一起光伏电站设备三相短路对电网稳定运行的影响

发表时间:2019/4/22   来源:《电力设备》2018年第31期   作者:陈小明 伏海龙 马江峰
[导读] 摘要:介绍了一起光伏电站站内设备发生三相短路故障时,由于光伏电站站内线路未配置光纤差动保护,以及地方电网变电站与光伏电站联络线较短,导致地方电网变电站220千伏母线电压大幅下降,接近地区稳控装置动作条件,针对此次事故暴露的问题,提出了后期的防范措施。
        (国网和田供电公司  新疆和田市  848000)
        摘要:介绍了一起光伏电站站内设备发生三相短路故障时,由于光伏电站站内线路未配置光纤差动保护,以及地方电网变电站与光伏电站联络线较短,导致地方电网变电站220千伏母线电压大幅下降,接近地区稳控装置动作条件,针对此次事故暴露的问题,提出了后期的防范措施。
        关键词:三相短路故障;电压大幅下降;地区稳控装置
        1.事故现象
        2018年3月22日16时11分29秒,中电投和田光伏电站35千伏进线柜35920过流Ⅱ段保护动作跳闸,5号发电单元进线柜3585过流Ⅱ段保护动作跳闸,220千伏玉龙变220千伏母线电压大幅下降。220千伏玉龙变电站、中电投和田光伏电站一次接线图如图1、2所示。
        中电投和田光伏电站由220千伏玉龙变110千伏中玉光一线接待。
       
        图1.220千伏玉龙变一次接线图
       
        图2.中电投和田光伏电站一次接线图
        (1)35千伏进线柜35920采用的是国电南自厂家生产的PSL-646U型线路保护装置,具体保护装置动作报告如下:
        保护装置动作报告
        683ms  过流Ⅱ段动作  故障相别:ABC  最大相电流:46.6A(500/5)
       
        图3.35千伏进线柜35920保护装置动作报告
        (2)5号发电单元进线柜3585采用的是国电南自厂家生产的PSL-691U型线路保护装置,具体保护装置动作报告如下:
        保护装置动作报告
        2018-03-22 16:11:37.993
        455ms  过流Ⅱ段动作  故障相别:ABC  最大相电流:123.003A(150/5)
       
        图4.5号发电单元进线柜3585保护装置动作报告
        (3)220千伏玉龙变220千伏母线电压下降15kV,电压下降幅值记录如下(来自电网运行监视系统open3000):
       
        图5.220千伏玉龙变220千伏母线电压下降幅值记录
        2.事故分析
        2.1.中电投和田光伏电站35千伏进线柜35920、5号发电单元进线柜3585过流动作分析
        事故发生后,中电投和田光伏电站运维人员对站内设备检查发现,35千伏开关柜3592电缆C相击穿、5号发电单元进线柜3585的3号箱变电缆A相击穿,从而构成不同点的相间短路,最终导致35千伏开关柜3592电缆、5号发电单元进线柜3585的3号箱变电缆形成三相短路。
        经过455ms,5号发电单元进线柜3585保护装置过流Ⅱ段保护动作(由于线路太短,未配置过流一段保护),故障电流123.003A(保护定值:8.55A/0.4S,变比:150/5),满足保护动作条件,动作正确。
        经过683ms,35千伏进线柜35920保护装置过流Ⅱ段保护动作(由于线路太短,未配置过流一段保护),故障电流46.6A(保护定值:11.5A/0.7S,变比:500/5),满足保护动作条件,动作正确。
        2.2.220千伏玉龙变220千伏母线电压大幅下降原因分析
        假设在中电投和田光伏电站35千伏母线处发生三相短路故障,通过电网继电保护整定系统计算出220千伏玉龙变220千伏母线电压为210V,与电网运行监视系统open3000采集数据基本一致;中电投和田光伏电站35千伏母线电流为4700A,35千伏进线柜35920保护装置采集一次故障电流接近。
       
        图6.220千伏玉龙变220千伏母线电压值
       
        图7.220千伏玉龙变35千伏母线短路电流
        中电投和田光伏电站由220千伏玉龙变110千伏中玉光一线接待,110千伏中玉光一线线路长度为2公里;由35千伏进线柜35920保护装置采集一次故障电流为4660A(该短路电流已达到电网最大可提供的短路电流)。以上两点是引起220千伏玉龙变220千伏母线电
        压大幅下降的根本原因。
        3.暴露问题
        根据220千伏玉龙变稳控装置策略,如果220千伏玉龙220千伏联络线下网功率达到150MW,并且220千伏玉龙变220千伏母线电压下降至215kV,持续2S,稳控装置动作切除地方电网部分负荷。这次故障未切除地方电网负荷的原因是220千伏玉龙变220千伏故障母线电压未达到2S,已恢复正常运行状态。
        4.防范措施
        4.1.要求光伏电站站内线路需完善光纤差动保护。故障发生时能够快速切除故障,避免造成220千伏变电站220千伏母线电压大幅下降,引起地方电网稳控装置动作切除负荷。
        4.2.在光伏电站规划设计阶段,合理布置接入方案,尽量远离220千伏变电站。
        5.结束语
        如果光伏电站站内线路未配置光纤差动保护,以及与地方电网变电站联络线较短,站内设备发生三相短路故障时会引起地方电网变电站220千伏母线电压大幅下降,可能造成地区稳控装置动作,针对这一问题需在前期规划设计中采取可行性方案,避免后期给电网运行带来风险。
        参考文献:
        [1]电力系统短路电流计算新算法,经济日报出版社,2012.12
        [2]电力系统继电保护动作实例分析,中国电力出版社,2012.12
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