一起电网瓦解事故分析

彭 榕

（新疆天富热电股份公司电力调度所，新疆 石河子 832000）

1 事故起因

天业电网一吊车工作时与网内 110kV 天聚 II线路碰撞，造成天聚II线的B相和光缆损坏。聚乙烯变的 110kV天聚 I、II线距离Ⅰ段保护均动作跳闸，110kV天聚II线（天业电厂侧）距离III段保护动作跳闸，天辰电厂110kV I、II母母联和110kV III、IV母母联复压闭锁过流保护动作跳闸。天辰电厂母联1和母联2跳开后，电网被分为两个系统。

1）系统一

天辰电厂#7、#10机组通过 110kV 辰创 I、II线、创石I、II线、天石A、B线与天业电厂#1—#6机组联网，该系统内变电站有：创新变、电石变、聚乙烯变。系统一处于孤网运行状态，发电339MW，用电 400MW，频率快速下降。

2）系统二

天辰电厂#8、#9机组通过110kV辰伟I、II线、和伟I、II线、瑞和I、II线与天能电厂#11、#12机组联网，系统内变电站有：110kV伟业变、和谐变、团结变。系统二通过 220kV线路 1与省网联网，发电760MW，用电460 MW，上网251.6MW。由于系统二上网251.6MW，此时电网稳控系统启动。区域稳控动作切#6、#7发电机组（策略为上网过功率切机，定值100MW，动作时限4s），省调稳控系统动作断开220kV联络线，此时系统二也为孤网运行状态。

3）系统主接线如图1所示

图1 系统主接线图

（1）开关1、开关2为系统开环点。

（2）通过开关站与省调联网。

2 事故结果

系统一：孤网后发电出力小于用电负荷，区域稳控根据匹配功率动作切除#6、#7机组（无法识别出电网已分为两个系统），加剧了该系统内的发电出力用电负荷的不平衡，低周减载动作切除110kV创新变、电石变负荷后，系统频率仍严重偏低无法维持，该系统内#1、#2、#3、#4、#5、#10发电机组因主汽门关闭机组跳闸。系统一最终跨网停电。

系统二：区域稳控动作切除系统一#6、#7发电机后，未能缓解系统二的上网，最终省网稳控系统动作断开220kV联络线1（策略为过功率解列上网电机超速保护 OPC动作定值相同，四台机组 OPC定值130MW，动作时限8s），该系统二内发电出力大于用电负荷，频率急剧上升，此时该系统内各发同时动作，等机组转速降至 3000r/min时，调门又同时开启，反复数次，系统二进入“功率振荡”状态，持续数分钟后 #8、#9、#11、#12发电机组热工保护动作跳闸。系统二最终垮网停电。

3 保护及自动装置动作分析

3.1 故障点：110kV天聚II线

3.2 保护动作分析

1）110kV天聚II线光纤差动保护

由于受外力光缆损坏，差动保护未动作。

2）110kV 天聚I、II线（聚乙烯变侧）距离保护I段动作：

110kV天聚II线距离保护I段动作正确。

110kV天聚I线距离保护I段误动。（故障点在相邻线路）

3）110kV天聚II线（天业电厂侧）距离III段保护动作

故障在天聚II线，因故障点离电厂侧较远属距离 II段保护范围，该线路保护是许继 WXH-803 110kV微机线路保护装置，在主保护拒动的情况下，应实现线路不对称故障的相继速动功能，以加速距离II段切除故障（经核实不对称故障的相继速动未投）。距离保护III段动作延时0.7s切除故障。

4）天辰电厂110kV母联1和母联2复压闭锁过流保护动作

由于自备电厂内部电网电源集中，输电线路较短，故障后短路冲击电流较大且持续时间较长（距离III段动作时间t=0.7s），而使天辰电厂母联1、母联2复压闭锁过流保护动作，导致内部电网一分为二，区域稳控因无法用母联状态判别电网方式的变化而是按电网正常方式判据对应策略出口动作。

5）区域稳控动作切除#6、#7机组

由于区域稳控按设计逻辑和原则无法做到按天辰电厂母联状态判别电网方式变化，而是按现有方式判据和对应策略出口属按策略动作。

6）四台机组超速保护OPC动作

按定值动作，但由于定值一致无阶梯配合，造成功率振荡。

4 事故原因分析

1） 吊车作业外力破坏110kV天聚II线和光缆是事故发生的直接原因，致使110kV天聚II线在短路故障情况下主保护不能动作快速切除故障，通过后备保护距离保护III段动作来切除故障点。如此长时间的持续短路电流导致天辰电厂母联复压过流保护动作跳闸电网一分为二，同时因系统一内电压频率急剧下降，导致很多低压设备及厂用电系统设备跳闸，也是系统一后期机组跳闸垮网的主要原因。

2）区域稳控装置由于厂家自身的细节设计原则和设计逻辑，无法配置天辰电厂母联跳闸后的方式，使得系统二功率上网越线时切系统一的机组；稳控装置厂家防止误动乱动的细节设计原则，在切除#6#7机组策略出口后不再执行策略，使得省调稳控动作切除220kV联络线；系统孤网后，稳控装置无法做到识别复杂的电网状态，不再执行策略。稳控装置的以上特性，是事故扩大的原因之一。

3）系统二内机组超速保护 OPC定值一致，无阶梯配合，使系统二孤网后出现功率振荡，这是事故扩大的原因之一。

4）天辰电厂110kV母联1和110kV母联2复压过流保护动作跳闸，使电网一分为二。由于稳控无法识别电网的变化，稳控动作切除#6#7机组未达到应有效果，却适得其反。

5 结论

1）在重要的、易发生事故的110kV线路上配置双套光纤差动保护，采用不同的光纤路由通道，确保电网事故的第一道防线可靠快速动作切除故障。

2）退出110kV母联1及母联2的过电流保护。110kV母联1和母联2过电流保护动作开关跳闸（此时将天业电网分为系统一和系统二），且区域稳控系统无法根据方式的变化执行正确切机、切负荷策略是导致事故扩大，最终使电网瓦解的根本原因；母联过流保护作为后备保护，在电厂及变电站内相关设备主保护完好并投入的情况下，并结合电网的实际运行方式、负荷性质建议退出母联过流保护。这样在今后发生类似故障时可以有效避免电网全黑事故的发生。

3）稳控厂家应进一步深入研究，充分发挥稳控的功能，针对此次事故制定相应的稳控策略和解决办法。稳控策略执行判据一般为电流和功率，由于系统故障，电网被分成系统一、系统二后，因两个系统的发供电负荷不平衡而导致频率不同（前面有赘述），如果稳控判据在原有的基础上增加一个频率的辅助判据，根据系统一、系统二的频率，正确的判断出事故发生时电网的运行方式，频率高的系统采取切机而频率低的系统采取切负荷策略，这样区域稳控装置就可以有针对性地采取相应的切机、切负荷策略，以保证电网的安全、稳定运行。

4）结合各机组OPC定值允许的上限值，制定出各机组OPC定值的阶梯配合整定原则，防止今后发生因OPC定值配合不当引起的“电网功率振荡”。

[1] 何仰赞,温增银,汪馥英,周勤慧.电力系统分析[M].3版.武汉:华中科技大学出版社,2002.1.

[2] 崔家佩,孟庆炎,陈永芳,熊炳耀.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,2006.3.