謝浩　李小虎　靳智嵩

摘 要： 通過(guò)對(duì)某110kV變電站35kV不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地進(jìn)而經(jīng)兩次發(fā)展為復(fù)雜故障導(dǎo)致主變差動(dòng)保護(hù)跳閘的故障進(jìn)行分析，提出大容量電機(jī)負(fù)荷在系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)的影響及相關(guān)解決方案，有效保證35kV系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：發(fā)展故障；電機(jī)負(fù)荷；主變差動(dòng)保護(hù)

引言

電力系統(tǒng)配電網(wǎng)在電力網(wǎng)中起到分配電能的重要作用，是給城市里各個(gè)配電站和各類(lèi)用電負(fù)荷供給電源的通道[1]。由于電動(dòng)機(jī)的特性，在電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，就應(yīng)考慮在實(shí)際情況下電動(dòng)機(jī)是否仍然作為負(fù)荷來(lái)使用，還是由于短路的影響，電動(dòng)機(jī)此時(shí)不再是作為負(fù)荷，而是作為一個(gè)電源向短路點(diǎn)提供短路電流的問(wèn)題[2]。由此可能對(duì)故障的發(fā)展造成影響。

1.現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)配置及事故過(guò)程

1.1 系統(tǒng)運(yùn)行方式

故障前XX110kV變電站雙母線(xiàn)接線(xiàn)，兩條110kV進(jìn)線(xiàn)均來(lái)自同一220kV變電站。兩臺(tái)YNynd11接線(xiàn)主變，3號(hào)主變35kV側(cè)無(wú)母線(xiàn)且僅313線(xiàn)一條出線(xiàn)負(fù)荷，即313斷路器既是線(xiàn)路斷路器又是3號(hào)主變35kV側(cè)斷路器，所帶負(fù)荷為水泥廠(chǎng)電動(dòng)機(jī)負(fù)荷；10kV側(cè)沒(méi)有引出線(xiàn)，實(shí)際當(dāng)做兩繞組變壓器使用。3號(hào)主變?nèi)萘?1.5MVA，313斷路器故障前負(fù)荷電流為425A，損失負(fù)荷25.9MkW。

3.電動(dòng)機(jī)負(fù)荷反饋故障電流特征

對(duì)于電動(dòng)機(jī)反饋短路電流而言，較為關(guān)注其沖擊電流、周期分量初值電流、以及直流分量電流。通過(guò)分析表明，電動(dòng)機(jī)反饋短路電流呈如下特性：

3.1電動(dòng)機(jī)反饋短路電流衰減速度隨容量增大而減慢。

隨著電動(dòng)機(jī)容量的增大，其次暫態(tài)電抗XD減小、時(shí)間常數(shù) TD增大。XD、TD的變化將導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)反饋的沖擊電流ip增大并且衰減較慢。對(duì)于小容量電動(dòng)機(jī)而言，其定子繞組端點(diǎn)三相短路反饋電流的峰值較小，經(jīng)歷3～4個(gè)周波左右的時(shí)間即衰減完畢；大容量電動(dòng)機(jī)的反饋電流峰值較大，需經(jīng)歷6～8 個(gè)周波左右的時(shí)間，其反饋電流逐漸衰減[5]。

3.2 考慮磁路飽和特性導(dǎo)致反饋短路電流增大。

為降低感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的空載電流和提高電機(jī)的功率，氣隙應(yīng)盡可能小。在電動(dòng)機(jī)反饋短路電流的計(jì)算中，基本假設(shè)忽略磁路飽和的影響，這樣的假設(shè)對(duì)于中小型電動(dòng)機(jī)而言是符合實(shí)際情況的。對(duì)于大容量電動(dòng)機(jī)，當(dāng)電流瞬時(shí)值較大，部分漏磁被迫穿過(guò)漏磁路的鐵芯部分閉合，從而使磁路飽和，飽和后的電動(dòng)機(jī)次暫態(tài)電抗XD電抗比未飽和時(shí)小得多。電動(dòng)機(jī)短路反饋電流的周期分量初值與次暫態(tài)電抗成反比。因而，次暫態(tài)電抗的減小將造成電流的增大。對(duì)于較大容量的電動(dòng)機(jī)，考慮磁路飽和特性會(huì)導(dǎo)致計(jì)算的反饋電流增大[5]。

3.3 并非所有電動(dòng)機(jī)均提供短路電流。

感應(yīng)電動(dòng)機(jī)作為主要的電力系統(tǒng)負(fù)荷，其使用功能各不相同，接入系統(tǒng)的電壓等級(jí)也有所不同。對(duì)于大型工業(yè)負(fù)荷，電動(dòng)機(jī)多接入10kV；對(duì)于商業(yè)、民用負(fù)荷，電動(dòng)機(jī)多接入400V。當(dāng)系統(tǒng)中主網(wǎng)的某條線(xiàn)路發(fā)生三相短路故障后，配電網(wǎng)電壓的變化要經(jīng)具體計(jì)算才可求得。當(dāng)短路瞬間，如馬達(dá)與短路點(diǎn)之間的電氣距離較近，電動(dòng)機(jī)處于發(fā)電機(jī)狀態(tài)，可視為附加電源，向短路點(diǎn)反饋短路電流；反之，如馬達(dá)與短路點(diǎn)之間的電氣距離較遠(yuǎn)，仍處于電動(dòng)機(jī)狀態(tài)，不向系統(tǒng)反饋短路電流[5]。

4. 問(wèn)題分析及處理

隨著鋼鐵產(chǎn)能的增加，越來(lái)越多的大容量異步電動(dòng)機(jī)在鋼鐵廠(chǎng)投運(yùn)，大容量異步電動(dòng)機(jī)在發(fā)生三相對(duì)稱(chēng)短路時(shí)，其反饋的短路電流與系給的短路電流疊加，其反饋沖擊電流會(huì)對(duì)供電系統(tǒng)中配電設(shè)備的動(dòng)穩(wěn)定等參數(shù)產(chǎn)生影響， 其反饋開(kāi)斷電流會(huì)對(duì)斷路器額定短路開(kāi)斷電流產(chǎn)生影響。[6]

4.1配置縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)，聯(lián)絡(luò)線(xiàn)兩側(cè)能同時(shí)快速切除線(xiàn)路故障，保證全線(xiàn)速動(dòng)，需同時(shí)配置電流保護(hù)做后備保護(hù)。[7]

4.2容性電流超過(guò)20A的10kV或超過(guò)10A的35kV（應(yīng)為3-10kV電纜線(xiàn)路）不接地系統(tǒng)，應(yīng)裝設(shè)有自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償功能的消弧線(xiàn)圈，防止單相接地發(fā)展成相間短路。[8]

4.3大容量異步電動(dòng)機(jī)反饋的次暫態(tài)電流數(shù)值較大因此在選擇電氣設(shè)備時(shí)不僅應(yīng) 考慮反饋電流對(duì)力穩(wěn)定的影響還應(yīng)考慮對(duì)開(kāi)斷電流和熱穩(wěn)定的影響。[9]

參考文獻(xiàn)：

[1]胡紹勇.配電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2009（23）：158.

[2]電機(jī)學(xué)[M].武漢：華中科技大學(xué)出版社，2005：20-70 .

[3]金鳳閣，辜承林，陳喬夫，熊永前.短路電流的計(jì)算和大容量電動(dòng)機(jī)對(duì)其沖擊值的影響[J].高科技與產(chǎn)業(yè)化，2008（7）：80.

[4]RCS-978CD_X_說(shuō)明書(shū)_國(guó)內(nèi)中文_國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)版_X_R1.02_（ZL_TXZZ0163.1208）

[5] 劉楠，張彥濤，秦曉輝，馬世英，唐曉駿.感應(yīng)電動(dòng)機(jī)負(fù)荷對(duì)短路電流影響機(jī)理研究.電網(wǎng)技術(shù).

[6]高壓大容量電動(dòng)機(jī)對(duì)斷路器開(kāi)斷電流的影響.

[7]小電源并網(wǎng)35kV城市配電網(wǎng)保護(hù)及安全自動(dòng)裝置配置.

[8]預(yù)防110-500kV變壓器（電抗器）事故措施.

[9] 康家義.大容量異步電動(dòng)機(jī)的短路反饋電流.

作者簡(jiǎn)介：

謝浩（1984-），男，漢，河北省廊坊市，工程師，主要從事電力系統(tǒng)繼電保護(hù)調(diào)試及檢修工作。

李小虎（1985-），男，漢，河北省廊坊市，工程師，主要從事電力系統(tǒng)繼電保護(hù)調(diào)試及檢修工作。

靳智嵩（1987-），男，漢，河北省廊坊市，工程師，主要從事電力系統(tǒng)繼電保護(hù)調(diào)試及檢修工作。