電力系統區域性變電站故障解列裝置原理與仿真分析

李予濤

(衛輝市電業局,河南衛輝 453100)

電力系統區域性變電站故障解列裝置原理與仿真分析

李予濤

(衛輝市電業局,河南衛輝 453100)

分析了故障解列裝置的原理,在PSCAD下搭建了仿真模型,通過仿真,驗證了有效性。

故障解列 原理 PSCAD 仿真

隨著國民經濟的快速發展，電網建設規模發展很快，越來越多的小水電、余熱發電、熱電項目上馬，機組容量相對也越來越大，接入35kV、10kV公用線路上或直接接入終端變電站的35kV、10kV母線上。在大電源系統側主送電源線路發生瞬時性故障情況下，由于接入終端變電站中、低壓側的小電源作用于變電站高壓母線，使得系統側檢無壓重合閘條件無法滿足，不能可靠重合，因此必須采取措施加以避免[1]。

1 故障解列裝置簡介

某110kV變電站系統接線如圖1所示，1DL開關安裝有線路保護，110kV線路壓變安裝于線路A相，作為終端變電站的進線開關2DL未安裝有線路保護，#1 主變中性點不接地運行，#1主變中性點無零序過流保護及零序間隙過流保護。

1.1 裝設必要性

(1)當110kV線路發生瞬時性單相接地故障時，靈敏段保護動作跳開1DL開關，系統與小電源解列運行，中性點電壓發生偏移。目前系統中采用的多為分級絕緣的變壓器，中性點絕緣水平較低，當中性點電壓升高后往往容易將變壓器中性點絕緣損壞，因此系統發生接地故障后必須盡快切除小電源。如圖1所示。

(2)當110kV線路B(或C)相發生瞬時性單相接地故障，1DL開關跳開后，110kV變電站中性點電壓發生偏移，A、C(或A、B)相電壓升高，使220kV變電站的110kV線路的A相線路電壓抬高，若此電壓高于1DL開關重合閘的檢無壓定值時，將使1DL開關的檢無壓重合失敗。當110kV線路發生BC相故障，1DL開關跳開后，小電源將在某110kV變電站的110kV母線A相上產生一個比較高的殘壓，接近于健全電壓，往往會高于1DL開關重合閘的檢無壓定值，將使1DL開關的檢無壓重合失敗。

為了防止上述情況的發生，非常有必要在110kV變電站的110kV母線上裝設故障解列裝置，當110kV線路發生瞬時性相間或單相接地故障時，故障解列裝置動作跳開小電源4DL開關并閉鎖重合閘，使220kV變電站1DL開關檢無壓重合能可靠動作。

圖1 某110kV變電站系統接線圖

圖2 BC相故障裝設故解

1.2 故障解列裝置原理分析

故障解列裝置接入110kV變電站的高壓母線電壓UA、UB、UC、3U0、UN，系統發生單相接地故障時，母線上產生較高的零序電壓；發生相間故障時，故障相母線電壓會降低。為了滿足各種故障類型情況下都能可靠動作切除小電源，故障解列裝置應具有低電壓動作、零序過電壓動作功能，要求線電壓低于低壓整定值，或者外加零序電壓3U0高于零序過壓整定值并且自產零序電壓高于8V時，開放解列功能。

2 仿真驗證

根據以上原理分析，在PSCAD下搭建了故障解列裝置的詳細模型，并對圖1所示系統在不同故障下是否裝設故障解列裝置進行仿真對比分析，驗證了其有效性。

2.1 單相接地故障

(1)A相接地。0.505s時刻發生A相接地故障，故障持續時間為0.1s，保護于0.515s時刻跳開電源側開關1DL。由于A相發生接地故障，電壓降低，因此無論是否裝設故障解列裝置，1DL開關的重合閘檢無壓均能成功，經延時后，1DL重合閘，恢復正常供電。

(2)B(C)相接地。0.505s時刻發生B(C)相接地故障，故障持續時間為0.1s，保護于0.515s時刻跳開電源側開關1DL。由于未裝設故障解列裝置，小電源開關4DL處于合閘狀態，重合閘檢無壓失敗，1DL開關未能實現重合閘，110kV變電站由小電源帶負荷，處于小系統運行狀態。

裝設故障解列裝置后，小電源開關4DL跳開，110kV變電站失壓，重合閘檢無壓成功，1DL實現重合閘，110kV變電站恢復系統供電。

2.2 相間故障

0.505s時刻發生BC相間故障，故障持續時間為0.1s，保護于0.515s時刻跳開電源側開關1DL。由于未裝設故障解列裝置，小電源開關4DL處于合閘狀態，重合閘檢無壓失敗，1DL開關未能實現重合閘，110kV變電站由小電源帶負荷，處于小系統運行狀態。

裝設故障解列裝置后，小電源開關4DL跳開，110kV變電站失壓，重合閘檢無壓成功，1DL開關實現重合閘，110kV變電站恢復系統供電。如圖2所示。

3 結語

本文分析了故障解列裝置的原理，根據原理搭建了仿真模型，通過仿真，驗證了各種故障下故障解列裝置均能可靠動作，解列小電源，從而保證了電源側開關的重合閘，提高了供電可靠性。

[l]杜浩良,等.故障解列裝置應用原理的探討[J].繼電器,2008.2.

[2]陳松林,等.微機故障解列裝置[J].電力自動化裝備,2000.2.

[3]杜浩良,等.對一起故障解列裝置拒動的分析與判據完善[J].浙江電力,2008.1.

[4]王均華.故障解列裝置功能分析及其TA極性接法的探討[J].電力科學與工程,2011.9.