水力发电机组孤网运行浅析

范小波 乐绍扬 周大鹏 朱在兵

摘 要：本文详细介绍了水力发电机组孤网运行的特点，结合某电站孤网运行方式浅析了孤网运行存在的风险，并根据实际运行情况提出了相应的对策和建议。

关键词：水力发电机组;孤网运行;浅析

中图分类号：TM312 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）23-0160-02

0 引言

随着现代社会活动对电力供应的可靠性和电能品质的要求越来越高，对发电设备的安全可靠稳定运行也提出了极高要求，在主网解列和线路异常跳闸情况下，发电机组能通过孤网运行来保障小电网的正常运行和电厂自身安全显得极为重要。鉴于此，通过分析水力发电机组孤网运行的特点、风险，并采取针对性的措施来提高水力发电机组孤网运行的可靠性。

1 孤网运行基本概念

1.1 孤网

最大单机容量小于电网总容量的8%的电网，可以称为大电网;机组容量和电网容量比大于8%的电网，统称为小网。孤网既孤立运行的小网，一般泛指脱离大电网的小容量电网。

1.2 孤网运行的分类

（1）有几台机组并列运行形成小网，不与外部电网连接。（2）只有一台机组供电的单机带负荷方式。（3）并网运行的发电机组与外部电网解列，甩负荷后只带厂用电运行，是单机带负荷的一种特例。

2 孤网运行技术特点

孤网运行最突出的特点是发电机组由负荷控制转变为频率控制，要求调速系统具有符合要求的静态特性、良好的稳定性和动态响应特性，以保证在用户负荷变化的情况下自动保持电网频率的稳定。运行人员关注的重点不再是负荷调整，而是频率调整，确保频率维持在额定频率附近，这种调整是通过调整调速系统的给定机构来完成，成为二次调频。由于孤网容量一般较小，这就要求机组的调速系统具有更高的灵敏度，更小的迟缓率和更快的动态响应，来满足用户负荷变化后维持频率稳定。

3 某电站孤网运行方式

如图1所示，因1#变电站进行升压改造工作需与主网解列运行，由某水电站1号机组由联网转入孤网运行（单机组小网）。

4 孤网运行风险分析

（1）在联网转孤网时，因某水电站机组调速器、励磁等调控系统出现控制异常，造成系统频率、电压失稳，机组被迫停机，造成全网失电。（2）若某水电站发变组或送出线路出现故障跳闸，造成全网失电。（3）重要负荷设备（1#变电站主变、2#变电站主变、1#工地施工变电站）故障跳闸，导致负荷损失较大，可能造成系统频率失稳，严重时造成全网失电。（4）在负荷低谷时段，重要负荷设备故障跳闸，可能引发系统过电压，造成全网失电或影响电气设备安全。（5）因网内施工负荷占据50%以上，负荷波动频繁，会造成机组负荷频繁调整而影响发电机组运行工况，从而缩短发电机组寿命或引发调速器事故低油压动作停机。

5 孤网运行风险应对措施

（1）在转孤网运行前，由专业技术人员全面核对调速器、励磁等调控系统的控制参数和功能投退情况，确保各项控制参数和功能投退的正确性。（2）加强对某水电站发变组、送出线路设备的巡视和缺陷处理工作，降低孤网运行期间出现故障跳闸的可能性。（3）根据孤网系统的变化情况，对继电保护装置定值进行重新计算、整定，保证在重要负荷设备故障后继电保护装置动作的可靠性和正确性。（4）为避免系统过电压对全网设备造成危害，重新调整安控装置判据定值，降低过压定值和时限，确保过压情况下安控装置动作的灵敏性。（5）要求运行值班人员加强与大负荷用户（施工单位）的沟通，尽可能减少负荷的大幅调整，同时根据系统对频率的要求适当调整孤网运行频率调节死区，有效控制调速器的频繁调节。

6 总结与建议

6.1 调速器控制模式

在调速器功能方面建议增设孤网运行模式，并通过调速器建模试验整定孤网运行模式控制参数，确保当所在电网解列转为孤网运行时能自动切换成孤网模式运行，提高系统稳定性。

6.2 一次调频功能

在孤网运行方式下，系统负荷变化频繁、频率不稳，因一次调频动作灵敏，动作幅度大，投入一次调频功能易造成系统振荡，同时调速器频繁调节易引发调速器油压装置事故低油压，造成机组事故停机，因此在孤网运行方式下建议退出一次调频功能。

6.3 调速器永态转差系数（Bp）值设置

调速器的永态转差系数是指接力器行程为零时的转速与接力器全行程时的转速之差与额定转速之比。从图2中可知：Bp1>Bp2，当系统频率由f2变化至f1时，ΔY2>ΔY1，即当系统负荷变化时，Bp值小的机组承当的变化负荷较Bp值大的机组多。因此在有多台机组参与孤网运行的系统中，Bp值的取值应本着降低响应速度、保证电网稳定及机组在系统中担任的调节作用进行设置，不易设置过小，一般担任调峰、调频的机组比非调峰、调频的机组Bp值小。本次孤网仅某电站1号机组参与运行，承担调频任务，因此该机组孤网运行Bp值设置为0。

6.4 孤网运行频率调节死区

孤网运行频率调节死区的设置将会直接影响系统的稳定性和电能质量，设置小，调速器动作频繁，系统频率稳定;设置大，调速器动作迟缓，系统频率变幅大。因此孤网运行频率调节死区的设置应根据电网对频率的要求和机组调速器的性能综合考虑设置。某水电1号机组在孤网运行期间综合考虑电网要求和调速器调节性能，孤网运行频率调节死区设置为±0.2Hz。

6.5 应急管理

加强对应急电源（柴油发电机等）的专项检查维护，确保应急电源的可靠备用;同时要提前制定发电机组黑启动方案，并进行实操演练来提升应急人员的应急处置水平，保证在出现系统垮网后能够迅速恢复供电，以保障水电站自身安全和减少系统停电时间。

6.6 运行和调度管理

运行人员和专业技术人员应坚持开展专项巡检，认真记录、分析机组各项运行数据，及时发现设备存在的缺陷和设备工况出现的变化，及时掌握机组运行工况，必要时，及时开展机组重要螺栓、销、键的检查工作，确保机组安全稳定运行。调度方面，运行人员应积极主动与调度机构沟通，全面了解系统运行和负荷、电压、频率的变化情况;并根据历史负荷曲线变化规律，做好负荷预判、合理调控。

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