引言

我國(guó)的整個(gè)電力系統(tǒng)經(jīng)過(guò)發(fā)展和改革，大致可以分為國(guó)家電網(wǎng)和南方電網(wǎng)兩部分，兩個(gè)電網(wǎng)的覆蓋范圍都比較廣。2023年5月19日，國(guó)家能源局發(fā)布了我國(guó)1月至4月的電力行業(yè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，該統(tǒng)計(jì)顯示，截至2023年4月底，全國(guó)累計(jì)發(fā)電裝機(jī)容量約26.5億kw，同比增長(zhǎng)9.7%，表明電能成為保證人民生活的最重要能源之一，同時(shí)電能也是國(guó)家發(fā)展的重要基礎(chǔ)。然而，隨著需求的不斷增加，電網(wǎng)規(guī)模逐漸擴(kuò)大，電力系統(tǒng)需要面臨越來(lái)越多、越來(lái)越復(fù)雜的安全問(wèn)題[1]。一旦電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障，如果不能及時(shí)排除，電力系統(tǒng)將逐步失穩(wěn)，不能提供基本質(zhì)量的電能；更嚴(yán)重的還有可能導(dǎo)致大規(guī)模停電，不僅給國(guó)民經(jīng)濟(jì)帶來(lái)巨大損失，還有可能危及人民生命財(cái)產(chǎn)乃至國(guó)家安全[2]。

例如，2006年2月24日，福建廈門電業(yè)局220 kV安兜變10 kV江頭Ⅱ回線出現(xiàn)線路故障，3名電力工作人員在處理故障的過(guò)程中被電弧燒傷，造成了人員嚴(yán)重受傷；2020年9月，江蘇南京三江的220 kV變電站突發(fā)故障，導(dǎo)致南京整個(gè)江北地區(qū)停電，嚴(yán)重影響了該區(qū)域的工廠生產(chǎn)和居民用電，造成了較大的經(jīng)濟(jì)損失；2022年臺(tái)灣高雄的興達(dá)電廠突發(fā)故障，導(dǎo)致全臺(tái)無(wú)預(yù)警大停電，高雄捷運(yùn)、輕軌停運(yùn)，數(shù)百人被困電梯，工廠停工，造成巨大損失[3]。事實(shí)證明，電力系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行至關(guān)重要，電力系統(tǒng)發(fā)生故障后，電力工作人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)并排除故障，不讓故障范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，對(duì)電力系統(tǒng)有著不可忽視的作用。

整個(gè)電力系統(tǒng)由發(fā)電、輸電、配電、用電等環(huán)節(jié)組成，在電力系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)都有可能出現(xiàn)故障，其中電網(wǎng)故障主要包括發(fā)電機(jī)組故障、變壓器故障、輸電線路故障以及配電網(wǎng)故障等[4]。在電能傳輸過(guò)程中，輸電線路發(fā)揮了重要作用，但輸電線路故障比重較高，其一旦發(fā)生故障就意味著電能傳輸?shù)闹袛?。?dāng)輸電線路出現(xiàn)故障時(shí)，電力系統(tǒng)內(nèi)部的多個(gè)保護(hù)會(huì)動(dòng)作，相應(yīng)的斷路器會(huì)隨之跳開(kāi)以隔離故障，避免故障對(duì)其他元件造成損害，減小故障范圍。其中，輸電線路某些故障可能導(dǎo)致孤網(wǎng)運(yùn)行的情況出現(xiàn)[5—9]，即發(fā)生故障后，斷路器跳開(kāi)，導(dǎo)致一部分系統(tǒng)包括電源和負(fù)荷與主網(wǎng)脫離，形成一個(gè)獨(dú)立的電網(wǎng)絡(luò)。孤網(wǎng)相較于主網(wǎng)來(lái)說(shuō)沒(méi)有主網(wǎng)“大電網(wǎng)、大電源、大容量”的特點(diǎn)，所以其抗干擾能力比較弱，并且孤網(wǎng)內(nèi)發(fā)電機(jī)發(fā)出的功率和負(fù)荷功率會(huì)出現(xiàn)較大的不平衡，機(jī)組無(wú)法調(diào)節(jié)，導(dǎo)致孤網(wǎng)無(wú)法穩(wěn)定運(yùn)行，無(wú)法穩(wěn)定提供可靠的電能，甚至可能造成廠用電全停，這將對(duì)國(guó)民生產(chǎn)和居民用電造成較大的隱患。同時(shí)，當(dāng)出現(xiàn)孤網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，負(fù)荷的頻繁變動(dòng)會(huì)對(duì)汽機(jī)造成較大的沖擊。

鑒于此，研究當(dāng)輸電線路故障導(dǎo)致某一區(qū)域電網(wǎng)孤網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，如何根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際狀況快速隔離故障，恢復(fù)孤網(wǎng)到主網(wǎng)運(yùn)行，避免更大的生產(chǎn)事故具有重要的實(shí)際意義。本文介紹了一起因雷擊線路故障跳閘導(dǎo)致發(fā)電廠孤網(wǎng)運(yùn)行的電網(wǎng)事件，詳細(xì)闡述了整個(gè)事件基本情況和處置過(guò)程，希望能為電力工作人員處理類似事件提供參考和借鑒。

1事件基本情況簡(jiǎn)介

2022年，某省110 kV PM線因雷擊導(dǎo)致架空地線斷落搭在導(dǎo)線上。110 kV MG變側(cè)110kV PM線102斷路器距離保護(hù)I段動(dòng)作跳閘,重合閘動(dòng)作不成功；220 kV PD變側(cè)110 kV PM線零序過(guò)流保護(hù)Ⅱ段動(dòng)作跳閘，重合閘動(dòng)作不成功,保護(hù)選相A、C相,測(cè)距13 km,錄波選相為A相,測(cè)距12.99 km。其事件區(qū)域內(nèi)的電力系統(tǒng)接線圖如圖1所示。

110 kV PM線永久性跳閘后，形成了PZ水電站#1號(hào)發(fā)電機(jī)通過(guò)110 kV SZI回線—SG變110 kV I母線—110 kV LSI回線—LZ變110 kV I母線—110 kV LW I回線—HW變110 kV I母線—110 kV MW線—MG變運(yùn)行的孤立小電網(wǎng)。隨即SG變35 kV SHI回線（空載）、SX線、SDⅡ回線低周保護(hù)跳閘，35 kV DQ變的35 kVⅡ母線失壓，35 kV XH變的35 kVⅡ母線失壓。HW變10 kV#1號(hào)電容器組過(guò)電壓保護(hù)動(dòng)作，10 kV HC I回線003斷路器、10 kV QYI回線027斷路器、10 kV HF I回線002斷路器、10 kV GYI回線001斷路器、10 kV GYⅡ回線021斷路器、10 kV HFⅡ回線009斷路器、10 kV NH I回線005斷路器、MG變10 kV BP線006斷路器、10 kV LB線004斷路器、10 kV MG I回線003斷路器、10 kV MGⅡ回線002斷路器、10 kV MK I回線007斷路器、10 kV HC線005斷路器共13回10 kV線路低周減載掉閘。

事件前所處區(qū)域電網(wǎng)負(fù)荷合計(jì)1 237 MW,以上低周動(dòng)作合計(jì)切除22.93 MW負(fù)荷,占比約1.85%。失壓情況：220 kV CJ變、LX變及220 kV CJ牽引變、RJ牽引變。負(fù)荷損失統(tǒng)計(jì)：區(qū)域電網(wǎng)最大損失負(fù)荷113MW。

2事件處置過(guò)程

16：57,某調(diào)度部門向上級(jí)調(diào)度部門申請(qǐng)PZ水電站發(fā)電機(jī)組調(diào)度權(quán)配合故障處置，17：10獲準(zhǔn)。

17：02，110 kV PW線兩側(cè)分相差動(dòng)保護(hù)跳閘，重合閘動(dòng)作不成功，110 kV PZ變備自投動(dòng)作聯(lián)切35 kV PXT3線331斷路器（無(wú)負(fù)荷損失），合上110 kV分段110斷路器，將PZ變110 kVⅡ母線負(fù)荷轉(zhuǎn)由110 kV LP線供電（不影響孤網(wǎng)）。

17：03，LD變110 kV XL線103斷路器零序過(guò)流保護(hù)Ⅱ段動(dòng)作跳閘，重合閘動(dòng)作不成功，備自投動(dòng)作聯(lián)切110 kV LL線（Tiger DP光伏電站—LD變）、35 kV LSⅡ回線（LD變—35 kV SZ變），合上110 kV SL線，將110 kV LD變負(fù)荷倒由孤網(wǎng)供電（瞬時(shí)轉(zhuǎn)移約9 MW負(fù)荷）。在同一時(shí)刻，110 kV XY變110 kV eX線101斷路器接地距離保護(hù)Ⅱ段、零序保護(hù)Ⅲ段動(dòng)作，重合閘動(dòng)作不成功（XY變不影響孤網(wǎng)）。

17：07，遙控?cái)嚅_(kāi)XH變35 kV SX線305斷路器，遙控合上XH變35 kV分段310斷路器，恢復(fù)35 kV XH變的35 kVⅡ母線負(fù)荷。

17：26，將35 kV DQ變35 kVⅡ母線失壓損失的10 kV負(fù)荷倒由#1號(hào)主變恢復(fù)供電。

17：28，調(diào)度部門詢問(wèn)PZ電站，告知110 kV分段110斷路器長(zhǎng)期以來(lái)一直處于冷備用狀態(tài)，能否運(yùn)行及作為同期并網(wǎng)點(diǎn)需要核實(shí)。

17：30，調(diào)度部門核實(shí)HW變110 kV分段110斷路器具有同期功能，當(dāng)即通知LZ巡維中心安排人員到現(xiàn)場(chǎng)核實(shí)同期功能是否投入，18：11確認(rèn)功能投入。

17：30，查詢SZ變失壓前只有1.46 MW負(fù)荷，即遙控恢復(fù)SZ變負(fù)荷。

17：52，輸電管理所匯報(bào)現(xiàn)場(chǎng)雷雨轉(zhuǎn)弱，申請(qǐng)無(wú)條件強(qiáng)送一次110 kV PM線、EX線。立即從XY變強(qiáng)送EX線成功，同時(shí)聯(lián)系A(chǔ)S調(diào)度部門從PD變強(qiáng)送MU線失敗，距離保護(hù)加速動(dòng)作跳閘。

18：02，令PZ電站將110 kV分段110斷路器由冷備用狀態(tài)轉(zhuǎn)熱備用狀態(tài)，18：12操作完畢。

18：28，恢復(fù)35 kV PXT3線供電（備用線路，聯(lián)切時(shí)無(wú)負(fù)荷損失）。

18：35，通過(guò)HW變110 kV分段110斷路器同期并網(wǎng)失敗。

19：30，倒換PZ電站方式后，通過(guò)PZ電站110 kV SZⅡ回線102斷路器多次同期并網(wǎng)失敗。

19：50，斷開(kāi)HW變#1號(hào)主變011斷路器，合上10 kV分段010斷路器，將10 kV I母線負(fù)荷瞬停由孤網(wǎng)倒至主網(wǎng)供電，隨后逐條恢復(fù)低周跳閘的7條10 kV線路。

20：11，倒換PZ電站方式后（由110 kV SZⅡ回線送電帶廠用負(fù)荷），遙控?cái)嚅_(kāi)SG變110 kV SZI回線101斷路器，將PZ水電站解列，隨即110 kV SG變主變備自投動(dòng)作成功，全站負(fù)荷倒由110 kV LSⅡ回線供電；110 kV LD變進(jìn)線備自投動(dòng)作成功，全站負(fù)荷倒由110 kV XL線供電；110 kV HW變進(jìn)線備自投動(dòng)作成功，全站負(fù)荷倒由110 kV LWⅡ回線供電，并經(jīng)110 kV MW線帶MG變負(fù)荷。上述站點(diǎn)均恢復(fù)主網(wǎng)供電。然后合上LZ變110 kV母聯(lián)110斷路器，空載送電。

20：21，將SG變110 kV SZI回線恢復(fù)送電至PZ水電站，通知其自行開(kāi)機(jī)并網(wǎng)，并將機(jī)組調(diào)度權(quán)歸還上級(jí)調(diào)度部門。

至此，受影響的供電負(fù)荷已全部恢復(fù)，之后逐步恢復(fù)事件處理過(guò)程中形成的非正常方式。事件處理完畢。

3事件原因分析

通過(guò)分析可知，導(dǎo)致本次形成發(fā)電廠孤網(wǎng)運(yùn)行事件有多方面的原因，本小節(jié)對(duì)相關(guān)原因進(jìn)行了總結(jié)，主要原因如下：

（1）輸電線路防雷防災(zāi)水平較差，抵御惡劣氣候的能力不強(qiáng)，本次事件直接原因?yàn)?10 kV PM線因雷擊導(dǎo)致架空地線斷落搭在導(dǎo)線上。

（2）電網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估不全面，檢修方式安排時(shí)，對(duì)PZ水電站機(jī)組在故障情況下不一定可靠解列的風(fēng)險(xiǎn)未識(shí)別出來(lái)，認(rèn)為一旦發(fā)生N—1故障，PZ水電站機(jī)組將會(huì)高周動(dòng)作跳閘解列，相應(yīng)變電站備自投動(dòng)作后能夠恢復(fù)受影響負(fù)荷，損失負(fù)荷有限，并且通過(guò)本級(jí)調(diào)度遙控操作可迅速恢復(fù)。

（3）調(diào)度調(diào)控員對(duì)孤網(wǎng)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)不足，不清楚哪些斷路器可以作為同期并網(wǎng)點(diǎn)，同時(shí)對(duì)如何進(jìn)行同期并網(wǎng)操作不清楚，變電運(yùn)行值班員同樣存在這些不足。

（4）通過(guò)專業(yè)人員支持確定了并網(wǎng)點(diǎn)后，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控裝置同期軟壓板、硬壓板的投入狀態(tài)不清楚，需要巡維中心派人到現(xiàn)場(chǎng)核實(shí)后才能操作，造成處置過(guò)程延長(zhǎng)（巡維中心駐點(diǎn)的220 kV LZ變110 kV母聯(lián)110斷路器沒(méi)有同期功能，離駐點(diǎn)最近、便于變電值班員赴現(xiàn)場(chǎng)核實(shí)的同期并網(wǎng)點(diǎn)只能選擇110 kV HW變110 kV分段110斷路器）。

（5）PZ水電站值班人員對(duì)長(zhǎng)期處于冷備用狀態(tài)的110 kV分段110斷路器運(yùn)行狀況不清楚，不能在該點(diǎn)進(jìn)行同期并網(wǎng)，使得正常運(yùn)行的#2發(fā)電機(jī)被迫解列，以騰空110 kV SZⅡ回線斷路器進(jìn)行同期并網(wǎng)操作。

（6）調(diào)度主站調(diào)度運(yùn)行管理系統(tǒng)未將系統(tǒng)頻率展示在調(diào)控員界面上，致使調(diào)控員不能監(jiān)視頻率變化，對(duì)事件處理決策有一定影響。

（7）對(duì)于網(wǎng)內(nèi)小電源對(duì)電網(wǎng)故障條件下的影響欠缺深入研究，應(yīng)對(duì)手段匾乏，應(yīng)對(duì)經(jīng)驗(yàn)不足。

4總結(jié)與建議

以本次事件為例，針對(duì)類似問(wèn)題并結(jié)合實(shí)際情況，本文提出了一種省、地、廠協(xié)同處置機(jī)制與建議，以應(yīng)對(duì)相關(guān)事故處置：

（1）不同等級(jí)調(diào)度機(jī)構(gòu)之間應(yīng)建立快速、有效的聯(lián)動(dòng)事故處置機(jī)制，當(dāng)故障網(wǎng)區(qū)內(nèi)存在多級(jí)調(diào)度機(jī)構(gòu)共管廠站時(shí)，形成孤網(wǎng)時(shí)應(yīng)啟動(dòng)快速響應(yīng)措施，不再進(jìn)行申請(qǐng)調(diào)度權(quán)等可能會(huì)耽誤事故處置的行為，可直接對(duì)電廠進(jìn)行越級(jí)調(diào)控。

（2）在安排計(jì)劃工作時(shí)，應(yīng)充分考慮檢修方式下是否存在設(shè)備N_1后因區(qū)域電源穩(wěn)定住了孤網(wǎng)，導(dǎo)致備自投無(wú)法動(dòng)作的情況，提前制定孤網(wǎng)處置預(yù)案，第一時(shí)間恢復(fù)并入主網(wǎng)。

（3）經(jīng)過(guò)此次事件，需要對(duì)調(diào)控員和變電站值班人員的技能提出更高的要求，要充分熟悉管轄范圍內(nèi)的相關(guān)設(shè)備以及各種故障情況下的操作，對(duì)調(diào)管范圍內(nèi)的并網(wǎng)點(diǎn)與合環(huán)點(diǎn)應(yīng)做好標(biāo)識(shí)與管理。

（4）調(diào)度機(jī)構(gòu)應(yīng)提前制定相關(guān)規(guī)范，當(dāng)電廠在處于極端事故中（如孤網(wǎng)）時(shí)，應(yīng)充分評(píng)估設(shè)備狀態(tài)與電網(wǎng)安全的重要性差異，按現(xiàn)場(chǎng)規(guī)程或調(diào)度規(guī)程進(jìn)行操作，例如當(dāng)電壓較高影響機(jī)組設(shè)備安全時(shí)，是否可以自行操作將機(jī)組解列。

（5）調(diào)度機(jī)構(gòu)應(yīng)常態(tài)化梳理調(diào)管區(qū)域電網(wǎng)內(nèi)負(fù)荷量、電源容量、備自投動(dòng)作邏輯等，避免出現(xiàn)故障后區(qū)域電網(wǎng)已實(shí)際形成孤網(wǎng)卻錯(cuò)誤判斷為區(qū)域電網(wǎng)已失壓的情況，造成事故處置的滯后。

本文從事件的基本情況、整個(gè)事件的發(fā)展以及處置過(guò)程等方面詳細(xì)分析了本次事件，同時(shí)從各個(gè)方面總結(jié)了事件發(fā)生的原因，并針對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)存在的問(wèn)題有針對(duì)性地提出了事故處置建議，本文所介紹的事件和相關(guān)處置過(guò)程中存在的不足可為類似故障事件的處置提供參考和借鑒。