一起110 kV線路事故的分析與思考

林 亮,李曉明，張立穎

(1.國網(wǎng)太倉市供電公司,江蘇 太倉 215400；2.國網(wǎng)遼寧省電力有限公司電力科學(xué)研究院，遼寧 沈陽 110006)

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一起110 kV線路事故的分析與思考

林 亮1,李曉明2，張立穎2

(1.國網(wǎng)太倉市供電公司,江蘇 太倉 215400；2.國網(wǎng)遼寧省電力有限公司電力科學(xué)研究院，遼寧 沈陽 110006)

化纖加彈企業(yè)對(duì)供電質(zhì)量要求高于一般工業(yè)用戶。通過對(duì)110 kV線路跳閘事故的處理，分析了化纖加彈類用戶的負(fù)荷特性以及線路區(qū)域電網(wǎng)設(shè)計(jì)中應(yīng)該注意的問題，并提出處理方案和改進(jìn)措施。

化纖加彈；事故處理；電網(wǎng)設(shè)計(jì)；負(fù)荷特性

由于產(chǎn)業(yè)特性的原因，化纖加彈企業(yè)通常集中在同一地區(qū)辦廠，形成區(qū)域經(jīng)濟(jì)。某地區(qū)作為“中國化纖加彈名鎮(zhèn)”，目前擁有上千家化纖加彈企業(yè)，年產(chǎn)量占全國總量的20%左右。化纖加彈企業(yè)的供電電源，除個(gè)別大用戶自建110 kV或35 kV變電站以外，大多數(shù)中小型用戶通常采用從10 kV線路上接入專用變壓器供企業(yè)用電。

通過對(duì)1條110 kV線路跳閘的事故處理和分析，對(duì)化纖加彈類用戶的負(fù)荷特性和高低壓電網(wǎng)的設(shè)計(jì)配合及進(jìn)線管理進(jìn)行探討。

1 事故案例

1.1 事故前運(yùn)行方式

1503A線由220 kV甲變電站110 kV正母線供電，供110 kV乙變電站2號(hào)主變和110 kV丙變電站2號(hào)主變。1543I線由220 kV戊變電站110 kV副母線供電，供110 kV丙變電站1號(hào)主變。1542H線由220 kV戊變電站110 kV正母線供電，供110 kV乙變電站1號(hào)主變。甲變電站35 kV副母線上的380B線T接313D線，供35 kV丁變電站2號(hào)主變。丙變電站35 kV副母線上的317E線供35 kV丁變電站1號(hào)主變。甲、乙、丙、丁、戊變電站所有母線均分列運(yùn)行，母聯(lián)斷路器熱備用，備自投投入。

事故發(fā)生前電網(wǎng)一次接線圖如圖1所示。其中斷路器實(shí)心表示合位，空心表示分位，紅色表示有功負(fù)荷。甲變電站35 kV母線及110 kV正母線上與本事故無關(guān)的線路未繪制。

1.2 事故經(jīng)過

某日22:50，220 kV甲變電站1503A線距離保護(hù)、零序保護(hù)I段動(dòng)作，重合不成(后故障錄波器顯示故障點(diǎn)在A相、距離甲變電站5.6 km)。乙和丙變電站35 kV、10 kV備自投均動(dòng)作，302、102熱備用，300、100運(yùn)行。

23:00丙變電站1號(hào)主變10 kV側(cè)有功20.59 MW，23:10升至22.72 MW。23:00乙變電站1號(hào)主變10 kV側(cè)有功35.70 MW，23:10升至39.15 MW，乙變電站1號(hào)主變接近滿載。

1.3 處理過程

事故發(fā)生后，調(diào)度員立即通知相關(guān)操作人員到現(xiàn)場，并通知線路人員巡線，同時(shí)通過遙控操作轉(zhuǎn)移乙變電站部分負(fù)荷。23:20丙變電站1號(hào)主變10 kV側(cè)有功32.20 MW。乙變電站1號(hào)主變10 kV側(cè)有功34.45 MW。主變負(fù)荷暫時(shí)穩(wěn)定。

圖1 事故發(fā)生前電網(wǎng)一次接線圖

變電站值班員到達(dá)現(xiàn)場后，調(diào)度員發(fā)令調(diào)整運(yùn)行方式，使313D線(甲變電站380B線供電)上乙變電站35 kV正母線，通過300母聯(lián)開關(guān)串供乙變電站35 kV副母線上的322C線，再上丙變電站副母線串供392F線、317E線。由于甲變電站380B線開關(guān)的繼電保護(hù)定值設(shè)定與該串供運(yùn)行方式不匹配，因此該運(yùn)行方式為臨時(shí)運(yùn)行方式，不能長期使用。

配電操作人員到達(dá)該地區(qū)后，調(diào)度員通過10 kV配網(wǎng)調(diào)整運(yùn)行方式，將乙、丙、丁變電站部分10 kV負(fù)荷轉(zhuǎn)移至其它變電站，降低重載主變所帶負(fù)荷，使地區(qū)負(fù)荷分布均衡。

線路人員巡線后，匯報(bào)1503A線故障點(diǎn)在17至18號(hào)塔A相，故障點(diǎn)如圖2所示，故障線路通道情況如圖3所示。原因?yàn)橐苿?dòng)機(jī)械碰線，申請(qǐng)1503A線停役。

圖2 1503A線導(dǎo)線故障情況

圖3 故障線路通道情況

2 事故分析

2.1 處理方案分析

通常情況下，電力系統(tǒng)安全應(yīng)滿足“N-1”準(zhǔn)則，又稱單一故障安全準(zhǔn)則，即電力系統(tǒng)的N個(gè)元件中的任一獨(dú)立元件(發(fā)電機(jī)、輸電線路、變壓器等)發(fā)生故障而被切除后，應(yīng)不造成因其它線路過負(fù)荷跳閘而導(dǎo)致用戶停電，不破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定性，不出現(xiàn)電壓崩潰等事故[1-2]。

但在這起事故中，110 kV乙變電站2號(hào)主變和丙變電站2號(hào)主變由于進(jìn)線為同一線路發(fā)生故障而同時(shí)失電，在這種情況下，區(qū)域電網(wǎng)為“N-2”狀態(tài)。由于丙變電站主變負(fù)荷較重，正常情況下單臺(tái)主變停役時(shí)，需將部分10 kV負(fù)荷通過調(diào)整運(yùn)行方式轉(zhuǎn)移至乙變電站后方可將主變二并一，而2臺(tái)主變同時(shí)失電給調(diào)度員負(fù)荷轉(zhuǎn)移造成了一定困難。

由于10 kV線路隔離開關(guān)位置分布較為分散，由配網(wǎng)運(yùn)行人員從市區(qū)趕到現(xiàn)場操作數(shù)把隔離開關(guān)調(diào)整運(yùn)行方式速度慢。用35 kV聯(lián)絡(luò)線上丙變電站母線串供其它出線，操作簡單，恢復(fù)送電速度快。

2.2 用戶負(fù)荷特性分析

加彈紡織企業(yè)用戶由于其產(chǎn)品對(duì)電壓穩(wěn)定要求高，所以其進(jìn)線開關(guān)設(shè)置的靈敏度較高。當(dāng)事故發(fā)生時(shí)，進(jìn)線開關(guān)自動(dòng)跳閘，導(dǎo)致乙和丙變電站主變二并一后，甩負(fù)荷情況比較嚴(yán)重，單主變運(yùn)行沒有立刻超載。但是當(dāng)用戶發(fā)現(xiàn)進(jìn)線帶電后，會(huì)陸續(xù)自行送電，負(fù)荷迅速上升至超過單主變?nèi)萘浚斐芍髯兂d，因此必須及時(shí)轉(zhuǎn)移負(fù)荷。

化纖加彈用戶具有以下負(fù)荷特性。

a.由于加彈企業(yè)需要24 h不間斷工作，因此負(fù)荷曲線變化不大，無明顯峰谷差。

b.主變上級(jí)電源失電8 s后，中低壓側(cè)備自投動(dòng)作，供電電源瞬時(shí)失電后恢復(fù)送電。加彈企業(yè)內(nèi)部自行恢復(fù)生產(chǎn)，負(fù)荷上升迅速。從這起事故案例可以看出，事故發(fā)生20 min內(nèi)已恢復(fù)事故前大部分負(fù)荷。而根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，一般線路停電因其用電客戶性質(zhì)不同，恢復(fù)至事故前負(fù)荷一般在30～60 min。

c.對(duì)電能質(zhì)量要求高，要求盡可能不停電。同一母線上其它線路接地或跳閘，造成母線電壓瞬間波動(dòng)較大，加彈企業(yè)用戶進(jìn)線開關(guān)低電壓保護(hù)也會(huì)動(dòng)作跳閘停電。造成化纖絲斷頭，影響產(chǎn)品質(zhì)量等級(jí)。

2.3 電網(wǎng)設(shè)計(jì)分析

區(qū)域電網(wǎng)設(shè)計(jì)存在以下問題。

a.1503A線跨越公路，容易被超高車輛碰線或安全距離不夠放電跳閘。

b.高低壓電網(wǎng)的設(shè)計(jì)配合不合理。乙變電站2號(hào)主變和丙變電站2號(hào)主變都由1503新A線供電，而2個(gè)變電站的大部分10 kV線路又相互對(duì)供。1503A線跳閘后，乙變電站2號(hào)主變和丙變電站2號(hào)主變同時(shí)失電，而10 kV負(fù)荷轉(zhuǎn)出較難，給調(diào)度員調(diào)整運(yùn)行方式、盡快恢復(fù)用戶供電帶來了困難。

c.乙和丙變電站主變負(fù)載過重，不滿足主變直接二并一的條件。

《城市電力網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)導(dǎo)則》對(duì)35～220 kV電壓等級(jí)的變電容載比取值范圍作了明確規(guī)定，220 kV的變電容載比可取1.6～1.9， 110 kV的變電容載比可取1.8～2.1。

變電容載比的定義是區(qū)域供電網(wǎng)內(nèi)同一電壓等級(jí)變壓器總?cè)萘?kVA)與對(duì)應(yīng)的供電總負(fù)荷(kW)之比。

KC=∑S/∑P

(1)

式中：∑S為某電壓等級(jí)的主變壓器總?cè)萘?∑P為對(duì)應(yīng)電壓等級(jí)主變壓器的供電總負(fù)荷[3]。

事故發(fā)生前，區(qū)域內(nèi)110 kV主變?nèi)萘繛椤芐1=S乙1+S乙2+S丙1+S丙2=40+50+50+50=190 MVA，區(qū)域內(nèi)110 kV主變負(fù)載為∑P1=P乙1+P乙2+P丙1+P丙2=26.95+22.92+21.97+30.32=102.16 MW，此時(shí)區(qū)域內(nèi)110 kV主變?nèi)葺d比為KC1=∑S1/∑P1=190/102.16=1.86。

因此，事故發(fā)生前區(qū)域內(nèi)110 kV主變?nèi)葺d比是滿足規(guī)程要求的。但事故發(fā)生后，乙變電站2號(hào)主變和丙變電站2號(hào)主變因進(jìn)線故障失電無法轉(zhuǎn)移負(fù)荷，此時(shí)區(qū)域內(nèi)110 kV主變?nèi)萘繛椤芐2=S乙1+S丙1=40+50=90 MVA。

該值小于事故發(fā)生前的110 kV主變負(fù)載102.16 MW，因此無法直接將主變二并一，必須通過中低壓側(cè)聯(lián)絡(luò)線向其它變電站轉(zhuǎn)移負(fù)荷。

3 整改建議

a.建議對(duì)1503A線線路升高或遷線，并設(shè)立警告及夜間發(fā)光警示標(biāo)志。

b.由于用戶性質(zhì)的特殊性，建議乙變電站2號(hào)主變與丙變電站2號(hào)主變的上級(jí)電源分開，不要采用同一條110 kV線路供電。

c.建議該地區(qū)增加第3座110 kV變電站，并在投運(yùn)后，將乙變電站與丙變電站部分負(fù)荷切割至新變電站10 kV出線，并與新變電站10 kV出線對(duì)供。

d.對(duì)供電質(zhì)量要求高的用戶，建議其申請(qǐng)雙電源供電，其雙電源進(jìn)線設(shè)置應(yīng)滿足相關(guān)規(guī)定要求[4]。

4 結(jié)束語

電力企業(yè)在電網(wǎng)規(guī)劃及改造的過程中，應(yīng)充分考慮并針對(duì)具體情況，結(jié)合用戶性質(zhì)，優(yōu)化電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，降低用戶停電風(fēng)險(xiǎn)，提高用戶的供電可靠性和滿意度。

[1] 劉 鵬，趙 杰，王 碩，等.城市電網(wǎng)最大供電能力分析研究[J].東北電力技術(shù)，2016,37(2):48-50.

[2] 杜貴和，王正鳳，趙 新.電網(wǎng)供電能力評(píng)估研究[J].東北電力技術(shù)，2011,32(1):8-11.

[3] 李欣然，劉友強(qiáng)，朱湘友，等.地區(qū)中壓配電網(wǎng)容載比的研究[J].繼電器，2006,34(7):47-50.

[4] 林 亮.雙電源重要用戶進(jìn)線管理的實(shí)踐與探索[J].電力需求側(cè)管理，2014,16(5):45-50.

Analysis and Consideration of a 110 kV Line Accident

LIN Liang1,LI Xiaoming2,ZHANG Liying2

(1.State Grid Taicang Power Supply Company，Taicang，Jiangsu 215400，China;2.State Grid Electric Power Research Institute of Liaoning Electric Power Co.,Ltd.,Shengyang，Liaoning 110006,China)

Chemical fiber enterprises require higher than general industrial users on power quality. Through the processing of a 110 kV line trip accident it introduces and analyzes the load characteristics of chemical fiber users，which should pay attention to the regional power grid and circuit design problems.At last it puts forward the solutions and measures for improvement.

chemical fiber；accident treatment；grid design；load characteristic

TM75

A

1004-7913(2017)04-0052-03

林 亮(1981),男,工程師,從事電網(wǎng)調(diào)控工作。

2017-01-05)