韓 堅，朱華英

(1.國網(wǎng)江西省電力公司萍鄉(xiāng)供電分公司，江西 萍鄉(xiāng) 337000；2.江西省萍鄉(xiāng)市第六中學，江西 萍鄉(xiāng) 337000)

1 事故情況

2014-08-05T12:55，某變電站10 kV城北1號線過流I段跳閘；10 kV公園路1號線、公園路3號線、城中1號線、城北2號線、城中2號線、金陵1號線、公園路2號線過流II段跳閘；相關電流、有功功率、無功功率遙測量顯示為0。

現(xiàn)場檢查該變電站城北1號線線路刀閘炸裂，其余跳閘線路及其他一次設備無異常。

2 繼電保護動作分析

查閱繼電保護動作數(shù)據(jù)可知， 10 kV城北1號線線路刀閘炸裂后發(fā)生B，C兩相短路故障，故障一次電流為11 600 A，故障時10 kV系統(tǒng)B，C相電壓下降(二次電壓Ub=33 V，Uc=23 V)，線路過流保護I段動作。約0.3 s后，上述7條線路過流保護II段幾乎同時動作，且這7條線路跳閘時的三相電壓仍不平衡(A相為57.7 V、B相為56 V、C相為53 V)。

城北1號線在12:55:27:028時刻跳閘后，B，C相間短路故障已被隔離，則通常B，C相的電壓應在幾毫秒內恢復，B，C相的電流也應同時恢復正常，達到與A相相同的值。利用RTDS系統(tǒng)對10 kV母線的兩相短路故障切除后的電壓恢復情況進行仿真可知，在沒有負荷時，短路故障切除后兩相電壓恢復到額定值約需10 ms。

而此次10 kV線路兩相短路故障切除后的300 ms內，母線電壓B，C兩相仍未恢復至額定值(B相56 V、C相53 V，分別為額定電壓的0.97倍和0.92倍)。而B，C相電流仍大大高于A相電流，各線路的B相電流一直超過過流II段定值，從而使得保護動作跳閘。

3 事故原因分析

3.1 跳閘線路負荷分析

線路跳閘發(fā)生在夏天中午時分，天氣炎熱，氣溫很高，空調負荷上升很快。采用統(tǒng)計分析法比較5-8月份(統(tǒng)計點同樣取星期二、12:55左右)該變電站負荷電流的變化情況，可估算出故障前各線路的空調負荷約占線路負荷的60 %。

3.2 空調群負荷對電網(wǎng)電壓的影響

由于空調的主要動力是異步電動機，因此空調負荷與異步電動機相似，具有其特殊的無功—電壓特性。當電壓下降但并未導致空調壓縮機發(fā)生堵轉時，并不會引起電流和功率的迅速減小，空調近似以“恒功率”工況運行。但是，當電壓下降到壓縮機堵轉電壓(約0.53 p.u.)時，則會引起功率的瞬間增大；隨后隨著電壓的繼續(xù)下降，功率減小的速度也加快。當電壓降到一定程度(約0.3 p.u.)時，空調電壓將自動被切除，此時功率變?yōu)?。

當電力系統(tǒng)發(fā)生較嚴重故障時，則可能在負荷節(jié)點出現(xiàn)較大的電壓跌落；若此時空調壓縮機發(fā)生堵轉，空調群負荷將會大大加重故障的嚴重性。在空調壓縮機堵轉過程中，空調負荷的電流和功率將出現(xiàn)2個明顯的轉折點：一是在空調壓縮機堵轉時，二是在空調電壓跌落到壓縮機堵轉電壓與空調自動切除電壓之間時。空調壓縮機堵轉之前，功率變化較小，空調近似以“恒功率”工況運行，導致負荷電流增加，對電網(wǎng)穩(wěn)定不利；而一旦空調壓縮機發(fā)生堵轉，負荷電流瞬時達到最大值，將導致空調功率急劇增大，對電網(wǎng)產(chǎn)生更大的沖擊。但這些都不是最嚴重的，若空調電壓跌落到壓縮機堵轉電壓與空調自動切除電壓之間，空調消耗的最大功率將會達到額定功率的4～5倍。

目前，已有學者針對空調負荷對配電網(wǎng)電壓穩(wěn)定性的影響建立了較為精確的模型，模擬了空調群負荷很大的10 kV線路，在發(fā)生故障并切除故障后的電壓跌落期間，空調群負荷對電網(wǎng)的影響。故障發(fā)生過程中，母線電壓約跌落至額定值的0.3倍。故障切除后，由于空調群負荷的影響，許多空調發(fā)生堵轉效應，有功功率、無功功率瞬間增大許多倍，使電網(wǎng)瞬間欠缺無功功率，導致母線電壓降低，不能立即恢復至額定值；延時一段時間后，在該段時間內的空調功率、負荷電流也同時增大了許多倍。

3.3 線路誤跳原因分析

城北1號線B相隔離刀閘觸頭在大電流和高溫的作用下，持續(xù)過熱，刀閘觸頭燒斷，產(chǎn)生電弧，導致B相單相接地。由于B，C兩相刀閘的空間距離較近，造成B，C相間短路，引起城北1號線過流保護I段動作，操作機構大概經(jīng)過50 ms后將斷路器跳開。

在斷路器跳開前的50 ms內，電壓瞬間跌落至很低(B相33 V、C相23 V，分別為額定值的0.57倍和0.39倍)，大量空調發(fā)生堵轉效應。在故障切除后的恢復過程中，有功功率大量增加，并產(chǎn)生大量無功功率，由于之前電流已接近過流保護II段定值，功率的增加使各線路電流進一步增大，在堵轉恢復時間超過300 m s后，達到過流保護II段啟動定值，7條線路因過流保護II段動作而相繼跳閘。大量增加的無功功率，使10 kV母線無功補償不足，引起電壓跌落，故城北1號線故障切除后的300 ms內，B，C兩相電壓仍未恢復至額定值。

4 處理對策

綜上所述，7條線路的跳閘并不是由線路自身故障導致的，而是由大量空調負荷對電壓暫降的響應造成短暫過電流引起的。根據(jù)DL/T584—2007《3 kV～110 kV電網(wǎng)繼電保護裝置運行整定規(guī)程》4.2.6.2.1的規(guī)定，在保證保護靈敏度的前提下，適當提高過流保護II段的電流定值，可避開空調負荷引起的電流暫升。若提高電流定值仍無法躲開電流暫升，則可再適當延長保護整定時間。

1 金欣龍．空調負荷對配電網(wǎng)電壓穩(wěn)定性的影響及控制策略[D]．長沙：湖南大學，2013.

2 王正茂．電機學[M]．陜西：西安交大出版社，2000.

3 電力行業(yè)繼電保護標準化技術委員會．DL/T584—2007 3 kV～110 kV電網(wǎng)繼電保護裝置運行整定規(guī)程[S]．北京：中國電力出版社，2008．