接有小電源上網的110 kV系統故障分析和保護調整方案

周 建，彭 燕，曾 俊

(1.德陽電業局，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電網為放射性網絡，其主供電源由本地區的220 kV主變壓器向本地區的110 kV變電站供電。安排220 kV變電站一臺主變壓器220 kV側與110 kV側中性點同時接地，本地區其余220 kV主變壓器和110 kV主變壓器中性點經間隙接地的接地方式運行。

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

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

1 事故經過

2011年9月21日9:34，新市變電站110 kV新香線132號開關接地距離Ⅱ段、零序Ⅱ段動作，110 kV新香線132號開關跳閘，重合閘動作，110 kV新香線132號開關重合成功。故障錄波裝置顯示:線路B相接地故障發展為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跳小電源上網線路35 kV香水線515號開關、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號主變壓器三側開關。

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號主變壓器兩側開關;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號開關跳閘，重合閘動作，110 kV麻盤線152號開關重合成功。

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

圖1 事故時電網接線圖

麻柳變電站35 kV柳劍線561號、柳魚線564號開關過流保護動作，線路開關跳閘。

2 故障跳閘分析

經檢查事故原因: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生B相瞬時接地故障，轉化發展為BC相瞬時接地故障，新市站110 kV新香線132號開關接地距離Ⅱ段、零序Ⅱ段動作，110 kV新香線132號開關跳閘。

在新市變電站110 kV新香線132號開關即主供電源開關跳閘后，因接有小電源上網機組，綿陽局110 kV新香雎水支線線路距離保護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;解網后的雎水地區，因有功功率嚴重缺額，系統頻率迅速下降，雎水變電站站內配置的故障解列裝置動作，跳小電源上網線路開關。

在新市變電站110 kV新香線132號開關和綿陽局110 kV新香雎水支線171號開關跳閘后，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、盤龍地區形成局部110 kV小接地系統，在這局部小接地系統中，香山變電站、麻柳變電站、盤龍化建變電站110 kV側會出現很大的零序過電壓，理論上應感受到的3U0為300 V，但電壓互感器在系統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Ⅰ段動作，0.2 s跳小電源上網線路35 kV香水線515號開關，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號主變壓器三側開關。

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號主變壓器兩側開關;110 kV麻盤線接地距離Ⅱ段動作，110 kV麻盤線152號開關跳閘。經現場檢查香山變電站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110 kV系統過電壓消失，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、零序過壓保護不會動作;在香山變電站、盤龍化建變電站與系統解列后，麻柳變電站上網的小電源機組繼續向故障點輸送短路電流，小電源上網線路過流保護動作(整定時間:1.0 s)，跳開小電源上網線路開關。

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號開關檢線路無壓，重合閘動作，110 kV新香線132號開關重合成功，110 kV麻盤線152號開關投檢母線無壓，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號開關投檢同期方式，重合閘不動作，這樣恢復了麻柳變電站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，供電區域內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了110 kV母線空母線，香山、盤龍化建變電站、雎水變電站地區失壓。

3 存在問題

110 kV新香線線路發生瞬時接地故障，主供電源側110 kV新香線132號線路保護動作，開關跳閘，綿陽局110 kV新香線雎水支線171號開關跳閘，110 kV系統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側會出現很大的零序過電壓，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、過壓保護均不動作，而麻柳變電站所接小電機組容量過小，麻柳變電站主變壓器保護和110 kV新香線麻柳支線保護不會動作，只能靠小電源上網機組所配低周解列裝置動作解列，或小電源上網線路過流保護動作，切除小電源機組。導致香山變電站、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號開關重合成功后，僅恢復了麻柳變電站負荷。

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

綜上分析，存在以下問題。

(1)小電源上網機組所配的低周解列裝置因運行維護差，動作可靠性低，不能使小電機組解列。

(2)靠小電源上網線路開關過流保護動作跳閘，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時限配合，導致香山變電站、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失壓的原因之一。

4 保護改造方案

對接有并網小電源的110 kV輸電線路發生瞬時接地故障時，在主供電源側110 kV線路保護動作，開關跳閘后，如所接系統中的小電源上網線路開關均能以小于0.2 s延時可靠跳閘，故障點電弧熄滅，故障消失后，主供電源側線路開關重合成功，局部地區恢復供電，由調度指揮迅速恢復小電源機組供電是并網系統恢復供電的最佳方案。保護改造方案如下。

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

(2)但對于串供有多座110 kV變電站的線路，在線路上發生瞬時接地故障時，因只有部分主變壓器中性點擊穿，局部地區過電壓消失，導致主變壓器中性點未擊穿的變電站上網線路開關不能迅速解列，為此提出，利用上網線路開關配置的線路保護中的低周減載功能，將低周減載中的滑差閉鎖功能退出，將保護裝置的低周減載功能轉變為低周解列功能使用，定值設置為48 Hz，0.2 s出口跳閘。

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

5 結語

對接有并網小電源的供電系統在主供電源消失后，電網中各運行設備的繼電保護動作邏輯進行詳細分析，提出利用現有主變壓器高后備保護裝置，以較短時間首先跳上網小電源線路開關，再以一較長時間跳主變壓器各側開關;將所有上網小電源線路開關保護裝置中的低周減載功能轉變為低周解列功能使用，保證并網小電源迅速可靠地解列;負荷側線路開關重合閘均投檢母線無壓、線路有壓方式，使接有并網小電源的110 kV輸電線路在發生瞬時接地故障時終端變電站恢復正常運行的保護方案。此方案簡單可靠，易于實現，提高了電網供電可靠性。

［1］DL/T 584－95，3～110 kV電網繼電保護裝置運行整定規程［S］.

［2］崔家佩，孟慶炎，陳永芳，等.電力系統繼電保護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，繼電保護和安全自動裝置技術規程［S］.