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小水电系统单回并网线路故障时最大重合闸时间的确定

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  • 更新日期:2014-09-05 10:54
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摘要:在我国,小水电是农村电气化的重要能源。从1983 年开始,国家就提出“积极发展小水电,建设中国式农村电气化试点县”。20 多年来,小水电的发展规模在全国农村电气化的能源供应中已成为仅次于国家大电网的重要电源,这在世界上可能是独一无二的[1]。

  关键词:孤岛系统;自动重合闸;最大合闸频率;最大允许合闸时间

  小水电系统由于受经济与地理条件的限制,一般具有网络结构薄弱(单联络线),线路保护简单,没有快速信号通道,主保护动作时限长,水电站设置解裂点困难等特点。石门西北部水资源丰富,现有小水电装机容量54 140 kW。丰水季节,小水电上网电量多,供当地负荷后,通过110 kV单回联络线向外送出电能;枯水季节,主要供电电源为大系统侧220 kV 变电站。由于联络线分布广,大部分地区为雷电多发的山区,雷电灾害较严重, 线路遭受雷击多次发生瞬时性故障。2004—2008 年,皂—雁线共计发生故障9 次,重合闸动作仅成功1 次,成功率仅为11.1%。故障多发于春夏季(3—8 月),这一时段雨水丰富,发电机普遍处于满发状态,常规的大电源侧检无压重合闸、小电源侧检同期的重合闸方式无法把2 个系统同步联系起来,强行重合势必对大系统和水电站造成损害。重合闸起动失败后,小电源局部电网独立继续运行,小水电均未装设自动解列装置,发电机组功率过剩,致使独立系统出现严重的过电压和过频率,严重影响当地的电能质量和用电设备安全,因此联络线故障自动重合闸尤为重要。提高自动合闸成功率,也能保证丰富水电电能输出,为小水电系统带来可观的经济效益。

  目前新型自动重合闸的研究主要是解决瞬时与永久故障判别[2-5],两弱联系统间尚未完全失去电气联系的最佳合闸角分析[6],自适应分相合闸策略[7-14]等问题。对于两系统单回联络线交换功率大,断开后小系统成为独立孤岛,并有很大的剩余功率情况,通常不能采用非同步重合闸。如果不能对两侧电源或负荷功率有效地实施调节与控制,自动重合闸同步检定很难满足要求。

  本文提出了最大允许合闸频率及其合闸时间的概念,并给出了具体分析计算方法,该计算方法物理意义明确、概念清晰。实际系统仿真表明,由该计算方法得到的结果是完全正确的,可用于小水电系统自动重合闸装置的技术改进之中。

  1、系统等效数学模型将小电网等效为单机–无穷大系统,如图1 所示。图中:PG 为发电机功率;Plin 为联络线输出功率;Ploc 为小电网侧本地负荷等效置于发电机出口。
 

 
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