35kV不接地系统两次发展故障原因分析及解决方案

谢浩　李小虎　靳智嵩

摘 要： 通过对某110kV变电站35kV不接地系统发生单相接地进而经两次发展为复杂故障导致主变差动保护跳闸的故障进行分析，提出大容量电机负荷在系统发生故障时的影响及相关解决方案，有效保证35kV系统的稳定运行。

关键词：发展故障；电机负荷；主变差动保护

引言

电力系统配电网在电力网中起到分配电能的重要作用，是给城市里各个配电站和各类用电负荷供给电源的通道[1]。由于电动机的特性，在电力系统发生故障时，就应考虑在实际情况下电动机是否仍然作为负荷来使用，还是由于短路的影响，电动机此时不再是作为负荷，而是作为一个电源向短路点提供短路电流的问题[2]。由此可能对故障的发展造成影响。

1.现场保护配置及事故过程

1.1 系统运行方式

故障前XX110kV变电站双母线接线，两条110kV进线均来自同一220kV变电站。两台YNynd11接线主变，3号主变35kV侧无母线且仅313线一条出线负荷，即313断路器既是线路断路器又是3号主变35kV侧断路器，所带负荷为水泥厂电动机负荷；10kV侧没有引出线，实际当做两绕组变压器使用。3号主变容量31.5MVA，313断路器故障前负荷电流为425A，损失负荷25.9MkW。

3.电动机负荷反馈故障电流特征

对于电动机反馈短路电流而言，较为关注其冲击电流、周期分量初值电流、以及直流分量电流。通过分析表明，电动机反馈短路电流呈如下特性：

3.1电动机反馈短路电流衰减速度随容量增大而减慢。

随着电动机容量的增大，其次暂态电抗XD减小、时间常数 TD增大。XD、TD的变化将导致电动机反馈的冲击电流ip增大并且衰减较慢。对于小容量电动机而言，其定子绕组端点三相短路反馈电流的峰值较小，经历3～4个周波左右的时间即衰减完毕；大容量电动机的反馈电流峰值较大，需经历6～8 个周波左右的时间，其反馈电流逐渐衰减[5]。

3.2 考虑磁路饱和特性导致反馈短路电流增大。

为降低感应电动机的空载电流和提高电机的功率，气隙应尽可能小。在电动机反馈短路电流的计算中，基本假设忽略磁路饱和的影响，这样的假设对于中小型电动机而言是符合实际情况的。对于大容量电动机，当电流瞬时值较大，部分漏磁被迫穿过漏磁路的铁芯部分闭合，从而使磁路饱和，饱和后的电动机次暂态电抗XD电抗比未饱和时小得多。电动机短路反馈电流的周期分量初值与次暂态电抗成反比。因而，次暂态电抗的减小将造成电流的增大。对于较大容量的电动机，考虑磁路饱和特性会导致计算的反馈电流增大[5]。

3.3 并非所有电动机均提供短路电流。

感应电动机作为主要的电力系统负荷，其使用功能各不相同，接入系统的电压等级也有所不同。对于大型工业负荷，电动机多接入10kV；对于商业、民用负荷，电动机多接入400V。当系统中主网的某条线路发生三相短路故障后，配电网电压的变化要经具体计算才可求得。当短路瞬间，如马达与短路点之间的电气距离较近，电动机处于发电机状态，可视为附加电源，向短路点反馈短路电流；反之，如马达与短路点之间的电气距离较远，仍处于电动机状态，不向系统反馈短路电流[5]。

4. 问题分析及处理

随着钢铁产能的增加，越来越多的大容量异步电动机在钢铁厂投运，大容量异步电动机在发生三相对称短路时，其反馈的短路电流与系给的短路电流叠加，其反馈冲击电流会对供电系统中配电设备的动稳定等参数产生影响， 其反馈开断电流会对断路器额定短路开断电流产生影响。[6]

4.1配置纵联差动保护，联络线两侧能同时快速切除线路故障，保证全线速动，需同时配置电流保护做后备保护。[7]

4.2容性电流超过20A的10kV或超过10A的35kV（应为3-10kV电缆线路）不接地系统，应装设有自动跟踪补偿功能的消弧线圈，防止单相接地发展成相间短路。[8]

4.3大容量异步电动机反馈的次暂态电流数值较大因此在选择电气设备时不仅应 考虑反馈电流对力稳定的影响还应考虑对开断电流和热稳定的影响。[9]

参考文献：

[1]胡绍勇.配电网自动化技术的应用[J].中国新技术新产品，2009（23）：158.

[2]电机学[M].武汉：华中科技大学出版社，2005：20-70 .

[3]金凤阁，辜承林，陈乔夫，熊永前.短路电流的计算和大容量电动机对其冲击值的影响[J].高科技与产业化，2008（7）：80.

[4]RCS-978CD_X_说明书_国内中文_国内标准版_X_R1.02_（ZL_TXZZ0163.1208）

[5] 刘楠，张彦涛，秦晓辉，马世英，唐晓骏.感应电动机负荷对短路电流影响机理研究.电网技术.

[6]高压大容量电动机对断路器开断电流的影响.

[7]小电源并网35kV城市配电网保护及安全自动装置配置.

[8]預防110-500kV变压器（电抗器）事故措施.

[9] 康家义.大容量异步电动机的短路反馈电流.

作者简介：

谢浩（1984-），男，汉，河北省廊坊市，工程师，主要从事电力系统继电保护调试及检修工作。

李小虎（1985-），男，汉，河北省廊坊市，工程师，主要从事电力系统继电保护调试及检修工作。

靳智嵩（1987-），男，汉，河北省廊坊市，工程师，主要从事电力系统继电保护调试及检修工作。