小水电站需解决的几个问题

电力18讯：    
广西天峨县水利电业有限公司  韦康健  

大多数小型水电站发电机机端出口电压为0.4kV，采用整步表法或暗灯法并网，除了在发电机机端空气开关处设有一组感应式电流继电器作过流、速断保护及利用空气开关的欠压脱扣器线圈作欠压保护外，再没有其他保护。电站由于资金困难，都采用手动调速，而且这些电站在通过变电站与大网联网的途中均有沿线负荷存在。

1 存在的问题

并网时很难把握好同期时间，冲击电流大，导致电网及机组的剧烈振荡，给电网及机组带来严重的危害。

丰水发电期间，由于某种原因并网运行突然转为脱网运行，在沿线负荷较轻的情况下，沿线用户的用电器将承受着较高的电压，致使用户的用电器承受过电压，甚至有可能被烧毁。

枯水期间，由于某种原因并网运行突然转为脱网运行，沿线负荷较重，就会出现功率缺额。当出现无功功率缺额时，电压会降低，当降到或者低于70%额定电压时，空气开关失压脱扣开关跳闸。当出现有功功率缺额时，电压下降不大，空气开关未能跳闸，致使机组及线路上的用电器，特别是电动机有可能损坏。

小型水电站均采用手动开停机，当满负荷运行时，由于某种原因，机组本身空气开关跳闸，关机不及时，容易造成飞逸转速，致使机组在高转速作用下引起机械损坏，在高电压作用下易引起绝缘损坏。

2 解决问题的方法

以下解决问题的办法于1996年开始在峨里电站试用，获得了成功，之后的两年，推广到响水滩、么谷岩、六排、更新等四个电站。

2.1 加装ZZB-5A自动准同期并网装置

这种装置是由20世纪90年代开始推广应用的，它是一种电子型集成控制仪器，动作灵敏，结构小巧，外形美观，可与其他仪表安装在同一配电屏上，凡是电动合闸，都可以配这套装置。

使用这套装置应注意以下问题。

采用DW10型电磁型合闸空气开关或电动合闸空气开关的机组，因为其线圈或电机通电而产生的动作需要0.5～1.0s的时间，空气开关从动作到完全合闸需要1.0～1.5s的时间，即空气开关从接到指令到完全合闸需要2.0～2.5s的时间，待开关合闸时，同期瞬间已过，实际上是非同期并网操作。为此，我们采用在空气开关的两端并接交流接触器的常开主触点，来实现快速准确自动并网。当满足并网条件时，准同期装置ZZB-5A的常开触点闭合，接通交流接触器线圈，于是其常开主触点闭合，完成了通过旁路并网，等空气开关合闸后，退出交流接触器，再加大发电机的出力。

采用DW15型电动储能合闸空气开关的机组，由于开关合闸时间非常短，自动准同期ZZB-5A的出口可直接接到合闸线圈回路，实现完全自动并网操作。

为了缩短自动准同期的工作时间，避免受大电压差值的冲击。各电站还安装一套暗灯装置，通过监视暗灯，当接近并网条件时，再投入自动准同期装置，这样可有效地保护准同期装置，延长其使用寿命。

2.2 加装过压保护装置

此装置接线简单，投资少。每台仅装一个DY-34型电压继电器，把电压继电器的两对常闭接点并接后，再串入空气开关的欠压脱扣器线圈回路中，并接两对常闭接点的目的是为了保证触点接触可靠和有足够的容量。电压正常时，常闭接点闭合，空气开关的欠压脱扣器线圈通电，使空气开关处于合闸状态，当电压达到或超过整定值（可整定为1.25Ue）时，常闭接点打开，欠压脱扣器线圈断电，空气开关跳闸，达到保护机组本身和沿线电器的目的。

2.3 加装低频保护装置

低频保护是针对电站脱网带重负荷运行加装的一种保护，采用BDZ-B型低频继电器作为过流的后备保护，其额定电压为100V，额定频率为50Hz，低频整定范围为49～46Hz，建议整定为47Hz。当机组脱网带重负荷运行，有功功率不足，电压下降不大，未达到欠压整定值时，失压脱扣器未动作，而此时机组频率反应灵敏，频率下降或波动到低于47Hz时，其一对常开触点闭合，发出跳闸信号，作用于空气开关的分励脱扣线圈，使机组跳闸，停止向外供电，从而使机组本身及所供线路上的电动机避免因低频运行带来的损伤。

2.4 加装水阻消能保护装置

小型水电站的开停机大都为手动型，当机组空气开关跳闸后，由于来不及及时关机，机组将出现飞逸转速，由此带来机组机械损坏，甚至危及人身安全。为解决这一问题，可采用水阻消能法。

所谓水阻消能，即利用盐溶液将发电机机端电源平衡短路，在盐溶液的电解反应过程中消耗能量，当电解的盐溶液消耗的电能基本与发电机输出的电能相等时，发电机运行稳定、不产生飞逸转速，从而保护了发电机。

应用水阻消能应注意的问题

・按每150kW的出力配置1m3的盐溶液来建造水阻池。

・调节水阻盐溶液浓度时，应以能消耗60%的机组出力为合适，不能调节为耗能等于或大于机组出力。

・消能电极可布置为三角形或长方形。一般情况下，为减少占地面积，且水阻池易于布置，常采用长方形布置