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(1.國網(wǎng)自貢供電公司，四川 自貢 643000；2.國網(wǎng)宜賓供電公司，四川 宜賓 644000)

0 引 言

近年來，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，要求供電企業(yè)提供更加安全、穩(wěn)定、可靠的電力。為提高電網(wǎng)的輸送能力，雙回線越來越多地用于電網(wǎng)的各電壓等級(jí)中。為保證對(duì)用戶供電的可靠性，很多電網(wǎng)的雙回線優(yōu)先考慮并列運(yùn)行方式。

一般電網(wǎng)220 kV變電站的110 kV母線為雙母線，其配出線較多，一般并列運(yùn)行雙回線分別由不同母線供電。通常采用單號(hào)編號(hào)開關(guān)上Ⅰ段母線，雙號(hào)編號(hào)開關(guān)上Ⅱ段母線運(yùn)行的標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行方式。對(duì)220 kV變電站110 kV系統(tǒng)有雙回線路出線的接線，如單回線路發(fā)生短路故障，故障線路保護(hù)或線路開關(guān)拒動(dòng)，會(huì)發(fā)生220 kV變電站110 kV兩段母線失壓的電網(wǎng)大面積停電事故。具體分析如下。

1 系統(tǒng)運(yùn)行方式及保護(hù)配置

1.1 運(yùn)行方式

某220 kV變電站兩臺(tái)主變壓器帶110 kV 4回出線，其中L2、L3線路為雙回線并列運(yùn)行方式，220 kV變電站1號(hào)主變壓器高、中壓側(cè)中性點(diǎn)接地運(yùn)行，運(yùn)行方式如圖1。

圖1 220 kV站正常運(yùn)行方式

1.2 相關(guān)間隔的保護(hù)配置

(1)220 kV主變壓器后備保護(hù)和110 kV線路保護(hù)配置情況

220 kV主變壓器后備保護(hù)配置：①主變壓器3側(cè)配置雙套復(fù)壓閉鎖方向過流保護(hù)、主變壓器220 kV和110 kV側(cè)配置雙套零序電流保護(hù)、主變壓器220 kV和110 kV側(cè)配置雙套主變壓器中性點(diǎn)間隙零序過流、零序過壓保護(hù)。

110 kV線路保護(hù)配置：差動(dòng)保護(hù)、3段式相間距離保護(hù)、3段式接地距離保護(hù)、4段式零序電流保護(hù)。

(2)220 kV主變壓器后備保護(hù)和110 kV線路保護(hù)時(shí)限設(shè)置情況

220 kV主變壓器后備保護(hù)時(shí)限：①220 kV主變壓器110 kV側(cè)復(fù)壓閉鎖方向過流保護(hù)時(shí)限為3.6 s(跳100號(hào)開關(guān))、3.9 s(跳主變壓器110 kV開關(guān))、4.2 s(跳主變壓器3側(cè)開關(guān))；②220 kV主變壓器110 kV側(cè)零序過流保護(hù)時(shí)限為1.2 s(跳100開關(guān))、1.5 s(跳主變壓器110 kV開關(guān))、3.5 s(跳主變壓器3側(cè)開關(guān))；③220 kV主變壓器110 kV側(cè)主變壓器中性點(diǎn)間隙零序過流、零序過壓保護(hù)時(shí)限為0.3 s(跳主變壓器3側(cè)開關(guān))。

220 kV主變壓器后備保護(hù)方向規(guī)定：①110 kV側(cè)復(fù)壓閉鎖方向過流和零序過流保護(hù)時(shí)限Ⅰ、Ⅱ段方向，由主變壓器指向110 kV母線，Ⅲ段不帶方向；

110 kV線路保護(hù)時(shí)限：差動(dòng)、相間、接地距離保護(hù)Ⅰ段0 s，零序電流Ⅰ段停用；相間、接地距離保護(hù)Ⅱ段0.9 s；相間、接地距離Ⅲ段3.3 s，零序保護(hù)Ⅱ段1.2 s、零序保護(hù)Ⅲ段1.8 s；零序保護(hù)Ⅳ段3.3 s。

110 kV線路保護(hù)方向規(guī)定：由110 kV母線指向線路，零序Ⅳ段不帶方向。

2 存在問題分析

2.1 線路1發(fā)生單相接地故障

圖2 線路1發(fā)生單相接地故障的系統(tǒng)短路電流

線路1發(fā)生單相接地故障，系統(tǒng)短路電流如圖2所示。1號(hào)主變壓器高壓側(cè)和中壓側(cè)均流過零序電流，1號(hào)主變壓器高壓側(cè)和中壓側(cè)零序過流啟動(dòng)，如果線路111開關(guān)或111開關(guān)線路保護(hù)裝置拒動(dòng)，在故障發(fā)生后1.2 s，由1號(hào)主變壓器中壓側(cè)零序過流Ⅰ段動(dòng)作，跳110 kV母聯(lián)100開關(guān)。

圖3 110 kV母聯(lián)100開關(guān)跳開后故障零序電流分布

圖4 110 kV母聯(lián)100開關(guān)、1號(hào)主變壓器101開關(guān)跳開后故障零序電流分布

2.2 線路L4發(fā)生相間故障

線路L4發(fā)生相間故障，系統(tǒng)短路電流如圖5所示。2臺(tái)主變壓器高壓側(cè)和中壓側(cè)均流過短路電流，如果線路114開關(guān)保護(hù)拒動(dòng)或114開關(guān)拒動(dòng)，2臺(tái)主變壓器110 kV側(cè)復(fù)壓方向過流保護(hù)同時(shí)動(dòng)作，以3.6 s跳開110 kV母聯(lián)100開關(guān)。

110 kV母聯(lián)100開關(guān)斷開后，因2號(hào)主變壓器與114開關(guān)接在同一母線，直接給故障點(diǎn)提供故障電流；而1號(hào)主變壓器則經(jīng)101開關(guān)、線路L2、線路L3、線路L4為故障點(diǎn)提供故障電流。此時(shí)母聯(lián)開關(guān)100開關(guān)雖然斷開，但并列運(yùn)行的線路L2、線路L3起了母聯(lián)的作用，只是Ⅰ、Ⅱ母的殘壓值不同。在1、2號(hào)主變壓器110 kV復(fù)壓方向過流保護(hù)在跳開100開關(guān)后，沒有返回，仍在啟動(dòng)狀態(tài)，2號(hào)主變壓器以3.9 s跳開102開關(guān)。

流過1號(hào)主變壓器的故障電流由距離拒動(dòng)元件最近的保護(hù)來切除，由圖6可看出，最近的保護(hù)為B變電站的113開關(guān)保護(hù)。如果故障點(diǎn)在B變電站113開關(guān)距離保護(hù)Ⅱ段范圍內(nèi)，且距離Ⅱ段時(shí)間小于0.3 s，在2號(hào)主變壓器110 kV復(fù)壓方向過流動(dòng)作之前，113開關(guān)距離Ⅱ段動(dòng)作跳開113開關(guān)，此時(shí)可以將故障點(diǎn)完全隔離；如果距離Ⅱ段時(shí)間等于0.3 s，則113開關(guān)距離Ⅱ段與2號(hào)主變壓器110 kV復(fù)壓過流有可能同時(shí)動(dòng)作；如果故障點(diǎn)在113開關(guān)距離保護(hù)Ⅱ段外(距離Ⅲ段時(shí)間一般大于1.5 s)，此時(shí)只能有1號(hào)主變壓器110 kV復(fù)壓過流動(dòng)作3.9 s跳開101開關(guān)，才能將故障點(diǎn)完全隔離。

圖5 線路L4發(fā)生相間故障的系統(tǒng)短路電流

圖6 110 kV母聯(lián)100開關(guān)、2號(hào)主變壓器102開關(guān)跳開后故障電流分布

由以上分析可以看出，對(duì)于220 kV變電站110 kV出線有雙回線路的系統(tǒng)，雙回線路采用并列運(yùn)行方式且分別運(yùn)行在兩段母線上，如單回線路發(fā)生故障，同時(shí)故障線路開關(guān)或線路保護(hù)拒動(dòng)，受并列雙回線路的影響，都將發(fā)生220 kV變電站110 kV母線全停的電網(wǎng)大面積停電事故。

3 解決方案

通過以上分析可以看出，正是由于有雙回線并列運(yùn)行，在特定條件下，故障發(fā)生后產(chǎn)生了迂回供應(yīng)的故障電流，導(dǎo)致為其供電的220 kV主變壓器誤跳，從而擴(kuò)大了停電范圍。因此為了避免上述問題的發(fā)生，可以從保護(hù)整定計(jì)算、保護(hù)配置、運(yùn)行方式等方面加以考慮，盡量減小事故影響，縮小事故停電范圍。

方案1：調(diào)整保護(hù)定值

若雙回線路所供110 kV變電站沒接小電機(jī)組，220 kV主變壓器110 kV側(cè)后備保護(hù)跳110 kV側(cè)分段開關(guān)時(shí)限按與本站110 kV出線線路保護(hù)Ⅱ段時(shí)限配合整定，整定為1.8 s；雙回線路110 kV變電站側(cè)開關(guān)線路零序保護(hù)Ⅱ段與220 kV變電站110 kV單回線路零序、距離保護(hù)Ⅲ段配合，零序保護(hù)Ⅱ段時(shí)限整定為0.5 s，距離保護(hù)Ⅱ段時(shí)限整定為1.5 s。

方案2：增加保護(hù)或自動(dòng)裝置

(1)在負(fù)荷側(cè)變電站安裝故障解列裝置

在負(fù)荷變電站110 kV母線分段100開關(guān)增加裝設(shè)靈敏的解列保護(hù)裝置，當(dāng)發(fā)生故障后，迅速動(dòng)作跳開110 kV母線分段100開關(guān)，將L2線、L3線從雙回線并列運(yùn)行狀態(tài)迅速解開成分列運(yùn)行方式，滿足保護(hù)動(dòng)作的選擇性。

(2)在中心站配置110 kV斷路器失靈保護(hù)

如果所供110 kV變電站為重要用戶，根據(jù)有關(guān)規(guī)定，線路保護(hù)采用遠(yuǎn)后備方式，如果由其他線路或變壓器的后備保護(hù)切除故障將擴(kuò)大停電范圍(例如采用多角形接線、雙母線或分段單母線等時(shí))，并引起嚴(yán)重后果時(shí)，可以裝設(shè)斷路器失靈保護(hù)。在保持當(dāng)前運(yùn)行方式的前提下，在220 kV變電站配置110 kV斷路器失靈保護(hù)可以使停電范圍大大縮小。

方案3：調(diào)整系統(tǒng)運(yùn)行方式

(1)雙回線路所供110 kV變電站接有小電機(jī)組，則可采取雙回線路分列運(yùn)行方式，在110 kV變電站側(cè)安裝備自投裝置，實(shí)現(xiàn)線路備投以增加110 kV變電站供電可靠性。如110 kV變電站所供負(fù)荷較重，正常方式下不滿足分列運(yùn)行條件，要求在110 kV變電站安裝備自投裝置，實(shí)現(xiàn)分段備投方式。

(2)在負(fù)荷側(cè)變電站安裝備自投裝置

1)若所供負(fù)荷又較輕的線路，采用一備一用方式，負(fù)荷側(cè)變電站投入線路備自投方式，220 kV變電站側(cè)線路開關(guān)分別上兩段母線，提高供電可靠性；

2)若所供負(fù)荷又較重的線路，采用線路變壓器組運(yùn)行方式，負(fù)荷側(cè)變電站投入分段備自投裝置，220 kV變電站側(cè)線路開關(guān)分別上兩段母線,提高供電可靠性。

(3)將雙回線路安排在220 kV變電站的同一段110 kV母線上運(yùn)行，由雙回線路并列運(yùn)行供電的110 kV變電站，將雙回供電線路安排在220 kV變電站的同一段110 kV母線上運(yùn)行。這種運(yùn)行方式可以使事故停電范圍大大縮小。但當(dāng)母線故障時(shí)，會(huì)造成相應(yīng)的110 kV變電站全停。

4 結(jié) 語

隨著建設(shè)“一強(qiáng)三優(yōu)”步伐的加快，不斷提高電網(wǎng)供電可靠性是電網(wǎng)企業(yè)的職責(zé)。合理的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和運(yùn)行方式是保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)。繼電保護(hù)裝置能否有效發(fā)揮作用與電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和運(yùn)行方式有密切的關(guān)系，必須把它們作為一個(gè)整體來考慮。為此，根據(jù)電網(wǎng)實(shí)際情況，因地制宜，制定安全可靠的供電方式，設(shè)計(jì)最優(yōu)的保護(hù)整定方案，是提高供電可靠性的有力保證。