网中的发电机因故脱离大电网，自己独立负责周边负荷运行而孤立运行，形成一个小容量的电网（孤网）。由于脱离了大电网，电网中的负荷发生明显变化，发电机依旧运行，使小容量电网的电压、电流发生巨大变化，电网极度不稳定，一旦发电机发生故障，将导致全部区域电网瓦解电力中断。
2.2孤岛运行存在的诸多问题
⑴电网在孤岛运行中，电能的供应只能局限在很小的区域，相邻地区间电力不能相互流通支援，供电质量的可靠性和连续性非常差。
⑵在孤岛运行中，一种是发电机组和被驱动的机械少，具有巨大的旋转惯量，储存的动能也少，即便瞬间释放出来，也不足以支持电网中负荷的变化，电网频率波幅变化较大，无法起到动态稳频作用。另一种所提供的电能量大于居民户用电量，当孤岛运行中电网总的有功功率和无功功率出力和负荷总的有功功率和无功功率达不到新的平衡时，电压、电流的突变造成居民家用电器烧毁。
⑶无法与大电网相比。大电网中有大量与汽轮机相配的锅炉群，储存有庞大的热力势能，通过汽轮机的调速系统快速调出，以支持负荷变化，使频率的变化自动控制在有限的范围内而达到电网静态稳定。大电网有无数的发电机组，好比是无限大电源，任何用户负荷变化对电网电压的影响都很小，大电网稳定的电压是孤网无法比及的。
3.孤岛运行烧毁家用电器
3.1张家渡150线线路故障
2012年6月26日19点40分左右，张家渡150线门前80#柱上开关跳闸，由于电站发电机未及时解列造成后段供电区域门前村、东长榄村用户家用电器烧毁。查35kV应家山变电所张家渡150线负荷记录门前80#柱上开关未断开前（丰水期水电发电）电流：6.5A，有功0.44kW，门前80#柱上开关断开后电流：120A，有功2.081kW。
故障原因：张家渡150线下外山支线线路故障，造成门前80#柱上开关跳闸。经调查张家渡150线主线长5.75km，分支线总长42.72km，小水电站共13座，发电机装机容量2665kW，用户配变总容量为6530kVA，门前80#柱上开关在80-1#分支线上，分支线总长16.52km，线路全部架设在山区线况较差，容易造成线路故障，该供区有6个行政村，村变配电总容量1170kVA，小水电站共10座，发电机装机容量1985kW，由于该线路大部分负荷集中在柱上开关前段，当门前80#柱上开关跳闸后，村变负荷1170kVA小于发电机容量1985kW，线路电压突然升高，水电站设备未能及时解列，形成孤岛运行。
张家渡150线所接水电站投运年限都比较早，电站运行时间较久，线况较差，设备严重老化维护、修理缺乏。管理不够完善，接入系统时对发电机配置保护要求不高、不全。未安装过电压保护的过压脱扣装置、未安装低频、低电压解列装置、高频、高电压切机装置。过电压整定值偏高1.5倍额定电压。
孤岛运行的电网如果没有电站设备及时解列，其电压、电流偏离正常电压太远直接引发火灾、烧毁电器或影响电器的性能和寿命。
3.2用戶家用电器被烧毁统计
本次电网孤岛运行烧坏的家用电器主要有电视机2台、冰箱1台、高压电饭锅3个、电磁炉2个、电脑2台，手机充电器、日光灯、节能灯等一些家用电器，通过修理、更换共计损失2万多元。严重影响居民安全用电，影响供电服务质量，给发电企业、供电企业和用户造成了很大的损失。
4.控制电网孤岛运行及稳频措施
鉴于临海供电网的情况，临海供电部门采取了一系列防电网孤岛运行控制措施，主要有：
⑴加强电站电气设备运行管理工作
一是新建电站并网前需签订水电站并网调度协议，在明确双方权利和义务的基础上，电站必须建立相关的规章制度，在技术资料齐全，设备调试、验收合格基础上才能并网，重点检查继电保护和安全自动装置是否符合并网要求。
二是对已运行设备，抓好运行检修管理工作，根据《电力设备电气预防性试验规程》及《浙江电网继电保护及安全自动装置检验管理规定》的相关要求，委托有资质的厂家，使用符合规范的仪器定期进行电气试验和保护校验，未按要求周期实施检修的，或检修试验不合格时我公司有权拒绝水电站并网送电。
⑵对运行电站配置相关的保护装置
①低频低压减负荷及故障解列装置 电网经常低频率运行，其稳定性很差，发电机出力降低、机端电压下降，可能发生汽轮机叶片断裂、频率崩溃，用户家用电器损坏，最后严重威胁电网的安全运行。因此，为保证电网在故障后安全运行，在电网联络线的适当地点，如母线联络开关、高压侧母线联络开关等位置，设置低频低压减负荷及故障解列装置，使电网可以按频率自动减负荷。为了保证水电站电气设备的安全运行，要求水电站配置低频低压解列装置。
②配置高频率、过电压切机等装置
针对电站孤岛运行可能导致电网高频率、高电压的情况，要求电站配置高频率、高电压切机装置。对张家渡150线13个电站二次回路进行了全面检修、改造，根据径流电站装机容量小，未配置保护用的直流电源等特点，在原保护回路基础上，加装了交流220V的高低频继电器（WENJF-3K1）、时间继电器（SS-81）及交流接触器（CJX2-1201），组成高低频解列装置，达到高频、低频解列目的。同时对未装过电压保护发电机出口开关配置了过压脱扣装置，实现过电压快速切机目的。如图2所示。
⑶调整继电保护整定计算
继电保护整定计算是电力系统生产运行中一项重要的工作。在电力系统实际运行当中，局部的拓扑结构和参数变化方式越来越多，包括水电站电网孤岛运行变化的可能。因此，在进行继电保护定值整定计算时，必须满足不同运行方式要求。
为防止由于设备继电保护定值整定不当引起的事故，我公司对水电站的继电保护及自动装置定值进行了统一管理，严格按整定通知单规定：高频切机的频率定值整定为51.5HZ，時间整定为0.3秒，低频切机的频率定值整定为48.5HZ，时间整定为1秒，过电压整定为1.2Un，时间整定为0.3秒进行保护整定。
⑷加强线路运行管理，同水电站签订并网补充协议，首先明确并网10千伏线路的产权分界点，并在“供售电合同”中明确表述。水电站要做好自有产权10千伏线路的通道清理工作，确保线路运行状况良好，防止因通道内树木等障碍物碰触引起线路故障。我公司应加强对自有产权10千伏线路安全检查，如发现通道未清理或设备严重老化等安全隐患，水电站应及时消缺，否则有权拒绝并网。
⑸部分线路改造
鉴于张家渡150线门前80#柱上开关后段用户大部分分布在开关附近，苍石电站支线（5个电站）和括苍电站支线（3个电站）地处山区，线路运行线况较差，无搭接用户，线路相距较近等特点，对两分支线进行了割接改造，取消门前80#柱上开关，在两支线上设立交汇点，并在交汇点处安装了线路柱上保护开关，通过变电所出线保护定值调整和柱上开关保护定值配合，柱上开关后端线路故障由柱上开关动作跳闸，消除电站孤岛运行的可能性。
⑹根据本地电网电站多为径流发电，其运行时，经常会引起线路电压抬高的现象，安排人力对张家渡150等线上的公变、农村配变低压侧电压进行检查、测量，对电压偏高的变压器进行电压调整。
5.结语
临海市供电部门为了避免电网孤岛运行再次造成用户家用电器的烧毁，采取了加强水电站设备检修管理，完善保护装置和安全自动装置、改造部分线路等技术管理措施。经过实践证明，这些控制措施取得了成功，消除了电网孤岛运行造成的家用电器毁坏。
参考文献
[1]邰能灵.微电网孤岛运行模式下的协调控制策略薛迎成.中国电力，2009-07-05
[2]丁明，苏建徽.微电网孤岛运行时的频率控制策略杨向真.电网技术，2010-01-05
[3]丁磊.多微网配电系统的分层孤岛运行及保护控制.山东大学，2007-10-15
[4]林湘宁，李正天，薄志谦.适用于微网孤岛运行的低频减载方法.电网技术，2010-03-05
【关键词】水电站；孤岛运行；家用电器；失步解列；过电压保护
1.前言
临海市以丘陵地貌为主，供电范围大，水电资源丰富，小水电站多为分布散落在各山岙里，且多为径流电站。小型水电站是临海电网一个重要组成部分，临海市供电公司主要负责35kV及以下输变电设备的运行管理工作。35kV变电所共有17座，其中户外35kV变电所8座，户内35kV变电所9座，截至目前，有小水电并网发电的35kV线路4条，10kV线路28条，并网水电站87个，总装机容量57764kW。
由于散落在各山岙里径流电站的发电量受气候雨水影响比较大而呈现季节性。加上部分线路所接小水电站个数较多，容量较大，当小水电装机容量大于村变配电容量，在丰水期水电站满负荷发电时，往往形成负荷倒送，当线路发生瞬时故障和各种原因引起的电网开关跳闸时，很容易形成孤岛运行，可能造成用电户家庭家用电器的烧毁。所以，研究水电站电网的孤岛运行造成家用电器烧毁的防范措施很有必要。
2.水电站电网的孤岛运行
2.1孤岛运行
孤岛运行是指电网中的发电机因故脱离大电网，自己独立负责周边负荷运行而孤立运行，形成一个小容量的电网（孤网）。由于脱离了大电网，电网中的负荷发生明显变化，发电机依旧运行，使小容量电网的电压、电流发生巨大变化，电网极度不稳定，一旦发电机发生故障，将导致全部区域电网瓦解电力中断。
2.2孤岛运行存在的诸多问题
⑴电网在孤岛运行中，电能的供应只能局限在很小的区域，相邻地区间电力不能相互流通支援，供电质量的可靠性和连续性非常差。
⑵在孤岛运行中，一种是发电机组和被驱动的机械少，具有巨大的旋转惯量，储存的动能也少，即便瞬间释放出来，也不足以支持电网中负荷的变化，电网频率波幅变化较大，无法起到动态稳频作用。另一种所提供的电能量大于居民户用电量，当孤岛运行中电网总的有功功率和无功功率出力和负荷总的有功功率和无功功率达不到新的平衡时，电压、电流的突变造成居民家用电器烧毁。
⑶无法与大电网相比。大电网中有大量与汽轮机相配的锅炉群，储存有庞大的热力势能，通过汽轮机的调速系统快速调出，以支持负荷变化，使频率的变化自动控制在有限的范围内而达到电网静态稳定。大电网有无数的发电机组，好比是无限大电源，任何用户负荷变化对电网电压的影响都很小，大电网稳定的电压是孤网无法比及的。
3.孤岛运行烧毁家用电器
3.1张家渡150线线路故障
2012年6月26日19点40分左右，张家渡150线门前80#柱上开关跳闸，由于电站发电机未及时解列造成后段供电区域门前村、东长榄村用户家用电器烧毁。查35kV应家山变电所张家渡150线负荷记录门前80#柱上开关未断开前（丰水期水电发电）电流：6.5A，有功0.44kW，门前80#柱上开关断开后电流：120A，有功2.081kW。
故障原因：张家渡150线下外山支线线路故障，造成门前80#柱上开关跳闸。经调查张家渡150线主线长5.75km，分支线总长42.72km，小水电站共13座，发电机装机容量2665kW，用户配变总容量为6530kVA，门前80#柱上开关在80-1#分支线上，分支线总长16.52km，线路全部架设在山区线况较差，容易造成线路故障，该供区有6个行政村，村变配电总容量1170kVA，小水电站共10座，发电机装机容量1985kW，由于该线路大部分负荷集中在柱上开关前段，当门前80#柱上开关跳闸后，村变负荷1170kVA小于发电机容量1985kW，线路电压突然升高，水电站设备未能及时解列，形成孤岛运行。
张家渡150线所接水电站投运年限都比较早，电站运行时间较久，线况较差，设备严重老化维护、修理缺乏。管理不够完善，接入系统时对发电机配置保护要求不高、不全。未安装过电压保护的过压脱扣装置、未安装低频、低电压解列装置、高频、高电压切机装置。过电压整定值偏高1.5倍额定电压。
孤岛运行的电网如果没有电站设备及时解列，其电压、电流偏离正常电压太远直接引发火灾、烧毁电器或影响电器的性能和寿命。
3.2用戶家用电器被烧毁统计
本次电网孤岛运行烧坏的家用电器主要有电视机2台、冰箱1台、高压电饭锅3个、电磁炉2个、电脑2台，手机充电器、日光灯、节能灯等一些家用电器，通过修理、更换共计损失2万多元。严重影响居民安全用电，影响供电服务质量，给发电企业、供电企业和用户造成了很大的损失。
4.控制电网孤岛运行及稳频措施
鉴于临海供电网的情况，临海供电部门采取了一系列防电网孤岛运行控制措施，主要有：
⑴加强电站电气设备运行管理工作
一是新建电站并网前需签订水电站并网调度协议，在明确双方权利和义务的基础上，电站必须建立相关的规章制度，在技术资料齐全，设备调试、验收合格基础上才能并网，重点检查继电保护和安全自动装置是否符合并网要求。
二是对已运行设备，抓好运行检修管理工作，根据《电力设备电气预防性试验规程》及《浙江电网继电保护及安全自动装置检验管理规定》的相关要求，委托有资质的厂家，使用符合规范的仪器定期进行电气试验和保护校验，未按要求周期实施检修的，或检修试验不合格时我公司有权拒绝水电站并网送电。
⑵对运行电站配置相关的保护装置
①低频低压减负荷及故障解列装置 电网经常低频率运行，其稳定性很差，发电机出力降低、机端电压下降，可能发生汽轮机叶片断裂、频率崩溃，用户家用电器损坏，最后严重威胁电网的安全运行。因此，为保证电网在故障后安全运行，在电网联络线的适当地点，如母线联络开关、高压侧母线联络开关等位置，设置低频低压减负荷及故障解列装置，使电网可以按频率自动减负荷。为了保证水电站电气设备的安全运行，要求水电站配置低频低压解列装置。
②配置高频率、过电压切机等装置
针对电站孤岛运行可能导致电网高频率、高电压的情况，要求电站配置高频率、高电压切机装置。对张家渡150线13个电站二次回路进行了全面检修、改造，根据径流电站装机容量小，未配置保护用的直流电源等特点，在原保护回路基础上，加装了交流220V的高低频继电器（WENJF-3K1）、时间继电器（SS-81）及交流接触器（CJX2-1201），组成高低频解列装置，达到高频、低频解列目的。同时对未装过电压保护发电机出口开关配置了过压脱扣装置，实现过电压快速切机目的。如图2所示。
⑶调整继电保护整定计算
继电保护整定计算是电力系统生产运行中一项重要的工作。在电力系统实际运行当中，局部的拓扑结构和参数变化方式越来越多，包括水电站电网孤岛运行变化的可能。因此，在进行继电保护定值整定计算时，必须满足不同运行方式要求。
为防止由于设备继电保护定值整定不当引起的事故，我公司对水电站的继电保护及自动装置定值进行了统一管理，严格按整定通知单规定：高频切机的频率定值整定为51.5HZ，時间整定为0.3秒，低频切机的频率定值整定为48.5HZ，时间整定为1秒，过电压整定为1.2Un，时间整定为0.3秒进行保护整定。
⑷加强线路运行管理，同水电站签订并网补充协议，首先明确并网10千伏线路的产权分界点，并在“供售电合同”中明确表述。水电站要做好自有产权10千伏线路的通道清理工作，确保线路运行状况良好，防止因通道内树木等障碍物碰触引起线路故障。我公司应加强对自有产权10千伏线路安全检查，如发现通道未清理或设备严重老化等安全隐患，水电站应及时消缺，否则有权拒绝并网。
⑸部分线路改造
鉴于张家渡150线门前80#柱上开关后段用户大部分分布在开关附近，苍石电站支线（5个电站）和括苍电站支线（3个电站）地处山区，线路运行线况较差，无搭接用户，线路相距较近等特点，对两分支线进行了割接改造，取消门前80#柱上开关，在两支线上设立交汇点，并在交汇点处安装了线路柱上保护开关，通过变电所出线保护定值调整和柱上开关保护定值配合，柱上开关后端线路故障由柱上开关动作跳闸，消除电站孤岛运行的可能性。
⑹根据本地电网电站多为径流发电，其运行时，经常会引起线路电压抬高的现象，安排人力对张家渡150等线上的公变、农村配变低压侧电压进行检查、测量，对电压偏高的变压器进行电压调整。
5.结语
临海市供电部门为了避免电网孤岛运行再次造成用户家用电器的烧毁，采取了加强水电站设备检修管理，完善保护装置和安全自动装置、改造部分线路等技术管理措施。经过实践证明，这些控制措施取得了成功，消除了电网孤岛运行造成的家用电器毁坏。
参考文献
[1]邰能灵.微电网孤岛运行模式下的协调控制策略薛迎成.中国电力，2009-07-05
[2]丁明，苏建徽.微电网孤岛运行时的频率控制策略杨向真.电网技术，2010-01-05
[3]丁磊.多微网配电系统的分层孤岛运行及保护控制.山东大学，2007-10-15
[4]林湘宁，李正天，薄志谦.适用于微网孤岛运行的低频减载方法.电网技术，2010-03-05