浅议地区电网小型水电站并网操作

胡德春

摘要：本文介绍了小型水电站在并入地区电网时的影响和特点，分析了具体的操作措施，并根据故障解列的不同，阐明了不同情况下并网操作的不同注意事项，希望对相关工作的优化有正面意义。

关键词：地区电网；小型水电站；并网

多源型电网在我国的可持续发展战略背景下得到了越来越广泛的应用，在这类电网中，小型水电站是非常重要的一类供电源。这些电源虽然稳定性和供电能力有限，但在缓解供电压力方面有很好的效果，因此小型水电站的并网操作方法具有非常重要的现实意义。

一、小型水电站的并网操作特征

（一）从主变压器看小型水电站的并网操作特征

小型水电站实行并网操作后会受到主电网的反向影响，尤其是主电网故障时，小型水电站会为了避免被难以负担的供电负荷拖垮而自行解列。解列发生后，相当于地区电网缺失了一个电源点，主变压器负荷上升，有过载的危险。

（二）从线路重合闸看小型水电站的并网操作特征

因为小型水电站自地区电网解列后，有并网不同期的可能，这时会对发电机组、主电网都产生非常大的冲击，所以有并网操作需求的小型水电站要配置线路重合闸。一旦解列发生，主网侧与并网侧的开关重合闸都要保持停用。

（三）从解列点调度看小型水电站的并网操作特征

为了尽可能提高小型水电站在解列之后的运行能力，故障的解列点需要选在两侧功率的平衡之处。但在实际选择时，因为受到多方面的限制，所以通常将并网联络线的出口开关选为解列点。

二、小型水电站的并网操作措施

小型水电站要满足以下三个条件才能进行并网，第一个条件是电压条件，在并列开关的两侧，电压必须保持大小一致；第二个条件是频率条件，在并列开关的两侧，频率也要保证相等；第三个条件是相位与相序条件，在并列开关的两侧，相位与相序必须完全一致[1]。基于上诉条件，在针对小型水电站进行并网操作时，要把送电集中在主电网侧，并网并列则于水电站侧进行，需要使用检同期并列装置。具体方法有如下两种：

（一）通过自同期并列实现并网操作

这种并网操作法的最大特点在于发电机在并网时并未加上励磁。具体来说，只需要调控发电机的转速，等转速与同步转速大致相同时直接将开关闭合，这样就能迅速完成并网。从操作方法可知，这种并网方法的过程极短，操作也非常简单，所以具有很高的便捷性优势。但另一方面，由于发电机没有进行励磁操作，所以并网时会有很高的无功电流被从系统内吸走，系统电压会在短时间内产生较大的降低，而且在合闸的一瞬间会产生很大的冲击电流，对设备寿命有不良影响。因此，综合该方法的优缺点，通常只在应急并网时使用自同期并列法，实际工程中仍以准同期并列法的应用居多。

（二）通过准同期并列实现并网操作

与自同期并列法不同，准同期并列法会先为发电机提供励磁，合闸前需要调控的参数也不只是转数。具体来说，要同时观察并列点处的发电机与系统侧，确保电压、频率、相位三项参数都达到大致一致的水准，然后才能進行断路器的合闸操作[2]。因此，从操作步骤上来看，准同期并列法比自同期并列法复杂得多，不只要进行励磁处理，而且调控参数也大大增加了，必要的并网操作时间被迫延长。但从另一方面来看，准同期并列法极大地抑制了无功电流被吸引起的系统电压降低现象，而且由于同时比照三项参数，并网差异更小，合闸瞬间产生的冲击电流被削弱，无论是系统还是发电机都不会受到太大的冲击影响。因此，准同期并列法在没有时限要求的常规并网操作上更为适用。此外，近些年来自动技术得到了普遍应用，准同期并列法的自动化运作得以实现，与手动操作相比，自动化操作对电压、频率、相位这三项参数的操控更精确，进一步提高了准同期并网的应用能效。

三、小型水电站的恢复并网操作

在地区电网中，小型水电站是一个相对独立的区块，因此即使完成了并网操作也有发生故障解列的可能，这时就需要进行恢复并网操作。由于小型水电站产生故障解列的原因有三种，三种故障分别来自于水电站机组、主网与并网联络线，故障源各不相同，恢复并网操作的具体方法也各异，所以在选择恢复并网操作的具体措施前，要先根据保护动作信息等情报判断故障原因。

（一）针对水电站机组故障的恢复并网操作措施

由于该故障的产生源是水电站的机组，而机组的故障检修工作已经超过并网操作人员的可处理范畴，所以一旦确定解列产生的原因是这种故障，电站有必要先考察汇总机组情况，并向调度中心进行汇报，同时提出对机组的检修处理要求，机组故障完全排除后，需要就恢复并网操作向调度中心提出申请。此外，在恢复并网前，有必要检查并网联络线，确认线路的完整性与可运行性[3]。之后只需操作水电站内部的并网开关实现恢复并网即可，但该开关要保证安有同期并列装置。

（二）针对主网故障的恢复并网操作措施

与水电站机组故障类似，主网故障导致的水电站解列现象也要等故障源被处理完毕后才能恢复并网。需要注意的是，对地区电网来说，主网故障的排除与修复往往需要花费较长的时间，所以该类故障下恢复并网操作往往要等待较长的时间才能执行。具体来说，要先对并网联络线加以确认，保证其两侧的开关状态均为热备用状态，然后才能打开主网侧的开关，水电站侧的同期并网操作应最后进行。

（三）针对并网联络线故障的恢复并网操作措施

并网联络线故障导致的水电站解列在三种故障中是发生频率最高的，因为施工、雷雨、大风等因素都有可能诱发并网联络线故障。因此，无论是水电机组的故障还是主网的故障，在排除完成后往往还要再进行一次针对并网联络线的故障排查。并网联络线的故障排除后，需要先进行试送操作，该操作自主网侧进行，具体操作是针对并网联络线的开关进行试送，同时检测冲击线路，确保没有问题后才能转移到水电站侧进行恢复并网操作，并网同样利用检同期并列装置进行[4]。

结语：

总体来说，小型水电站的并网需要视故障解列发生的频率多次进行，因此必须提高并网措施的适性，保证并网能效，避免多次并网的积累导致过大的供电损失或设备寿命损耗。由此可知，并网的具体措施要根据实际并网条件谨慎选择。

参考文献：

[1]袁智辉.浅析小型水电站采用配电变压器并网运行无功不足及改造措施[J].中国水能及电气化，2006（8）.

[2]李坚.电网运行及调度技术问答[M].北京：中国电力出版社，2004.

[3]袁志刚，何享鸿，李湘琪.一起小型水电站非同期并网事故的分析及处理[J].湖南水利水电，2007（12）.

[4]任治富，张华.浅谈千阳县小型水电站并网后无功不足[J].陕西水利，2013（1）.