淺析小水電電壓頻率保護的應用

摘 要：文章分析了小水電電壓頻率保護的優點，并以實例分析了線路電壓頻率保護在小水電中的應用，以供參考。

關鍵詞：小水電；線路電壓頻率保護；應用；優點

1 前言

隨著電力工業發展以及用戶對供電質量要求的提高，人們對供電穩定性、安全性提出了更高的要求。電壓和頻率是電力系統運行的重要狀態量，其不僅是電能質量的重要指標，同時也是電力系統安全的重要指標。因此，高性能新型電壓頻率保護裝置的研究和應用已成為社會各界廣泛關注的熱點。

2 小水電站電壓頻率保護裝置功能和優點

文章以MIVⅡ線路電壓頻率保護裝置為例，該線路電壓頻率保護裝置的優點主要表現為：其一，降低故障檢修與維護的成本，并且具有事故記錄、事故模擬分析、數字錄波等功能，事故記錄的事件可以定義為大范圍狀態改變的出現，例如自檢、報警、接點操作、跳閘、動作等狀態，該線路電壓頻率保護裝置可以儲存最近24個故障的發生事件，時間標記為毫秒，事件記錄是確定事故發生順序的重要信息，對于診斷電器的運行狀態以及判斷事故原因具有至關重要的作用；其二，設計的靈活性，使用簡便的可編程邏輯，信息方位通訊可配置LEDS、數字I/O、曲線、邏輯以及用于現場升級的閃存存儲器，包括兩個定值設置組，就地操作保護，能夠自動顯示故障歷史信息以及最新故障信息；其三，提供電壓、頻率以及電壓頻率三種保護方案，通過前面板鍵盤或者通訊連接的訪問，兼容Enervista軟件、隔離RS232端口，能夠用于任何電壓等級的自動切換，進而實現母線、線路、發電機、系統的電壓、頻率或者電壓頻率保護；三相過電壓、欠電壓、接地過電壓保護、電壓不平衡、過頻率、欠頻率保護，其中頻率保護功能根據型號的不同，提供2個-4個獨立的定時限頻率元件，并且通過一個單獨可調的欠電壓元件進行監視；其四，提供以下可供選擇的配置，斷路器控制可以配置6個I/O輸出，其中兩個為跳閘與報警輸出，4個為可配置的輸出；4個獨立的延時相欠/過電壓元件，其中2個為獨立固定延時的接地過電壓元件；4個頻率保護元件；其五，監視與測量，能夠實現24個事故記錄、模擬以及數字錄波，每周進行8次采樣，總共能夠記錄24個周波頻率以及每相電壓，通過顯示頻幕能夠監視和查詢最近5次跳閘信息；其六，用戶端有6個LED指示燈，其中4個LED指示燈的功能與顏色是可以配置的，當LED指示燈為綠色，表示準備就緒，表示指示保護元件的狀態，當LED指示燈處于亮狀態時，繼電器被激勵并準備執行保護動作，當跳閘指示的LED為紅色時，則表明故障發生；其七，前面板的RS232與后面的RS485端口采用ModBus規約，速度能夠達到19200bps；其八，為了防止斷路器處于分閘并且電壓互感器位于線路側時出現永久性欠壓跳閘，需要為斷路器處于分閘位置時設置一個單獨的整定值，該整定值能夠實現欠電壓保護元件的取消和啟動，根據型號的不同，繼電器的保護動作電壓范圍設置為2V-60V或者10V-250V，延時范圍控制在0s-600s之間。由此可見，MIVⅡ是一種先進的數字式線路電壓頻率保護裝置，被廣泛的推廣應用 。

3 小水電線路電壓頻率保護的實例分析

3.1 事故分析

文章以筆者所在地的10kV線路為例，由于該地小水電資源發達，但大部分為徑流式開發，由于單機容量小（≤500KW），且開發時間較早，未架設10kV專線到變電站，采用發電機出口電壓經升壓變后直接與10kV供電線路聯網運行，豐水季節小水電滿發，小水電除可滿足此線路用戶用電負荷外，還向變電站倒送電，且造成線路后端電壓超過額定值10%-20%運行；枯水季節又由變電站向用戶供電。2011年6月，該供電線路發生故障跳閘，跳閘后供電所接到大量用戶電話，反映家里的電氣設備損壞，供電所指派技術人員到居民家中檢查，發現燒壞的電氣設備多為音響、電視機、冰箱等，且電器損壞分布在此供電線路上的大部分配變臺區。

3.2 事故原因分析

根據現場勘查，線路發生故障跳閘時，該線路向變電站倒送電，且倒送負荷不多，造成該線路聯網小水電站出口開關沒有發生跳閘，發電機依然處于運行狀態，但是機組出現電壓升高現象，導致線路電壓過高，燒壞用戶的電氣設備，導致故障的發生。該小水電站的機組保護按照最簡單的保護原則進行配置，即僅采用了電壓保護、過流保護，并沒有事故預警信號，再加上運行人員缺乏經驗，對事故的應急處理不及時，導致機組未立即停機，最終導致用戶端電壓過高而燒壞電器設備。

3.3 事故處理

該小水電站并網的10kV線路為了防止再次出現上述事故，原有的過壓保護裝置不能夠滿足實際需求，因此決定采用MIVⅡ線路電壓頻率保護裝置，該種線路電壓頻率保護裝置具有提供電壓、頻率以及電壓頻率保護等多種保護模式，并有事故指示燈提醒、事故檢測與查詢等功能，經過技術人員的測試，正常電網運行頻率偏差都在0.1HZ以內，小水電站直接聯網供電線路故障跳閘后，小水電站頻率瞬間偏差在2-5HZ左右，而頻率繼電器整定值為0.2HZ，因此保護靈敏性和可靠性非常高，又能夠滿足小水電站投資少、安裝調試方便、運行可靠等要求，隨后在全縣所有的小水電站都安裝了該種電壓頻率保護裝置，運行三年以來未再發生此類過壓事故。

4 結束語

總而言之，線路電壓頻率保護裝置具有眾多的優點，通過將線路電壓頻率保護裝置應用在小水電站中，當電壓、頻率超過整定值后，保護能夠及時可靠動作并發出報警信號，對于保證小水電站安全以及供電可靠性具有非常重要的作用。

參考文獻：

[1]陳家智.淺析小水電站線路電壓頻率保護裝置[J].科技資訊，2011（23）：142.

[2]林旭義，黃偉君.含小水電的10kV線路電壓質量改善新途徑[J].浙江電力，2010（02）：125-126.

作者簡介：池東亮（1970—），福建長汀人， 本科，助理工程師，研究方向：安全生產管理。