淺析婁底電網的三道防線建設

牛瑞馨

（國網湖南省電力有限公司婁底供電分公司 湖南婁底 417000）

1 電網的三道防線

為滿足電網的三級安全標準，首先需要建設一個結構合理的電網網架，然后按“三道防線”來規劃和配置電網，按“三道防線”的原則來進行調度管理。三道防線的概念很清晰、明確，易于操作實施。

電力系統的三道防線為：

（1）當電網發生概率比較高且常見的單一故障時，電網應當保持穩定運行，且不中斷對用戶的供電。

（2）當電網發生概率較低的單一嚴重故障時，電力系統應當保持穩定運行，但允許損失部分負荷。

（3）當電網發生罕見的多重故障時，電力系統可能不能保持穩定，但是必須有預定的措施縮小故障范圍和縮短故障時間。

下面結合婁底電網的實際情況，對這三道防線進行具體分析。

2 婁底電網的三道防線建設

2.1 安全穩定第一道防線

對比較常見的單一故障，比如當電網發生瞬時性接地故障時，此時就需要電網配置繼電保護裝置來快速的切除故障，使得電網即使發生了故障也能夠保持穩定運行和負荷的正常供電，這就是電網的第一道防線。這道防線主要由系統的一次設施、繼電保護設備和安全自動裝置動作來完成，需要繼電保護動作正確，或者選用快速動作的保護設備和開關設備。這道防線是系統安全性能的基本要求[1]。

2.1.1 線路保護

線路運行一般都配置了保護設備，只有配置了這些保護設備，才能夠保證當保護范圍內的元件發生故障時，繼電保護設備可以快速、有選擇性的切除故障，保證電網穩定運行。

目前，婁底地區的所有的220kV線路和部分110kV線路保護實現了光差保護，動作可靠，可實現全線快速保護。如220kV銻鋼線故障，在差動保護的動作下，銻都變銻鋼線612斷路器和冷鋼II站銻鋼線604斷路器跳閘，防止故障的蔓延。對于110kV線路，也配置了距離保護和過流保護。

2.1.2 自動重合閘

若要系統穩定，需要選用正確的重合閘方式和正確整定重合閘時間。因為線路上發生的故障大多是瞬時性，當線路上的繼電保護裝置動作后，把故障線路的斷路器斷開，故障點的絕緣水平可自行恢復，故障隨即消失。此時，如果把斷開的線路斷路器重新合上，就能夠恢復正常的供電。采用重合閘可以大大提高供電的可靠性，減少線路停電的次數。

婁底的110kV線路大部分都裝設了重合閘裝置，當線路發生瞬時故障時，重合閘裝置動作，提高婁底電網供電的可靠性。婁底電網的重合閘配置的原則為：帶光差保護的110kV線路兩側重合閘一般都應該投入，110kV有進線備自投的變電站，主供電源負荷側線路保護重合閘退出，在備自投退出時投入。

2.1.3 備自投

備動電源自動投入裝置是當工作電源因故障斷開以后，能自動而迅速地將備用電源投入到工作或將用戶切換到備用電源上去，從而使用戶不至于被停電的一種自動裝置，簡稱備自投裝置[2]。

婁底電網的大部分變電站都裝設了備自投，如斗笠山變電站。由于斗笠山變電站承擔著向斗笠山煤業公司供電的重要任務，所以其中斷供電會有可能造成煤礦穿水和井下瓦斯升高，將對礦井、人身安全、周邊社會治安造成影響。保證斗笠山變電站的可靠供電非常重要。斗笠山變備自投投入，當群斗線故障時，豹斗線在備自投的作用下自動投入，能夠保證斗笠山變110kV不失壓，從而保證了對斗笠山煤礦的正常供電。

2.1.4 無功補償裝置

婁底電網配置了無功補償裝置和調壓自動投切裝置。電容器和電抗器等這些無功補償裝置能夠根據電網電壓的情況實現自動投切。

電網的無功功率的管理實行統一調度，分級管理的原則。無功補償裝置在電力供電系統中有著非常重要的作用，它能夠提高電網的功率因數，降低供電變壓器及輸電線路的損耗，提高供電效率，改善供電環境。

2.2 安全穩定第二道防線

當電網發生概率比較低但性質比較嚴重的故障時，需要電網能夠保持穩定，但允許損失部分負荷。例如當電網發生三相短路故障時，需要電網可以穩定運行，可以有部分負荷損失，如果電網在發生此種類型故障時，不能穩定運行時，就必須采取一定的措施，例如切機切負荷等，此時就需要自動切機裝置和自動切負荷裝置等這些穩定控制裝置來發揮作用。這些裝置可以根據故障發生的嚴重程度和對電網的影響進行選擇性動作。

2.2.1 高周切機裝置

高周切機裝置可以在電網發生故障造成功率過剩引起電壓或者頻率升高時能夠自動切除部分機組，使系統的電壓和頻率迅速恢復到允許范圍內，滿足電網安全穩定運行的裝置。

筱溪電站裝設有高周切機裝置，型號為WYP-1/A，低頻啟動定值為49.5Hz，高頻啟動定值為50.5Hz。當電網頻率達到啟動定值時，該裝置動作，切除該電網上的部分送入電源（如發電機和送入的電能的輸電線路）。

2.2.2 調度員事故處理

當電網出現影響安全穩定運行的嚴重故障時，調度員應當立即采取措施來保證系統的穩定性，調度員對事故的正確判斷和正確處理是杜絕事故擴大的重要因素。

2.3 安全穩定第三道防線

當電網發生比較嚴重的多重故障時，可能出現大面積停電事故，電網可能會失去穩定，這就要采取預防措施，比如采取失步解列裝置將電網解列，然后由頻率緊急控制裝置和電壓緊急控制裝置來保證解列后的電網功率平衡，防止線路或者機組的連鎖跳閘，避免多重故障發生的連鎖反應造成系統崩潰，這是至關重要的一道防線。

低頻低壓解列裝置：

在電網中需要裝設低頻、低壓解列裝置，避免當大電源切除后可引起發供電功率嚴重不平衡，造成頻率或電壓降低。低頻、低壓解列裝置可以使解列后的局部電網安全穩定運行，保證對重要等級用戶的供電可靠性。

筱溪電站裝設有低周解列裝置，型號為WYP-1/C，它通過測量系統頻率分級解列機組以保證電力系統的功率缺額在最小程度，而不至于出線系統崩潰事故，維護系統的穩定性、可靠性和安全性。筱溪電站的低頻啟動定值為49.5Hz，共有五輪切除過程。頻率第一輪動作定值為49Hz，當裝置安裝處的頻率低于此值時，自動切除第一輪負荷，當頻率下降較快時，還能夠按df/dt加速切除負荷，在切除第一輪的同時，加速切第二、三輪，盡早制止頻率下降。婁底電網的低頻減載裝置運行管理中存在著一定困難，低頻減載裝置的運行管理需進一步加強。特別是要加強對大中用戶低頻減載裝置的管理，保證在電網事故時，低頻減載能可靠動作，能切到負荷。

3 總結

電力系統的三道防線之間是相互銜接，在處理的故障形式上也有相互交叉。在電力供應對國民經濟及社會生活重要性日益凸現的今天，應該進一步加強對電網穩定問題的研究，協調安全穩定三道防線在電力系統中的應用，盡量避免電網穩定破壞及大面積停電事故的發生，同時做好大面積停電事故發生后的“黑啟動”及恢復方案。對于地區電力部門來說，最重要的是要做到未雨綢繆，切實加強繼電保護及安全自動裝置及其通信通道的運行維護工作，使其始終處于良好狀態，隨時準備應付可能發生的電網事故。

作為調度工作人員，為保證婁底電網安全、穩定的運行，應該堅持以下幾個原則：①須始終把電網安全放在首位；②加強電網運行分析，提高電網安全運行水平；③加強事故處理能力，及時編制各類應急預案。