陳小光

(內(nèi)蒙古大唐國際托克托發(fā)電有限責任公司，內(nèi)蒙古 托克托 010206)

0 引言

托電公司對外供電是通過托源500kV 4回線和源霸及源安500 kV各2回線直接向北京地區(qū)送電的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)。渾源站是位于山西的開關(guān)站，一共是4條輸電線路。2012－11－05，托電公司遇到一起因極端惡劣冰雪天氣造成的電網(wǎng)故障，托電公司500 kV 4條輸電線路的3條線路先后跳閘，造成4臺機組同時被迫停運(托電公司共有8臺600 MW機組，其中#6，#7機組停運檢修，剩余6臺機組中被迫停運4臺)，為此，托電公司動員全體員工應(yīng)對緊急事件。下面對事故過程進行分析。

1 事故過程

2012－11－03，因出現(xiàn)惡劣的冰雪天氣，源霸Ⅱ線跳閘，托電公司總負荷由3200 MW降至2550 MW。同日，源霸Ⅰ線跳閘，全廠總負荷降至最低。2012－11－05 T 05:00，源霸Ⅰ，Ⅱ線分別試送9次和2次，均未成功。11－05 T 05:11，源安Ⅰ線跳閘，托電公司送出通道僅剩源安Ⅱ線。調(diào)度命令托電公司保留2臺機組，其他機組立即停機，接到命令后，托電公司立即啟動全廠對外停電預(yù)案。#1，#3，#5，#2機組依次停機，僅保留#4，#8機組運行，負荷為300 MW，帶全廠廠用電和輔助蒸汽。若源安Ⅱ線再跳閘就會出現(xiàn)#4，#8機組甩負荷，只剩下廠用電負荷。即便是立即手動停運1臺機組，剩下的機組也會因負荷大幅波動，單臺機組運行出現(xiàn)頻率不穩(wěn)，可能會因頻率保護動作而跳機，到時候就會出現(xiàn)全廠停電，多臺機組面臨在沒有廠用電的情況下停機。當時正值冬季，若輔助蒸汽失去，防寒、防凍工作會變得十分困難。

2 電路過負荷的危險因素分析

線路跳閘為什么要停運這么多臺機組呢?在線路跳閘后，發(fā)電機組所發(fā)出的功率要通過剩余的線路輸送，這樣，就會超出輸電線路的功率極限。若超出輸電線路的功率極限會降低系統(tǒng)的穩(wěn)定性，容易發(fā)生系統(tǒng)振蕩等惡性事故。輸電線路的功率傳輸極限一般是由導(dǎo)線的熱穩(wěn)定極限決定的，即輸電電流不能高于某一電流極限值。輸電線的功率極限等于電流極限值與電壓等級乘積的3倍。我國交流輸電線路電壓等級為 10，35，110，220，330，500，750 kV。交流輸電線路的電流是按照各個變電站的主變壓器容量來分配的。從交流輸電線路的設(shè)計上來講，輸電線路的負荷(承載)電流一般均按照最大負荷(承載)電流來設(shè)計并選擇導(dǎo)線的截面。220 kV以上的輸電線路一般采用2分裂或4分裂導(dǎo)線。考慮輸電長度與電壓損耗的關(guān)系，各種電壓等級的輸電范圍半徑有嚴格的規(guī)定:10 kV輸電線路的電流為400～600 A，110 kV輸電線路的電流為600～1200 A，220 kV輸電線路的電流為600～1200 A，500 kV輸電線路的電流為3000 A。

輸電線路過負荷或故障跳閘會引起大量負荷轉(zhuǎn)移，造成一系列線路和電源的連鎖跳閘，它與重大停電事故尤其是連鎖故障的發(fā)生具有相關(guān)性。因此，從負荷角度出發(fā)，電網(wǎng)發(fā)生連鎖事故的機制是:當電網(wǎng)運行時，每個元件都帶有一定的初始負荷，當某個元件或幾個元件因過負荷而導(dǎo)致電網(wǎng)發(fā)生故障時，系統(tǒng)原來的潮流將發(fā)生變化，停運元件的負荷會加載到仍在正常工作的元件上，一旦這些元件無法承擔新增加的負荷而退出運行時，就會引起新一輪的負荷轉(zhuǎn)移，進一步引發(fā)連鎖性的過負荷，最終導(dǎo)致大面積停電。任一支路的斷開，必將引起全系統(tǒng)潮流的重新分布，但影響只是局部的，并以事故點為中心向外逐漸減弱。完全邊界法認為事故點電氣距離三級以上的節(jié)點或支路(即該節(jié)點或支路與事故點之間相間隔3條以上的支路)所受影響可以忽略不計。電網(wǎng)及電廠繼電保護裝置的隱性故障對連鎖故障有推波助瀾的作用，系統(tǒng)中的隱性故障可能會發(fā)展到不可控制的地步。所謂隱性故障是指由于配置不當、硬件損壞等原因造成的保護裝置缺陷從而導(dǎo)致保護裝置動作不正確，如1994年美國西部大停電、1996年馬來西亞大停電和2003年的倫敦大停電，這些停電因素都是由繼電保護隱性故障引起的。

3 安全自動切機裝置概況

保持電力系統(tǒng)同步運行穩(wěn)定性的最根本前提是，在任何情況(包括在故障后的電網(wǎng)結(jié)構(gòu))下，保證線路的輸送能力總是大于系統(tǒng)通過它傳輸?shù)淖畲蠊β?。因此，如果因線路故障失去了部分電網(wǎng)必需的傳輸能力，就必須及時減去相應(yīng)的電源，以減小那部分電網(wǎng)通過的功率，才有可能保持系統(tǒng)的繼續(xù)穩(wěn)定運行。在正常情況下，線路跳閘需要通過發(fā)電機組停運而由安全自動投切(以下簡稱安自切機)裝置完成。安裝安自切機裝置是提高系統(tǒng)動態(tài)穩(wěn)定的一項重要保護措施。安自切機裝置就是在輸電線路發(fā)生故障跳閘或重合不成功時，切除線路送電端發(fā)電廠的部分發(fā)電機組，從而提高系統(tǒng)的動態(tài)穩(wěn)定性。安自切機裝置作用于發(fā)電廠部分機組的主汽門，使其自動關(guān)閉，這樣可以防止線路過負荷。

托電公司500 kV托源霸安自切機裝置采用北京四方繼保自動化股份有限公司的產(chǎn)品，托電公司為托源安全穩(wěn)定控制工程主站(簡稱托電控制主站)，渾源開關(guān)站為托源安全穩(wěn)定控制工程子站(簡稱渾源控制子站)。渾源側(cè)的穩(wěn)定控制裝置檢測源安2回線及源霸2回線的運行狀況以及跳閘狀況，將有關(guān)信息傳送至托電公司主站。托電公司檢測托源4回線的運行狀況和故障跳閘狀況。根據(jù)輸送功率斷面及機組出力等綜合因素來判斷是否切除部分機組。分別在托克托、渾源通信機房設(shè)置通信接口屏，實現(xiàn)光纖通道互聯(lián)。托電公司控制主站、渾源控制子站安自切機裝置均為A套、B套雙機配置。2套配置由硬件完全相同的裝置構(gòu)成，電源各自獨立，每套裝置都可以不借助另一套裝置獨立完成所有任務(wù)。托電公司控制主站－渾源控制子站之間采用A－A，B－B對應(yīng)2 M光纖通信。通信采用符合CCITT.G.7032Mbit/s標準的同向數(shù)字接口。配有本地與遠方通信接口，提供基于IEC60870－5－103或TCP/IP的裝置信息自動上送功能。

托電公司控制主站裝置單裝置能夠接收#1～#8從機上送的線路和機組運行信息(包括功率、線路投停等)、跳閘狀態(tài);接收渾源控制子站上送的源安Ⅰ，Ⅱ線和源霸Ⅰ，Ⅱ線運行信息(包括功率、線路投停等)、跳閘狀態(tài);綜合托電公司主站、渾源子站的線路和機組的運行信息，自動識別電網(wǎng)當前的運行方式;對機組按預(yù)定的邏輯進行排序，以便系統(tǒng)故障時進行最合理的切機;當系統(tǒng)發(fā)生跳閘故障時，綜合分析托電公司主站、渾源子站的線路和機組的跳閘狀態(tài)，確認N－1或N－2故障方式;依據(jù)故障方式、事故前電網(wǎng)的運行方式及被控制的潮流斷面，按既定的控制策略表確定對應(yīng)的控制措施。

從機功能是監(jiān)測托電公司出線的運行狀態(tài)，根據(jù)就地的電氣量判斷線路的跳閘狀態(tài);將出線的運行信息(包括功率、線路投停等)和跳閘狀態(tài)上送本站主機。切機原則:在N－1或N－2故障方式下，根據(jù)應(yīng)切機組臺數(shù)對可切機組按照功率從大到小依次切除。如果可切機組臺數(shù)小于應(yīng)切機組臺數(shù)，則僅切除全部可切機組。承擔保留廠用電任務(wù)的機組應(yīng)通過運行方式安排退出該機組允許切機壓板。在正常方式下，#2機組退出切機壓板，但也可根據(jù)線路狀態(tài)和機組情況而改變。

4 緊急情況應(yīng)對措施

在僅剩1條線路和2臺機組運行的前提下，事故處理的原則就是力保廠用電和輔助蒸汽。做好對外送電線路全部跳閘自帶廠用電和廠用電全失黑啟動的準備。將運行機組負荷降至最低，啟動已經(jīng)停用機組可以運行的輔助設(shè)備，提高廠用電量。托電公司與華北電網(wǎng)調(diào)度中心協(xié)商退出安自切機裝置，若發(fā)生事故，可由托電公司自主停運機組，只保留廠用電機組運行。制訂了針對線路再次跳閘的處理措施:若線路全部跳閘，其他機組全部立即停機，只保留#8機組帶全廠廠用電及輔助蒸汽。如果#8機組跳閘，全廠停電，各機組可利用柴油發(fā)電機供給保安電源，以保證機組安全停運。廠用電失去后汽輪機直流油泵和密封油直流油泵啟動，保證汽輪機安全停運。柴油發(fā)電機啟動，保安段恢復(fù)供電，啟動交流油泵代替直流油泵。啟動停機冷卻水泵，保證爐水循環(huán)泵電動機的安全，啟動空氣預(yù)熱器電動機防止空氣預(yù)熱器變形，啟動火檢風機，防止火檢探頭燒損。恢復(fù)電動門電源，關(guān)閉至凝汽器的所有熱汽和熱水。因失去壓縮空氣，氣動門無法操作，關(guān)閉手動門。關(guān)閉鍋爐煙風擋板進行悶爐。當線路短時無法恢復(fù)，可通呼熱公司輸煤電源反送至與其相連的機組6kV母線，再由各機組6kV母線聯(lián)絡(luò)開關(guān)送至其他機組。使每臺機組有一半6 kV母線恢復(fù)送電。6 kV段母線送電后，恢復(fù)帶電母線上的鍋爐變壓器和汽機變壓器供電，然后給保安電源送電，#1機組恢復(fù)化學變壓器送電。送電前將各段開關(guān)停電，啟動大功率負荷必須由值長批準。開啟呼熱公司與托電公司輔助蒸汽聯(lián)絡(luò)門，恢復(fù)各機組輔助蒸汽，做好防寒、防凍工作。

5 結(jié)論

雖然這次事故沒有發(fā)展到最壞的地步，但是托電人做好了最壞的打算，進行了充分的準備。托電公司幾乎所有人都堅守在現(xiàn)場，很多人犧牲了自己休息時間，就是為了在出現(xiàn)緊急情況時挺身而出。在托電公司領(lǐng)導(dǎo)的正確指導(dǎo)下，在各個部門通力協(xié)作下，在全體員工的不懈努力下，最終克服了種種困難，安全度過了線路跳閘危機。線路恢復(fù)送電后，機組逐臺啟動，隨后恢復(fù)了正常供電。

［1］盧錦玲，陳媛，朱永利.基于輸電線路過負荷特性的連鎖事件識別［J］.華北電力大學學報，2007(5):27－31.