一种解决大面积停电的方式调整策略思考 卢非凡

发表时间:2018/5/8   来源:《电力设备》2017年第36期   作者:卢非凡
[导读] 摘要:本文以一起110kV线路开关拒动引发的大面积停电为引言,详细地分析了事件前运行方式下保护的动作行为,并从方式调整入手,提出了解决防范措施。

        (深圳供电局有限公司)
        摘要:本文以一起110kV线路开关拒动引发的大面积停电为引言,详细地分析了事件前运行方式下保护的动作行为,并从方式调整入手,提出了解决防范措施。
        关键词:拒动;大面积停电;运行方式
        0 引言
        3月28日07点54分,110kV盘梓I线接地故障,因220kV盘石站盘梓I线1511开关机构故障,开关拒动,致使220kV盘石站母联1012开关、#1主变变中1101开关、#2主变变中1102开关跳闸,造成220kV盘石站110kV I M、II M失压,南部站、工区站、亢梓站和坪第站四个110kV站全站失压。
        1 事件分析
        1.1事件前运行方式
        220kV盘石站两台主变带110kV南部站、110kV亢梓站、110kV工区站和110kV坪第站运行,母联1012开关在合闸位置。盘梓I线、盘区I线、盘部I线盘石侧挂110kV1M运行,盘梓II线、盘区II线、盘部II线、盘坪线盘石侧挂110kV2M运行,220kV盘石站#1主变变高、变中中性点接地运行,运行方式详见图1。
        1.2盘石片区保护整定方案
        事件前盘石片区保护整定方案如图2所示:主变变中后备保护要作110kV出线后备保护,变中零序Ⅰ段大小、时限与110kV出线零序Ⅱ段大小、时限相配合;另考虑双回线间的时限配合,110kV双回线的负荷侧Ⅱ段时限要比电源侧Ⅱ段时限少一个时间级差,即:110kV出线电源侧零序Ⅱ段和距离Ⅱ段时间为0.6秒,负荷侧零序Ⅱ段和距离Ⅱ段时间为0.3秒,主变变中过流Ⅰ段和零序Ⅰ段0.9秒跳母联1012开关,1.2秒跳变中开关。


        1.3保护动作分析
        3月28日7点54分,110kV盘梓I线发生C相接地故障,约868ms后发展为BC两相接地故障,整个故障持续时间约1270ms。。
        110kV盘梓Ⅰ线故障,盘梓I线两侧主保护动作,因盘石侧盘梓I线1511开关机构故障,开关拒动,亢梓侧跳开盘梓I线1511三相开关后,重合闸动作,因故障未消除,后加速保护动作再次跳开三相开关。
        从故障发生开始,#1、#2主变后备保护动作,延时0.9秒跳开110kV母联1012开关。
        由于故障电流依然存在,#1主变后备保护保持动作状态,延时1.2秒跳变中1101开关;#2主变后备保护保持动作状态,延时1.2秒跳变中1102开关;盘区I线工区侧、盘部I线南部侧距离II段保护动作,延时0.3秒跳闸,这0.3秒是从母联1012开关跳闸后开始计时,也就是说#1主变、#2主变变中后备保护跳变中开关和工区站盘区I线、南部站盘部I线保护动作跳闸几乎是同一时间,跳闸后故障点切除。保护动作时序图如图3所示。
        本次事件中所有保护均正确动作。本次事件因220kV变电站110kV出线断路器拒动,造成了220kV变电站两条110kV母线和四个110kV变电站失压,虽然从整定方案的角度分析所有保护都正确动作,但停电范围较大。如何缩小事件范围?是我们急需解决的问题,我们将从方式调整方面着手解决。


        2 运行方式调整
        2.1原运行方式下故障分析
        事件发生前,220kV盘石站110kV母线在并列运行状态,即母联1012开关在合闸状态,110kV南部站、110kV工区站、110kV亢梓站110kV母线并列运行,盘梓I、II线,盘区I、II线,盘部I、II线分别挂在220kV盘石站110kV1M、2M运行,坪第站由盘坪线单线挂220kV盘石站110kV1M运行,220kV盘石站#1主变变高、变中中性点接地运行。


        图4 母联开关跳闸后故障电流分布图
        #1、#2主变后备保护动作跳开110kV母联1012开关,使110kV母线分裂运行后,故障电流重新分配,情况详见图4。#1主变提供的故障电流路径不变,直接流向盘梓I线故障点,#2主变故障电流路径有变化,由盘部II线、盘区II线流至南部站的110kV母线、工区站的110kV母线,经盘部I线、盘区I线流回盘石站110kV IM,再流向盘梓I线故障点,导致后续跳闸事件继续发生,最终故障范围扩大。
        2.2运行方式调整策略
        根据以上运行方式分析,由于并列运行的南部站、工区站的两条110kV线路运行于盘石站110kV不同母线的运行方式存在,导致盘石站110kV母联开关跳闸后,仍然通过四条110kV线路与盘石110kV母线、南部站、工区站110kV母线形成通路,故障电流继续存在,后续保护继续动作,直至故障点消失。
        本次事件导致四个110kV变电站失压,若在同等故障条件下,希望故障范围缩小,可以将四个变电站分别挂在盘石站110kV1M、2M上,即可以将运行方式调整为:盘部I、II线、盘梓I、II线挂在盘石站110kV1M上运行,而盘区I、II线、盘坪线挂盘石站110kV2M运行,以上方式调整策略是基于110kV变电站110kV母线在并列运行状态,若110kV变电站在分列运行条件下则需要将110kV I、II线分别挂在220kV变电站110kV 1M和2M上,防止220kV变电站110kV一条母线故障导致110kV变电站全站失压。
        2.3运行方式调整后事故重现
        110kV盘梓I线故障,主保护动作,盘石站110kV盘梓I线开关拒动,负荷侧跳闸-重合-再跳闸;盘石站#1、#2主变跳1012,1012跳开后,此时故障与#2主变、110kV2M及盘区I、II线、盘坪线已无联系,#1主变提供的故障电流继续通过110kV1M直接流向盘梓I线故障点,如图5所示,经0.9S(故障绝对时间1.2S)#1主变(接地主变)跳变中1101开关,至此故障完全隔离。盘石站110kV2M、#2主变变中、坪第站、工区站、南部站、亢梓站未失压,受影响的仅是盘石站#1主变变中和110kV1M。
        2.4可行性分析
        当按照调整后方式运行,则存在假如盘石站110kV IM故障,保护正确动作,跳开盘石侧盘梓I、II线、盘部I、II线,110kV亢梓站、南部站失压的风险。但首先,盘石站110kV IM故障概率远远小于110kV线路故障概率,其次,亢梓站也会通过110kV备自投动作而保证不失压,最后若保持原运行方式,每次线路故障开关拒动均会导致故障范围扩大,综上所述,以上方式调整策略可行。


        图5 运行方式调整后故障电流图
        3 整定方案调整分析
        为解决前述故障范围扩大问题,也考虑过进行继保整点方案调整,将跳母联的时间提前0.3秒,提前分裂,提前将故障电流重新分布,即0.6秒跳母联,其他整定保持不变,定值调整后保护配合情况如图6。


         图6:调整方案
        事件重现,保护动作过程分析:110kV盘梓I线故障,主保护跳动作,盘石站110kV盘梓I线开关拒动,负荷侧跳闸-重合-再跳闸;0.6S主变跳1012,1012跳开后故障电流重新分布,如图2,经0.3S(故障绝对时间0.9S)盘部I线负荷侧保护动作跳闸——重合——加速跳开,此时故障与#2主变、110kV2M及盘部II线、盘区II线已无联系,再过0.3S(故障绝对时间1.2S)#1主变(接地主变)跳变中1101,至此故障完全隔离。盘石站110kV2M、#2主变变中、坪第站、工区、南部站、亢梓站未失压,受影响的仅是#1主变和110kV 1M。
        该方案要求110kV线路主保护必须正确动作,否则,110kV线路线末故障,220kV站的母联1012和110kV线路会同时动作,如果线路主保护拒动,母联1012和110kV线路同时动作,母联1012与第一级线路保护失配,这必然不会得到上级电网的认可,所以该方案执行困难并存在保护失配问题。
        4 结论
        针对此次110kV线路事故,由于事故前的运行方式下单一线路故障而开关拒动导致故障范围扩大,通过分析运行方式改变和继保整定调整最终找到相对最优策略,即110kV负荷侧变电站110kV母线并列运行,则与电源侧相连的110kV线路应挂在同一母线上运行,以防止线路故障而开关拒动导致事故范围扩大,引起大面积停电。

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