接有小電源上網(wǎng)的110 kV系統(tǒng)故障分析和保護(hù)調(diào)整方案

周 建，彭 燕，曾 俊

(1.德陽電業(yè)局，四川 德陽 618000;2.華電四川公司宜賓分公司，四川 宜賓 644600)

0 前言

德陽110 kV電網(wǎng)為放射性網(wǎng)絡(luò)，其主供電源由本地區(qū)的220 kV主變壓器向本地區(qū)的110 kV變電站供電。安排220 kV變電站一臺主變壓器220 kV側(cè)與110 kV側(cè)中性點同時接地，本地區(qū)其余220 kV主變壓器和110 kV主變壓器中性點經(jīng)間隙接地的接地方式運(yùn)行。

線路保護(hù)配置:線路長度在10 km以上的110 kV線路開關(guān)配置三段式相間距離、三段式接地距離、四段式零序電流保護(hù)和重合閘;線路長度在10 km以下的110 kV線路開關(guān)配置光纖縱差保護(hù)、三段式相間距離、三段式接地距離、四段式零序電流保護(hù)和重合閘。

110 kV主變壓器零序保護(hù)設(shè)置情況:正常方式下主變壓器中性點直接接地零序電流保護(hù)和間隙接地零序保護(hù)同時投入運(yùn)行，全局110 kV主變壓器中性點零序保護(hù)改造后:110 kV主變壓器中性點零序電流保護(hù)(整定值:3I0=200 A，2 s跳主變壓器三側(cè)開關(guān))、110 kV主變壓器中性點間隙零序過流、零序過壓保護(hù)(整定值:3I0=80－100 A，Ⅰ段0.2 s跳小電源上網(wǎng)線路開關(guān);Ⅱ段0.5 s跳主變壓器三側(cè)開關(guān))。

1 事故經(jīng)過

2011年9月21日9:34，新市變電站110 kV新香線132號開關(guān)接地距離Ⅱ段、零序Ⅱ段動作，110 kV新香線132號開關(guān)跳閘，重合閘動作，110 kV新香線132號開關(guān)重合成功。故障錄波裝置顯示:線路B相接地故障發(fā)展為BC相接地故障，測距32.1 km。

香山變電站1號和2號主變壓器中性點間隙零序過流Ⅰ段動作，t=0.2 s跳小電源上網(wǎng)線路35 kV香水線515號開關(guān)、主變壓器中性點間隙零序過流Ⅱ段動作，t=0.5 s跳1號和2號主變壓器三側(cè)開關(guān)。

盤龍化建變電站1號主變壓器中性點間隙零序過流動作，t=0.5 s跳1號主變壓器兩側(cè)開關(guān);110 kV麻盤線接地距離Ⅱ段動作，t=0.5 s延時后110 kV麻盤線152號開關(guān)跳閘，重合閘動作，110 kV麻盤線152號開關(guān)重合成功。

綿陽局110 kV新香雎水支線線路171號線路保護(hù)不對稱相繼速動動作，110 kV新香雎水支線171號開關(guān)跳閘;雎水變電站站內(nèi)配置的故障解列裝置動作，t=0.2 s跳小電源上網(wǎng)線路開關(guān);110 kV新香雎水支線171號開關(guān)重合閘未動作(重合閘投入檢同期方式)。

圖1 事故時電網(wǎng)接線圖

麻柳變電站35 kV柳劍線561號、柳魚線564號開關(guān)過流保護(hù)動作，線路開關(guān)跳閘。

2 故障跳閘分析

經(jīng)檢查事故原因:110 kV新香雎水支線25號塔瓷瓶因雷擊損壞。

110 kV新香雎水支線線路首先發(fā)生B相瞬時接地故障，轉(zhuǎn)化發(fā)展為BC相瞬時接地故障，新市站110 kV新香線132號開關(guān)接地距離Ⅱ段、零序Ⅱ段動作，110 kV新香線132號開關(guān)跳閘。

在新市變電站110 kV新香線132號開關(guān)即主供電源開關(guān)跳閘后，因接有小電源上網(wǎng)機(jī)組，綿陽局110 kV新香雎水支線線路距離保護(hù)不對稱相繼速動動作，瞬時跳開110 kV新香雎水支線171號開關(guān);解網(wǎng)后的雎水地區(qū)，因有功功率嚴(yán)重缺額，系統(tǒng)頻率迅速下降，雎水變電站站內(nèi)配置的故障解列裝置動作，跳小電源上網(wǎng)線路開關(guān)。

在新市變電站110 kV新香線132號開關(guān)和綿陽局110 kV新香雎水支線171號開關(guān)跳閘后，因地方小電源并未全部解列，此時110 kV新香線故障點還存在，接地點電弧并未熄滅，整個香山、麻柳、盤龍地區(qū)形成局部110 kV小接地系統(tǒng)，在這局部小接地系統(tǒng)中，香山變電站、麻柳變電站、盤龍化建變電站110 kV側(cè)會出現(xiàn)很大的零序過電壓，理論上應(yīng)感受到的3U0為300 V，但電壓互感器在系統(tǒng)電壓升高時鐵心會飽和，故實際可傳變出的電壓為220～230 V，此過電壓將香山變電站1號和2號主變壓器和盤龍化建變電站1號主變壓器中性點間隙擊穿，香山變電站1號和2號主變壓器和盤龍化建變電站1號主變壓器中性點間隙零序過流保護(hù)動作，香山變電站1號和2號主變壓器中性點間隙零序過流保護(hù)Ⅰ段動作，0.2 s跳小電源上網(wǎng)線路35 kV香水線515號開關(guān)，1號和2號主變壓器中性點間隙零序過流Ⅱ段動作，0.5 s跳1號和2號主變壓器三側(cè)開關(guān)。

盤龍化建變電站1號主變壓器中性點間隙零序過流動作，跳1號主變壓器兩側(cè)開關(guān);110 kV麻盤線接地距離Ⅱ段動作，110 kV麻盤線152號開關(guān)跳閘。經(jīng)現(xiàn)場檢查香山變電站1號和2號主變壓器、盤龍化建變電站1號主變壓器中性點間隙均有放電痕跡。

麻柳變電站1號主變壓器因香山變電站1號和2號主變壓器和盤龍化建變電站1號主變壓器中性點間隙擊穿，香山、麻柳、盤龍地區(qū)110 kV系統(tǒng)過電壓消失，麻柳變電站主變壓器中性點間隙因未擊穿，麻柳變電站主變壓器中性點零序過流、零序過壓保護(hù)不會動作;在香山變電站、盤龍化建變電站與系統(tǒng)解列后，麻柳變電站上網(wǎng)的小電源機(jī)組繼續(xù)向故障點輸送短路電流，小電源上網(wǎng)線路過流保護(hù)動作(整定時間:1.0 s)，跳開小電源上網(wǎng)線路開關(guān)。

此時新香線上所接電源全部解列，故障點電弧熄滅，新市變電站110 kV新香線132號開關(guān)檢線路無壓，重合閘動作，110 kV新香線132號開關(guān)重合成功，110 kV麻盤線152號開關(guān)投檢母線無壓，線路無壓重合閘方式，重合成功，因雎水變電站110 kV新香雎水支線171號開關(guān)投檢同期方式，重合閘不動作，這樣恢復(fù)了麻柳變電站1號主變壓器、香山變電站110 kV母線、盤龍化建變電站110 kV母線供電，但此時，供電區(qū)域內(nèi)僅有麻柳變電站未失壓，香山變電站、盤龍化建變電站和雎水變電站僅恢復(fù)了110 kV母線空母線，香山、盤龍化建變電站、雎水變電站地區(qū)失壓。

3 存在問題

110 kV新香線線路發(fā)生瞬時接地故障，主供電源側(cè)110 kV新香線132號線路保護(hù)動作，開關(guān)跳閘，綿陽局110 kV新香線雎水支線171號開關(guān)跳閘，110 kV系統(tǒng)因有地方小電源存在，故障點電弧未熄滅，香山變電站、麻柳變電站、盤龍化建變電站110 kV側(cè)會出現(xiàn)很大的零序過電壓，這零序過電壓將香山變電站、盤龍化建變電站主變壓器中性點間隙擊穿，這時香山變電站、麻柳變電站、盤龍化建變電站110 kV側(cè)的過電壓消失，因香山變電站、盤龍化建變電站主變壓器中性點間隙擊穿，這時在失去主供電源的110 kV新香線和110 kV麻盤線上有零序電流流過，麻柳變電站(1號主變壓器中性點未擊穿)110 kV側(cè)沒有零序電流流過，麻柳變電站主變壓器中性點間隙零序過流、過壓保護(hù)均不動作，而麻柳變電站所接小電機(jī)組容量過小，麻柳變電站主變壓器保護(hù)和110 kV新香線麻柳支線保護(hù)不會動作，只能靠小電源上網(wǎng)機(jī)組所配低周解列裝置動作解列，或小電源上網(wǎng)線路過流保護(hù)動作，切除小電源機(jī)組。導(dǎo)致香山變電站、盤龍化建變電站和雎水變電站主變壓器跳閘，主供電源110 kV新香線132號開關(guān)重合成功后，僅恢復(fù)了麻柳變電站負(fù)荷。

在110 kV新香線線路發(fā)生瞬時接地故障時，由于麻柳變電站小電源上網(wǎng)線路開關(guān)不能以0.2 s延時切除，實際切除時間1.0 s，是導(dǎo)致香山、盤龍化建變電站、雎水變電站地區(qū)失壓的根本原因。

綜上分析，存在以下問題。

(1)小電源上網(wǎng)機(jī)組所配的低周解列裝置因運(yùn)行維護(hù)差，動作可靠性低，不能使小電機(jī)組解列。

(2)靠小電源上網(wǎng)線路開關(guān)過流保護(hù)動作跳閘，時限太長，其過流時限不能與110 kV主變壓器中性點零序保護(hù)時限配合，導(dǎo)致香山變電站、盤龍化建變電站和雎水變電站主變壓器跳閘。

(3)雎水變電站重合閘投檢同期方式也是造成雎水變電站地區(qū)失壓的原因之一。

4 保護(hù)改造方案

對接有并網(wǎng)小電源的110 kV輸電線路發(fā)生瞬時接地故障時，在主供電源側(cè)110 kV線路保護(hù)動作，開關(guān)跳閘后，如所接系統(tǒng)中的小電源上網(wǎng)線路開關(guān)均能以小于0.2 s延時可靠跳閘，故障點電弧熄滅，故障消失后，主供電源側(cè)線路開關(guān)重合成功，局部地區(qū)恢復(fù)供電，由調(diào)度指揮迅速恢復(fù)小電源機(jī)組供電是并網(wǎng)系統(tǒng)恢復(fù)供電的最佳方案。保護(hù)改造方案如下。

(1)利用現(xiàn)有主變壓器高后備保護(hù)裝置，主變壓器中性點零序過壓或間隙零序電流保護(hù)動作后，以0.2 s延時先跳小電源上網(wǎng)線路開關(guān)，再以0.5 s延時跳主變壓器各側(cè)開關(guān)。

(2)但對于串供有多座110 kV變電站的線路，在線路上發(fā)生瞬時接地故障時，因只有部分主變壓器中性點擊穿，局部地區(qū)過電壓消失，導(dǎo)致主變壓器中性點未擊穿的變電站上網(wǎng)線路開關(guān)不能迅速解列，為此提出，利用上網(wǎng)線路開關(guān)配置的線路保護(hù)中的低周減載功能，將低周減載中的滑差閉鎖功能退出，將保護(hù)裝置的低周減載功能轉(zhuǎn)變?yōu)榈椭芙饬泄δ苁褂?，定值設(shè)置為48 Hz，0.2 s出口跳閘。

(3)對接有并網(wǎng)小電源的110 kV輸電線路負(fù)荷側(cè)線路開關(guān)重合閘均投檢母線無壓、線路有壓方式，保證在主供電源側(cè)線路開關(guān)重合閘成功和小電源上網(wǎng)線路開關(guān)跳閘后，保證負(fù)荷側(cè)線路開關(guān)重合閘動作成功。

5 結(jié)語

對接有并網(wǎng)小電源的供電系統(tǒng)在主供電源消失后，電網(wǎng)中各運(yùn)行設(shè)備的繼電保護(hù)動作邏輯進(jìn)行詳細(xì)分析，提出利用現(xiàn)有主變壓器高后備保護(hù)裝置，以較短時間首先跳上網(wǎng)小電源線路開關(guān)，再以一較長時間跳主變壓器各側(cè)開關(guān);將所有上網(wǎng)小電源線路開關(guān)保護(hù)裝置中的低周減載功能轉(zhuǎn)變?yōu)榈椭芙饬泄δ苁褂?，保證并網(wǎng)小電源迅速可靠地解列;負(fù)荷側(cè)線路開關(guān)重合閘均投檢母線無壓、線路有壓方式，使接有并網(wǎng)小電源的110 kV輸電線路在發(fā)生瞬時接地故障時終端變電站恢復(fù)正常運(yùn)行的保護(hù)方案。此方案簡單可靠，易于實現(xiàn)，提高了電網(wǎng)供電可靠性。

［1］DL/T 584－95，3～110 kV電網(wǎng)繼電保護(hù)裝置運(yùn)行整定規(guī)程［S］.

［2］崔家佩，孟慶炎，陳永芳，等.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)與安全自動裝置整定計算［M］.北京:中國電力出版社，2000.

［3］GB/T 14285－2006，繼電保護(hù)和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程［S］.