一起用戶變電站主變壓器低壓側(cè)合環(huán)導(dǎo)致線路保護(hù)誤動(dòng)作實(shí)例分析

王 剛，常荊華，肖智剛，謝凌博，張一欣

(國(guó)網(wǎng)咸陽(yáng)供電公司，陜西 咸陽(yáng) 712000)

繼電保護(hù)是電網(wǎng)安全運(yùn)行的第一道防線，是保障電網(wǎng)穩(wěn)定、設(shè)備安全的關(guān)鍵技術(shù)手段[1-3]。當(dāng)前，地區(qū)電網(wǎng)中接入了大量用戶變電站及地方電網(wǎng)變電站，這些變電站監(jiān)控信息按照調(diào)度管理協(xié)議要求必須實(shí)時(shí)上傳至地區(qū)調(diào)度部門，這種電網(wǎng)發(fā)展新態(tài)勢(shì)使系統(tǒng)特征及故障特性發(fā)生了改變，對(duì)繼電保護(hù)提出新的要求[4-7]。而實(shí)際上部分用戶變電站及地方電網(wǎng)變電站時(shí)常存在監(jiān)控信息通信中斷現(xiàn)象，無(wú)法實(shí)時(shí)上傳監(jiān)控信息，給調(diào)度人員快速分析故障造成困難[8]。本實(shí)例即是用戶變電站在通信中斷的情況下，未按照調(diào)度運(yùn)行方式安排，私自違規(guī)進(jìn)行主變壓器低壓側(cè)合環(huán)運(yùn)行，造成110 kV線路距離保護(hù)誤動(dòng)作，給調(diào)度人員快速分析故障造成困難，從而影響故障處置效率，造成用戶停電時(shí)間延長(zhǎng)。

1 故障前系統(tǒng)運(yùn)行方式

故障前系統(tǒng)運(yùn)行方式如圖1所示。云城變?cè)茷?線經(jīng)灃橋變110 kV旁母轉(zhuǎn)帶灃堿線運(yùn)行，灃橋變?yōu)柺€帶用戶石油變110 kV Ⅱ母運(yùn)行，堿河變堿石線帶用戶石油變110 kV Ⅰ母運(yùn)行，堿河變110 kV側(cè)、35 kV側(cè)及10 kV 側(cè)Ⅰ母、Ⅱ母均分列運(yùn)行。石油變按要求110 kV側(cè)、6 kV側(cè)均應(yīng)分列運(yùn)行，但由于地調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)顯示石油變通信中斷，監(jiān)控系統(tǒng)無(wú)法監(jiān)視石油變實(shí)時(shí)運(yùn)行方式。

圖1 故障前系統(tǒng)運(yùn)行方式

2 故障概述

2019年11月28日07：39：46，堿灃線發(fā)生AB相接地短路故障，堿河變堿灃線保護(hù)相間距離Ⅰ段動(dòng)作跳開堿灃斷路器，重合閘未投，堿河變110 kV Ⅰ母失壓，3 s后110 kV備自投動(dòng)作重跳堿灃斷路器，合上1100母聯(lián)斷路器，110 kV Ⅰ母恢復(fù)供電。堿灃線故障由AB相短路發(fā)展至ABC三相短路，云城變?cè)茷?線保護(hù)相間距離2段動(dòng)作，跳開云灃2斷路器，1 s后重合閘動(dòng)作合云灃2斷路器，云灃2線保護(hù)加速動(dòng)作跳開云灃2斷路器，徹底切除故障點(diǎn)。保護(hù)動(dòng)作時(shí)序表如表1所示。

表1 保護(hù)動(dòng)作時(shí)序表

云城變?cè)茷?線通過(guò)灃橋變旁母帶堿灃線運(yùn)行，堿河變110 kV及10 kV分列運(yùn)行，末端站無(wú)電源時(shí)堿灃線保護(hù)裝置不應(yīng)感受到故障電流，距離保護(hù)不應(yīng)動(dòng)作。

3 保護(hù)異常動(dòng)作分析

3.1 110 kV堿灃線故障電流來(lái)源分析

堿灃線錄波如圖2所示。

圖2 堿灃線錄波

由圖2可知，堿灃線發(fā)生AB相接地短路故障，110 kV母線產(chǎn)出零序電壓，最大值53 V，AB相電壓均為0.8 V；持續(xù)20 ms，堿灃保護(hù)感受到故障電流，最大值5 A，AB相電流大小相等，方向相反，滿足堿灃保護(hù)距離Ⅰ段動(dòng)作定值，保護(hù)裝置動(dòng)作，故障相別AB；70 ms后，堿灃斷路器跳閘，故障電流消失。堿灃和堿石電流對(duì)比如圖3所示，堿灃和堿石線二次電流如表2所示。

圖3 堿灃和堿石電流對(duì)比

表2 堿灃和堿石線二次電流 單位：A

由圖3及表2可以看出，堿灃線發(fā)生AB接地短路故障過(guò)程中，110 kV堿石線向故障點(diǎn)提供故障電流，110 kV堿灃線故障電流方向相反，由此可得由于堿石線提供110 kV堿灃線故障電流，導(dǎo)致保護(hù)動(dòng)作。

3.2 110 kV堿石線故障電流來(lái)源推斷

石油變運(yùn)行方式為110 kV和6 kV系統(tǒng)分列運(yùn)行，在堿灃線故障過(guò)程中，灃橋變?yōu)柺€不應(yīng)有故障電流，在灃堿故障期間，灃石線存在70 ms勵(lì)磁涌流，最大幅值4.722 A，灃堿斷路器跳閘后，轉(zhuǎn)為正常負(fù)荷電流。由此可得石油變存在合環(huán)現(xiàn)象，導(dǎo)致灃石線經(jīng)石堿線向堿灃保護(hù)提供故障電流，堿灃保護(hù)誤動(dòng)作。

4 短路計(jì)算驗(yàn)證

灃石線線路長(zhǎng)度6.88 km,每km電抗0.32；堿石線線路長(zhǎng)度1.49 km,每km電抗0.40；石油變主變壓器容量25 MVA，主變壓器短路電壓10.5%。若石油變6 kV母聯(lián)斷路器合環(huán)，取基準(zhǔn)容量SB=1000 MVA,則灃石線電抗XL1=0.166，堿石線電抗XL2=0.045，石油變電抗XT=4.2。系統(tǒng)正序電抗X1∑=8.611、基準(zhǔn)電流IB=5.02 kA，負(fù)序電抗X2∑=X1∑=8.611。石油變中性點(diǎn)接地時(shí)，零序電抗X0∑=3XL1+XT=4.698；石油變中性點(diǎn)不接地時(shí)，零序電抗X0∑=+∞。

由此可知,2臺(tái)25 MVA主變壓器中性點(diǎn)不接地時(shí)，主變壓器低壓側(cè)合環(huán)運(yùn)行，短路電流基本相符。

5 結(jié)語(yǔ)

如果調(diào)度部門對(duì)用戶變電站監(jiān)控手段缺失，不能有效掌握用戶變電站實(shí)際運(yùn)行方式，存在主變壓器低壓側(cè)合環(huán)導(dǎo)致高壓反供電風(fēng)險(xiǎn)。應(yīng)按相關(guān)規(guī)程規(guī)定要求，完善用戶變電站各類信息，加強(qiáng)對(duì)用戶變電站監(jiān)管，嚴(yán)格按照調(diào)度調(diào)令方式運(yùn)行,保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。