浅析娄底电网的三道防线建设

牛瑞馨

（国网湖南省电力有限公司娄底供电分公司 湖南娄底 417000）

1 电网的三道防线

为满足电网的三级安全标准，首先需要建设一个结构合理的电网网架，然后按“三道防线”来规划和配置电网，按“三道防线”的原则来进行调度管理。三道防线的概念很清晰、明确，易于操作实施。

电力系统的三道防线为：

（1）当电网发生概率比较高且常见的单一故障时，电网应当保持稳定运行，且不中断对用户的供电。

（2）当电网发生概率较低的单一严重故障时，电力系统应当保持稳定运行，但允许损失部分负荷。

（3）当电网发生罕见的多重故障时，电力系统可能不能保持稳定，但是必须有预定的措施缩小故障范围和缩短故障时间。

下面结合娄底电网的实际情况，对这三道防线进行具体分析。

2 娄底电网的三道防线建设

2.1 安全稳定第一道防线

对比较常见的单一故障，比如当电网发生瞬时性接地故障时，此时就需要电网配置继电保护装置来快速的切除故障，使得电网即使发生了故障也能够保持稳定运行和负荷的正常供电，这就是电网的第一道防线。这道防线主要由系统的一次设施、继电保护设备和安全自动装置动作来完成，需要继电保护动作正确，或者选用快速动作的保护设备和开关设备。这道防线是系统安全性能的基本要求[1]。

2.1.1 线路保护

线路运行一般都配置了保护设备，只有配置了这些保护设备，才能够保证当保护范围内的元件发生故障时，继电保护设备可以快速、有选择性的切除故障，保证电网稳定运行。

目前，娄底地区的所有的220kV线路和部分110kV线路保护实现了光差保护，动作可靠，可实现全线快速保护。如220kV锑钢线故障，在差动保护的动作下，锑都变锑钢线612断路器和冷钢II站锑钢线604断路器跳闸，防止故障的蔓延。对于110kV线路，也配置了距离保护和过流保护。

2.1.2 自动重合闸

若要系统稳定，需要选用正确的重合闸方式和正确整定重合闸时间。因为线路上发生的故障大多是瞬时性，当线路上的继电保护装置动作后，把故障线路的断路器断开，故障点的绝缘水平可自行恢复，故障随即消失。此时，如果把断开的线路断路器重新合上，就能够恢复正常的供电。采用重合闸可以大大提高供电的可靠性，减少线路停电的次数。

娄底的110kV线路大部分都装设了重合闸装置，当线路发生瞬时故障时，重合闸装置动作，提高娄底电网供电的可靠性。娄底电网的重合闸配置的原则为：带光差保护的110kV线路两侧重合闸一般都应该投入，110kV有进线备自投的变电站，主供电源负荷侧线路保护重合闸退出，在备自投退出时投入。

2.1.3 备自投

备动电源自动投入装置是当工作电源因故障断开以后，能自动而迅速地将备用电源投入到工作或将用户切换到备用电源上去，从而使用户不至于被停电的一种自动装置，简称备自投装置[2]。

娄底电网的大部分变电站都装设了备自投，如斗笠山变电站。由于斗笠山变电站承担着向斗笠山煤业公司供电的重要任务，所以其中断供电会有可能造成煤矿穿水和井下瓦斯升高，将对矿井、人身安全、周边社会治安造成影响。保证斗笠山变电站的可靠供电非常重要。斗笠山变备自投投入，当群斗线故障时，豹斗线在备自投的作用下自动投入，能够保证斗笠山变110kV不失压，从而保证了对斗笠山煤矿的正常供电。

2.1.4 无功补偿装置

娄底电网配置了无功补偿装置和调压自动投切装置。电容器和电抗器等这些无功补偿装置能够根据电网电压的情况实现自动投切。

电网的无功功率的管理实行统一调度，分级管理的原则。无功补偿装置在电力供电系统中有着非常重要的作用，它能够提高电网的功率因数，降低供电变压器及输电线路的损耗，提高供电效率，改善供电环境。

2.2 安全稳定第二道防线

当电网发生概率比较低但性质比较严重的故障时，需要电网能够保持稳定，但允许损失部分负荷。例如当电网发生三相短路故障时，需要电网可以稳定运行，可以有部分负荷损失，如果电网在发生此种类型故障时，不能稳定运行时，就必须采取一定的措施，例如切机切负荷等，此时就需要自动切机装置和自动切负荷装置等这些稳定控制装置来发挥作用。这些装置可以根据故障发生的严重程度和对电网的影响进行选择性动作。

2.2.1 高周切机装置

高周切机装置可以在电网发生故障造成功率过剩引起电压或者频率升高时能够自动切除部分机组，使系统的电压和频率迅速恢复到允许范围内，满足电网安全稳定运行的装置。

筱溪电站装设有高周切机装置，型号为WYP-1/A，低频启动定值为49.5Hz，高频启动定值为50.5Hz。当电网频率达到启动定值时，该装置动作，切除该电网上的部分送入电源（如发电机和送入的电能的输电线路）。

2.2.2 调度员事故处理

当电网出现影响安全稳定运行的严重故障时，调度员应当立即采取措施来保证系统的稳定性，调度员对事故的正确判断和正确处理是杜绝事故扩大的重要因素。

2.3 安全稳定第三道防线

当电网发生比较严重的多重故障时，可能出现大面积停电事故，电网可能会失去稳定，这就要采取预防措施，比如采取失步解列装置将电网解列，然后由频率紧急控制装置和电压紧急控制装置来保证解列后的电网功率平衡，防止线路或者机组的连锁跳闸，避免多重故障发生的连锁反应造成系统崩溃，这是至关重要的一道防线。

低频低压解列装置：

在电网中需要装设低频、低压解列装置，避免当大电源切除后可引起发供电功率严重不平衡，造成频率或电压降低。低频、低压解列装置可以使解列后的局部电网安全稳定运行，保证对重要等级用户的供电可靠性。

筱溪电站装设有低周解列装置，型号为WYP-1/C，它通过测量系统频率分级解列机组以保证电力系统的功率缺额在最小程度，而不至于出线系统崩溃事故，维护系统的稳定性、可靠性和安全性。筱溪电站的低频启动定值为49.5Hz，共有五轮切除过程。频率第一轮动作定值为49Hz，当装置安装处的频率低于此值时，自动切除第一轮负荷，当频率下降较快时，还能够按df/dt加速切除负荷，在切除第一轮的同时，加速切第二、三轮，尽早制止频率下降。娄底电网的低频减载装置运行管理中存在着一定困难，低频减载装置的运行管理需进一步加强。特别是要加强对大中用户低频减载装置的管理，保证在电网事故时，低频减载能可靠动作，能切到负荷。

3 总结

电力系统的三道防线之间是相互衔接，在处理的故障形式上也有相互交叉。在电力供应对国民经济及社会生活重要性日益凸现的今天，应该进一步加强对电网稳定问题的研究，协调安全稳定三道防线在电力系统中的应用，尽量避免电网稳定破坏及大面积停电事故的发生，同时做好大面积停电事故发生后的“黑启动”及恢复方案。对于地区电力部门来说，最重要的是要做到未雨绸缪，切实加强继电保护及安全自动装置及其通信通道的运行维护工作，使其始终处于良好状态，随时准备应付可能发生的电网事故。

作为调度工作人员，为保证娄底电网安全、稳定的运行，应该坚持以下几个原则：①须始终把电网安全放在首位；②加强电网运行分析，提高电网安全运行水平；③加强事故处理能力，及时编制各类应急预案。