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        基于母線異常電壓的線路單相斷線故障判別

        2017-09-01 08:07:30劉同同綦魯波
        電力安全技術 2017年8期
        關鍵詞:斷線單相主變

        劉同同,綦魯波

        (國網(wǎng)山東省電力公司青島供電公司,山東 青島 266001)

        基于母線異常電壓的線路單相斷線故障判別

        劉同同,綦魯波

        (國網(wǎng)山東省電力公司青島供電公司,山東 青島 266001)

        110 kV或35 kV線路單相斷線會引起10 kV母線電壓偏移,造成缺相和低電壓運行故障。針對配電網(wǎng)廣泛使用的Yd11接線組別變壓器,推導了高壓側線路單相斷線后10 kV母線的異常電壓特征,提出了基于變電站母線異常電壓的高壓側線路單相斷線判據(jù),并使用MATLAB軟件進行了仿真驗證。結合某地區(qū)發(fā)生的一起35 kV線路單相斷線故障,驗證了該判據(jù)的正確性和實用性。

        線路斷線;低電壓;缺相運行;斷線判據(jù);MATLAB仿真

        0 引言

        電力系統(tǒng)非全相運行是一種不被允許的不對稱運行方式,配電網(wǎng)非全相運行會直接導致客戶三相電壓的嚴重偏移,造成缺相和低電壓事件,從而引起電器大量燒毀和大面積停電事故,影響供電的可靠性和質量。

        110 kV/10 kV和35 kV/10 kV是配電網(wǎng)2種主流的電壓變換形式,110 kV和35 kV線路常會受到雷擊、風擺、落物、車輛刮蹭等外力破壞及弓子線接頭發(fā)熱、鹽堿腐蝕等惡劣運行環(huán)境影響,導致出現(xiàn)單相斷線故障,繼而引發(fā)供電區(qū)域電壓缺相、低電壓等電能質量惡化事件。

        1 Yd11接線主變高壓線路單相斷線異常電壓

        圖1 某35 kV/10 kV變電站主接線

        圖2 1號主變及高壓側線路三相等值電路

        求出高壓側A相各序分量:

        由于低壓側為Yd11接線,電壓對稱分量經(jīng)變壓器后要發(fā)生相位移動,設n為變壓器變比,則:

        低壓側各相電壓為:

        由式(3)可知,主變高壓側線路B相斷線,低壓側C相電壓幅值不變,A,B 2相電壓幅值降為相電壓的一半且與C相相位相反。

        同理可推導主變高壓側線路C相斷線或A相斷線時,低壓側滯后相的電壓幅值不變,另外2相電壓幅值降為相電壓一半且與滯后相電壓相位相反,如表1所示。

        表1 Yd11主變高壓線路單相斷線母線標出值

        由表1可知,Yd11接線主變高壓側線路某相斷線的電壓特征:低壓母線滯后相的相電壓幅值不變,另外2相電壓幅值降為相電壓的一半且與滯后相電壓相位相反。高壓側斷線相的相電流降為0,可作為單相斷線的輔助判據(jù)。

        2 仿真分析

        在MATLAB軟件中搭建模型進行仿真驗證,仿真參數(shù)如表2所示。

        表2 仿真參數(shù)

        0.1 s時35 kV線路發(fā)生A相斷線故障,斷線后,電流降為0,主變10 kV側B相電壓幅值不變,A,C 2相電壓幅值降為相電壓的一半且與B相電壓相位相反。仿真結果與理論推導一致。

        3 實例驗證

        2015-01-27,某地區(qū)發(fā)生一起區(qū)域性的客戶停電和低電壓事件,供電系統(tǒng)如圖3所示。220 kV水清溝站35 kV水方甲線配出35 kV海泊河站和35 kV撫順路站。35 kV海泊河站水方甲線為35 kV丙母線進線電源,供3號主變、10 kV丙母線和5條10 kV出線;35 kV撫順路站水方甲線為35 kV甲母線進線電源,供1號主變及10 kV甲母線和4條10 kV出線。故障前35 kV水方甲線負荷為20 MW。

        當日18:22,35 kV撫順路站發(fā)“35 kV甲母PT絕緣監(jiān)察報警”“35 kV甲母PT交直流斷線”“低頻低壓減載PT斷線”“備自投PT斷線或失壓”“1號主變測控高壓后備裝置告警動作”信號;35 kV海泊河站發(fā)“3號主變保護裝置異常報警”“3號主變10 kV側交直流斷線”信號。同時,配網(wǎng)調控搶修指揮中心匯報收到撫順路和海泊河區(qū)域大量客戶電壓異常、低電壓和停電工單。

        調度員快速響應,檢查35 kV撫順路站和海泊河站35 kV和10 kV母線電壓、水方甲線電流,其數(shù)據(jù)如表3所示。

        圖3 35 kV水方甲線聯(lián)絡結構示意

        表3 變電站異常電壓和線路電流數(shù)據(jù)

        從表3可見,35 kV撫順路站和海泊河站10 kV母線電壓B相幅值不變,A,C 2相電壓幅值降為一半,滿足主變高壓側線路A相斷線異常電壓判據(jù);此外220 kV水清溝站35 kV水方甲線A相電流由313 A跌落至2.90 A,進一步說明35 kV水方甲線發(fā)生A相斷線故障且斷線位置在主線上。調度員立即通知現(xiàn)場人員對水方甲線巡線,重點巡視21—44號桿架空線路區(qū)段,同時迅速轉移35 kV撫順路站和海泊河站10 kV母線負荷,恢復受影響客戶的正常供電。

        18:55,線路巡視人員匯報35 kV水方甲線42號桿中相(A相)弓子線燒斷。驗證了調度員對故障類型的分析判斷,證明了基于異常電壓的線路單相斷線判據(jù)的正確性。

        4 結束語

        通過對Yd11主變高壓側線路單相斷線后母線異常電壓的理論推導和仿真計算,總結了單相斷線的判據(jù)。故障處置案例驗證了該判據(jù)的正確性和實用性,具體結論為:

        (1) 對配網(wǎng)中廣泛使用的Yd11接線變壓器,當其高壓側線路某相斷線后,10 kV母線滯后相的相電壓幅值不變,另外兩相電壓幅值降為相電壓的一半且與滯后相電壓相位相反;

        (2) 主變高壓側斷線相的電流降為0,可作為單相斷線的輔助判據(jù);

        (3) 根據(jù)單相斷線的異常電壓判據(jù)能夠精準判別故障類型及選相,提高了故障處置效率。

        1 楊洪波,任小炯.變壓器斷線對用電設備的影響[J].電力學報,2001,16(4):301-303.

        2 何金良,傅芳偉,陳水明,等.10 kV絕緣導線配電線路斷線機理分析[J].電力建設,2001,22(7):6-9.

        3 王茂成,呂永麗,鄒洪英,等.10 kV絕緣導線雷擊斷線機理分析和防治措施[J].高電壓技術,2007,33(1):102-105.

        2016-12-29;

        2017-03-01。

        劉同同(1985—),男,高級工程師,主要從事地區(qū)電網(wǎng)調度運行及電力系統(tǒng)安全運行與災害防治工作,email:anlic66@163.com。

        綦魯波(1979—),男,高級工程師,主要從事地區(qū)電網(wǎng)調度運行工作。

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