接有小电源上网的110 kV系统故障分析和保护调整方案

周 建，彭 燕，曾 俊

(1.德阳电业局，四川 德阳 618000;2.华电四川公司宜宾分公司，四川 宜宾 644600)

0 前言

德阳110 kV电网为放射性网络，其主供电源由本地区的220 kV主变压器向本地区的110 kV变电站供电。安排220 kV变电站一台主变压器220 kV侧与110 kV侧中性点同时接地，本地区其余220 kV主变压器和110 kV主变压器中性点经间隙接地的接地方式运行。

线路保护配置:线路长度在10 km以上的110 kV线路开关配置三段式相间距离、三段式接地距离、四段式零序电流保护和重合闸;线路长度在10 km以下的110 kV线路开关配置光纤纵差保护、三段式相间距离、三段式接地距离、四段式零序电流保护和重合闸。

110 kV主变压器零序保护设置情况:正常方式下主变压器中性点直接接地零序电流保护和间隙接地零序保护同时投入运行，全局110 kV主变压器中性点零序保护改造后:110 kV主变压器中性点零序电流保护(整定值:3I0=200 A，2 s跳主变压器三侧开关)、110 kV主变压器中性点间隙零序过流、零序过压保护(整定值:3I0=80－100 A，Ⅰ段0.2 s跳小电源上网线路开关;Ⅱ段0.5 s跳主变压器三侧开关)。

1 事故经过

2011年9月21日9:34，新市变电站110 kV新香线132号开关接地距离Ⅱ段、零序Ⅱ段动作，110 kV新香线132号开关跳闸，重合闸动作，110 kV新香线132号开关重合成功。故障录波装置显示:线路B相接地故障发展为BC相接地故障，测距32.1 km。

香山变电站1号和2号主变压器中性点间隙零序过流Ⅰ段动作，t=0.2 s跳小电源上网线路35 kV香水线515号开关、主变压器中性点间隙零序过流Ⅱ段动作，t=0.5 s跳1号和2号主变压器三侧开关。

盘龙化建变电站1号主变压器中性点间隙零序过流动作，t=0.5 s跳1号主变压器两侧开关;110 kV麻盘线接地距离Ⅱ段动作，t=0.5 s延时后110 kV麻盘线152号开关跳闸，重合闸动作，110 kV麻盘线152号开关重合成功。

绵阳局110 kV新香雎水支线线路171号线路保护不对称相继速动动作，110 kV新香雎水支线171号开关跳闸;雎水变电站站内配置的故障解列装置动作，t=0.2 s跳小电源上网线路开关;110 kV新香雎水支线171号开关重合闸未动作(重合闸投入检同期方式)。

图1 事故时电网接线图

麻柳变电站35 kV柳剑线561号、柳鱼线564号开关过流保护动作，线路开关跳闸。

2 故障跳闸分析

经检查事故原因:110 kV新香雎水支线25号塔瓷瓶因雷击损坏。

110 kV新香雎水支线线路首先发生B相瞬时接地故障，转化发展为BC相瞬时接地故障，新市站110 kV新香线132号开关接地距离Ⅱ段、零序Ⅱ段动作，110 kV新香线132号开关跳闸。

在新市变电站110 kV新香线132号开关即主供电源开关跳闸后，因接有小电源上网机组，绵阳局110 kV新香雎水支线线路距离保护不对称相继速动动作，瞬时跳开110 kV新香雎水支线171号开关;解网后的雎水地区，因有功功率严重缺额，系统频率迅速下降，雎水变电站站内配置的故障解列装置动作，跳小电源上网线路开关。

在新市变电站110 kV新香线132号开关和绵阳局110 kV新香雎水支线171号开关跳闸后，因地方小电源并未全部解列，此时110 kV新香线故障点还存在，接地点电弧并未熄灭，整个香山、麻柳、盘龙地区形成局部110 kV小接地系统，在这局部小接地系统中，香山变电站、麻柳变电站、盘龙化建变电站110 kV侧会出现很大的零序过电压，理论上应感受到的3U0为300 V，但电压互感器在系统电压升高时铁心会饱和，故实际可传变出的电压为220～230 V，此过电压将香山变电站1号和2号主变压器和盘龙化建变电站1号主变压器中性点间隙击穿，香山变电站1号和2号主变压器和盘龙化建变电站1号主变压器中性点间隙零序过流保护动作，香山变电站1号和2号主变压器中性点间隙零序过流保护Ⅰ段动作，0.2 s跳小电源上网线路35 kV香水线515号开关，1号和2号主变压器中性点间隙零序过流Ⅱ段动作，0.5 s跳1号和2号主变压器三侧开关。

盘龙化建变电站1号主变压器中性点间隙零序过流动作，跳1号主变压器两侧开关;110 kV麻盘线接地距离Ⅱ段动作，110 kV麻盘线152号开关跳闸。经现场检查香山变电站1号和2号主变压器、盘龙化建变电站1号主变压器中性点间隙均有放电痕迹。

麻柳变电站1号主变压器因香山变电站1号和2号主变压器和盘龙化建变电站1号主变压器中性点间隙击穿，香山、麻柳、盘龙地区110 kV系统过电压消失，麻柳变电站主变压器中性点间隙因未击穿，麻柳变电站主变压器中性点零序过流、零序过压保护不会动作;在香山变电站、盘龙化建变电站与系统解列后，麻柳变电站上网的小电源机组继续向故障点输送短路电流，小电源上网线路过流保护动作(整定时间:1.0 s)，跳开小电源上网线路开关。

此时新香线上所接电源全部解列，故障点电弧熄灭，新市变电站110 kV新香线132号开关检线路无压，重合闸动作，110 kV新香线132号开关重合成功，110 kV麻盘线152号开关投检母线无压，线路无压重合闸方式，重合成功，因雎水变电站110 kV新香雎水支线171号开关投检同期方式，重合闸不动作，这样恢复了麻柳变电站1号主变压器、香山变电站110 kV母线、盘龙化建变电站110 kV母线供电，但此时，供电区域内仅有麻柳变电站未失压，香山变电站、盘龙化建变电站和雎水变电站仅恢复了110 kV母线空母线，香山、盘龙化建变电站、雎水变电站地区失压。

3 存在问题

110 kV新香线线路发生瞬时接地故障，主供电源侧110 kV新香线132号线路保护动作，开关跳闸，绵阳局110 kV新香线雎水支线171号开关跳闸，110 kV系统因有地方小电源存在，故障点电弧未熄灭，香山变电站、麻柳变电站、盘龙化建变电站110 kV侧会出现很大的零序过电压，这零序过电压将香山变电站、盘龙化建变电站主变压器中性点间隙击穿，这时香山变电站、麻柳变电站、盘龙化建变电站110 kV侧的过电压消失，因香山变电站、盘龙化建变电站主变压器中性点间隙击穿，这时在失去主供电源的110 kV新香线和110 kV麻盘线上有零序电流流过，麻柳变电站(1号主变压器中性点未击穿)110 kV侧没有零序电流流过，麻柳变电站主变压器中性点间隙零序过流、过压保护均不动作，而麻柳变电站所接小电机组容量过小，麻柳变电站主变压器保护和110 kV新香线麻柳支线保护不会动作，只能靠小电源上网机组所配低周解列装置动作解列，或小电源上网线路过流保护动作，切除小电源机组。导致香山变电站、盘龙化建变电站和雎水变电站主变压器跳闸，主供电源110 kV新香线132号开关重合成功后，仅恢复了麻柳变电站负荷。

在110 kV新香线线路发生瞬时接地故障时，由于麻柳变电站小电源上网线路开关不能以0.2 s延时切除，实际切除时间1.0 s，是导致香山、盘龙化建变电站、雎水变电站地区失压的根本原因。

综上分析，存在以下问题。

(1)小电源上网机组所配的低周解列装置因运行维护差，动作可靠性低，不能使小电机组解列。

(2)靠小电源上网线路开关过流保护动作跳闸，时限太长，其过流时限不能与110 kV主变压器中性点零序保护时限配合，导致香山变电站、盘龙化建变电站和雎水变电站主变压器跳闸。

(3)雎水变电站重合闸投检同期方式也是造成雎水变电站地区失压的原因之一。

4 保护改造方案

对接有并网小电源的110 kV输电线路发生瞬时接地故障时，在主供电源侧110 kV线路保护动作，开关跳闸后，如所接系统中的小电源上网线路开关均能以小于0.2 s延时可靠跳闸，故障点电弧熄灭，故障消失后，主供电源侧线路开关重合成功，局部地区恢复供电，由调度指挥迅速恢复小电源机组供电是并网系统恢复供电的最佳方案。保护改造方案如下。

(1)利用现有主变压器高后备保护装置，主变压器中性点零序过压或间隙零序电流保护动作后，以0.2 s延时先跳小电源上网线路开关，再以0.5 s延时跳主变压器各侧开关。

(2)但对于串供有多座110 kV变电站的线路，在线路上发生瞬时接地故障时，因只有部分主变压器中性点击穿，局部地区过电压消失，导致主变压器中性点未击穿的变电站上网线路开关不能迅速解列，为此提出，利用上网线路开关配置的线路保护中的低周减载功能，将低周减载中的滑差闭锁功能退出，将保护装置的低周减载功能转变为低周解列功能使用，定值设置为48 Hz，0.2 s出口跳闸。

(3)对接有并网小电源的110 kV输电线路负荷侧线路开关重合闸均投检母线无压、线路有压方式，保证在主供电源侧线路开关重合闸成功和小电源上网线路开关跳闸后，保证负荷侧线路开关重合闸动作成功。

5 结语

对接有并网小电源的供电系统在主供电源消失后，电网中各运行设备的继电保护动作逻辑进行详细分析，提出利用现有主变压器高后备保护装置，以较短时间首先跳上网小电源线路开关，再以一较长时间跳主变压器各侧开关;将所有上网小电源线路开关保护装置中的低周减载功能转变为低周解列功能使用，保证并网小电源迅速可靠地解列;负荷侧线路开关重合闸均投检母线无压、线路有压方式，使接有并网小电源的110 kV输电线路在发生瞬时接地故障时终端变电站恢复正常运行的保护方案。此方案简单可靠，易于实现，提高了电网供电可靠性。

［1］DL/T 584－95，3～110 kV电网继电保护装置运行整定规程［S］.

［2］崔家佩，孟庆炎，陈永芳，等.电力系统继电保护与安全自动装置整定计算［M］.北京:中国电力出版社，2000.

［3］GB/T 14285－2006，继电保护和安全自动装置技术规程［S］.