关于1库2级水电站单线路输出情况下的安全控制策略探讨

关于1库2级水电站单线路输出情况下的安全控制策略探讨

徐勇

单位：四川川汇水电投资有限责任公司   邮编：610091

【摘要】：一库两级电站，外送线路受限或者机组及线路发生跳闸时将严重影响到第二级水电站的安全，本文专门针对该类特殊情况对运行和事故情况下的安全控制策略进行了分析。

【关键字】：一库两级   安全控制策略

一、故障情况影响分析

随着电力行业的发展，电源点模式也越来越多样化，且随着电源点电站的装机规模越来越大，和前期投产电站的设备趋于逐年老化等情况越来越突出，其对电站运行和电网运行安全的影响问题也越来越突出；特别在新环境模式下，可开发资源点越来越少，新建电站越来越靠近高原、交通不便利和电力系统主网越来越远等情况的出现，当一中大型电站的外送线路突然事故跳闸，势必会对电网的影响越来越突出，特别是对1库2级水电站单线路输出的电站对电网的影响会更加明显。

二、特殊一库多级电站概述

一库多级水电站是通过水库进行蓄水，当水位足够时，就会通过放水的方式利用水位落差推动多级水力发电厂的发电机组进行发电。而该两个水电站只在第一级水电站的上游建立一座具有蓄水能力的水库，水库里的水经压力隧洞，利用压力水冲转第一级电站水轮发电机组发电，第一级水电站发电后流出的水流入尾水经一段无压隧洞后，再经第二级电站的压力引水隧洞引水，供给第二级电站的水轮发电机组发电使用。此种电站的第二级电站取水是直接取的第一级电站的尾水，更为特殊的是该类型电站第二级电站基本无水量调节能力，当第一级电站机组或者外送线路出现事故跳闸的情况是，则会对第二级电站的水工压力隧洞系统产生致命的颠覆性的安全威胁。特别是如果该一库多级或者两级电站采用第一级电站通过一条220kV线路送至第二级电站母线，再经第二级电站两条线路送至同一变电站的不同母线；第一级电站的另外一条110kV线路受对侧变电站输送功率限制时，第二级电站的安全运行风险更为突出。

三、本次有针对性分析的电厂情况介绍

第一级电站主接线方式为单母线220kV接线方式，发电机变压器接线方式为发变组单母线接线方式，发变组中间不设断路器，只设隔离刀闸，一共有3台发变组，3台机组的额定水头均为216米；第一级电站通过一条主要的220kV送电线路将第一级电站所发出的电送至第二级电站的220kV母线；还配备有一条110kV功率受限的外送线路。

第二级电站主接线方式为单母线220kV接线方式，发电机变压器接线方式为发变组单母线接线方式，发变组中间不设断路器，只设隔离刀闸，一共有3台发变组，3台机组的额定水头均为216米；第二级电站通过两条220kV外送线路送至下游的220kV枢纽变电站。

所以，针对以上特殊情况下的一库两级电站的安全控制策略会更为复杂，既要考虑对电网突然损失大量功率时电网的承受能力，也要考虑电站水工压力隧洞系统的安全。针对以上问题为保证水工建筑和其它相关设备安全，从综合安全出发，考虑可采用以下安全控制策略。

三、特殊一库多级电站安全控制策略

3.1正常运行时的安全控制策略

3.1.1第二级与第一级电厂应按相同的台数或相近的容量运行。充许第一级电厂机组台数及负荷大于第二级，反之侧不充许；

3.1.2正常开机顺序为先开第一级电厂机组、后开第二级电厂机组，正常停机顺序为先停第二级电厂机组、后停第一级电厂机组；

31.3 第一级电厂与第二级电厂之间的无压隧洞上标记出正常运行的水位，并根据运行机组台数对尾水位要求不同，第二级电厂运行机组越多，则相应尾水位则要求适当提高。

3.2机组事故跳闸时的安全控制策略

第一级电厂丢弃负荷时，金龙潭电厂应随即丢弃相同的负荷或相同的机组台数，应始终保持第二级电站的发电负荷引用流量小于第一级电站发电出库流量。

3.3第一级电站的220kV主要送电线路事故跳闸情况

当第一级电站的220kV主要送电线路事故跳闸，导致220kV线路保护出口跳闸时，而110kV线路运行情况正常是，应立即将第二级电站的全厂机组出力压至最低或者接近于0,；并立即与110kV外送线路具有调度管辖权利的地调联系，汇报第一级电站220KV外送线路事故跳闸情况，并申请110kV线路功率限额为1.5万千瓦，而第二级电站要将总功率将至接近于0，以确保第二级电站空转和发电引用流量小于第一级电站的发电出库流量。这样就能保证第二级电站的所有机组挂在网上，基本保持最低出力，而不用解列停机，从而减少操作步骤。让当值运行人员能够有更多的经理去处理事故跳闸的线路故障，从而降低风险，确保安全。

3.4当第一级电站的220kV母线事故跳闸情况

当第一级电站的220kV母线事故跳闸时，则所有的上网出力都降为了0，这时为确保第二级引水隧洞安全，应将第二级电站的负荷降为0，同时将第二级电站的3台机组的不带厂用电的一台机组停机，以确保第二级电站的隧洞不被拉空。

3.5一库多级电站的自动化控制安全策略

     以上3.1至3.4项是该类电站的基本安全控制策略，也是在运行值班人员人工干预操作下的安全控制策略；目前的中大型电站均已采用自动化监控系统控制，那么在自动化监控系统运行方式下，针对集控系统或者梯调系统，监控系统又怎样来设定我们的安全控制策略，使其能充分满足以上的确保安全的必须条件呢，针对以上问题，我特提出如下集控系统或者梯调系统的安全控制闭锁逻辑策略。

A）当正常运行方式时，通过在集控监控系统设置功率联锁逻辑，该逻辑目的在于使得第二级电站的总有功功率设定不得超第一级电站的总有功功率

B）当第一级电站的单机事故出口跳闸或者母线及线路事故出口跳闸时，通过在集控监控系统设置事故联动压板，使得第一级电站的事故出口，联动第二级电站的功率实发，让第二级电站的功率实发始终低于第一级电站的总功率，但因有时电站的总上网功率测值会存在偶然的异常跳变，为了防止该偶然的上网功率测值异常，需要将第一级电站的功率测量源故障判据做成与的关系，当这两个条件同时满足时，且在集控监控系统设置的事故联动压板在投入的情况下强制将第二级电站的各台机组的总的有功功率设定值设定为跟踪第一级电站的总上网功率减去10MW；当然第二级电站的各机组的单机有功设定值不能小于1MW，最小则为1MW，以防止机组逆功率情况发生。

C）在集控监控系统设置第二级电站与第一级电站间无压引水隧洞的最低水位，该水位根据第二级电站的机组运行台数的不同，要求最低水位也不同。当第二级电站与第一级电站间无压引水隧洞的最低水位低于低限时，集控监控系统主动弹出提醒集控值班运行人员减负荷的对话框，提醒当班运行人员进行紧急减负荷，紧急减负荷可设置建议调整目标值，以确保第二级电站总出力低于第一级电站总出力，确保无压隧洞水位尽快恢复。

D）集控监控系统在第二级电站与第一级电站间无压引水隧洞的不同隧洞段设置2至3个水位监测点，该3个测点构成与的关系，当该三个点的测值同时满足集控监控系统设置的水位低于低低限值时集控监控系统直接动作于第二级电站的总有功功率设定值，控制第二级电站的机组减少有功功率，使得第二级电站与第一级电站间无压引水隧洞的水位回升，以此来确保第二级电站引水隧洞和发电设备的安全。

当然在判断第一级电站的机组或者线路及母线是否发生了事故跳闸时为了防止全厂总事故信号误动而导致监控系统误判情况的发生，我们在进行第一级电站是否有事故跳闸的情况判断的安全控制策略制定时不能只对监控系统的全厂事故总信号点进行判断，而是要对机组、主变、母线、线路的保护跳闸信号与之相对应的主变高压侧开关或母线相关联的开关或线路开关串联，在监控系统的逻辑回路里面构成与的逻辑关系，当上述各对应的与的逻辑关系满足后再进行功率逻辑判断，当功率判断品质为好的时候再通过集控上位机进行第二个电站的全厂总有功的分配与调整，以此来确保不发生误调整的情况，同时在确保不发生误调整情况下来确保发生事故时压力隧洞的安全，确保水工建筑和发电设备的安全。

综上所述，为了防止一库两级电站，且供电外送线路存在较大受限或者限流的情况时，我们应尽可能的要在电站的保护设定，运行方式设定与调整及关键节点发生事故时的应急调整和远程和现地监控系统的安全策略上进行全方位的思考和努力，竭尽一切全力方式重特大事故和颠覆性事故的方式，以确保设备、设施和人员及财产的安全。牢固树立安全第一、预防为主，综合治理方针；建立起群防群治、全方位、多角度的无死角的隐患排查治理的措施。