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摘 要:本文从西藏藏中电网发生的因主变中性点接地刀闸虚接造成线路零序保护越级动作出口,造成解网的一起事故,浅析电网主变中性点接地方式安排对电网零序保护的影响,并结合西藏藏中电网实际运行情况对零序保护提出见解。
关键词:主变中性点接地;零序保护;影响及建议
电力系统继电保护是保证电力系统安全稳定运行、限制电力系统大面积停电事故最基本和最有效的技术手段。在中性点直接接地的电网中,接地故障占故障总次数的绝大多数,一般在90%以上。零序电流保护广泛地作为电力系统接地短路的保护,根据接地短路时零序电流的出现和大小作为故障特征量,变压器接地方式、非全相运行等因素对零序电流保护的运行产生重要的影响。而电网中变压器中性点接地方式的选择,是一个关系到电网安全运行的综合性问题。它与电网的绝缘水平、保护配置、系统的供电可靠性、发生接地故障时的短路电流及分布等关系密切。合理地选择接地方式,可以充分发挥接地保护的功能,快速切除故障,缩短故障时间,提高供电可靠性;同时还可减小故障电流对设备的危害。因此接地方式的选取,对于电网的安全、稳定、可靠运行起着十分重要的作用。
西藏藏中电网是以拉萨、山南、日喀则、林芝、那曲五个地区电网联网形成的系统,目前阿里、昌都地区电网仍然独立运行。西藏藏中电网内变压器中性点接地方式,由区调继电保护处统一安排部署,各地区电网根据区调调度员的指令执行。
一、一起西藏藏中电网解网事故
1、事故当时系统运行方式
事故当时,系统最高电压等级为220kV,主系统仍然以110kV为主,系统与那曲地区电网间只有一条110kV 联络线即当那线(110kV当雄变—110kV那曲变),那曲地区电网主要由一座110kV那曲变、安多变、35kV查龙水电厂及部分35kV变形成,由于那曲地区电网仅有一座查龙水电厂(4台机组,4×2.7兆瓦),所以那曲地区电网供电主要依靠系统通过唯一一条110kV当那线输送,尤其事故当时处冬季枯水期,因水库来水问题,查龙水电厂只能保证单台机运行(事故当时#3机组)运行,110kV那曲变那曲变两台主变(#1、#2)其中规定正常方式安排#1主变中性点接地运行。
2、事故及保护动作情况
3月26日13时38分,110kV那安线发生B相接地故障,保护动作情况如下:
▲那曲变110kV那安线041开关保护装置RCS-941A报文如下:
序号 动作相对时间 动作元件
01 00023毫秒 接地距离I段动作
02 01078毫秒 重合闸动作
保护故障测距结果 40.3千米
故障相别 B相
故障相电流值 9.71安
故障零序电流 6.07安
▲当雄变110kV当那线041开关保护装置RCS-941B报文如下:
序号 动作相对时间 动作元件
01 00026毫秒 零序过流I段
保护故障测距结果 187.2千米
故障相别 B相
故障相电流值 5.80安
故障零序电流 4.27安
3、事故分析
本次事故中,110kV那安线发生B相接地故障,那曲变那安线041开关接地距离I段保护快速正确动作,并重合成功。但在110kV那安线故障那曲变那安线041开关保护动作同时,引起上一级联络线110kV当那线当雄变侧041开关零序过流I段保护动作开关跳闸,造成那曲地区电网与系统解网。由于本次事故影响较大,结合当时的电网运行方式,及时开展了一系列事故调查及故障模拟计算分析工作:
1)检查现场输入的保护定值是否准确。通过核查,已明确此次事故因现场定值输入错误或CT变比不一致引起的可能性完全可以排除。
2)检查全网110kV主变中性点接地方式是否与区调下达的一致。根据整定计算程序上所布的全网110kV及以上主变中性点接地方式,对电网实际运行中主变中性点接地方式进行了核查,经核查各单位反馈情况基本与中调保护处要求一致。
3)通过收集现场相关故障信息及波纹表明,110kV那曲变#1、#2两台主变并列运行,且#1主变中性点接地运行情况下,故障当时那曲#1主变高压侧基本无3I。故障零序电流流过,那安线上流过的故障零序电流基本与当那线上流过的故障零序电流持平。
设备名称 3I。(二次值) CT变比 3I。(一次值)
那安线那曲变041开关 4.27安 200/5 242.8安
当那线当雄变041开关 6.07安 300/5 256.2安
#1主变高压侧 从故录显示基本为0安
#2主变高压侧 故录无记录(那曲地调反映)
4)通過模拟计算,那曲变#1主变中性点接地方式下模拟当时的故障时,从故障零序电流分布情况看,110kV那安线上的故障零序电流,大都流入那曲#1主变,仅有110安(二次1.83安)流入当那线当雄变041开关,根本无法达到该开关的零序过流I段定值(二次3.82安),由此在那安线发生B相接地故障时不可能引起上一级110kV当那线联络线当雄变侧041开关零序过流I段保护动作出口。另外,经对那曲变两台主变中性点均未接地方式下,模拟当时的故障,故障零序电流的分布情况分析,110kV那安线上的故障零序电流,全部流入上一级当那线上,其故障模拟结算结果基本与现场保护报文及波纹显示的情况基本吻合,当那线当雄变041开关二次故障零序电流达到5.50安,才足以使该开关的零序过流I段达到定值跳闸。
综合以上计算分析,可推断现场实际执行110kV那曲站主变中性点接地方式与区调下达要求不一致所致,再次通知那曲地调认真核实110kV那曲变两台主变现场中性点接地方式后,在3月29日11时30分经再次详细检查发现那曲变#1主变接地刀闸上软裸铜线发生锈蚀出现虚接现象,即事故当时现场那曲变两台主变中性点均处在未接地状态。
因此一方面对新建、改建110kV及以上的线路参数,要求按照有关基建工程验收规程的规定,在设备投入运行前进行实际参数测试;二方面进一步加强全网主变中性点接地方式的管理;三方面根据双侧电源复杂电网的线路零序电流保护中,零序电流I段作为速动段保护,对于超短线路(2km以下)及短线路(10km以下)宜退出运行的规定,建议将110千伏乃嘎I线、夺城线、柳西双线等长度15km以内共计12条线路的零序电流I段保护功能退出运行。
参考文献
[1] 2010-2013年藏中电网继电保护与安全自动装置动作分析
[2] 2010藏中电网继电保护整定方案
[3] 35~110kV电网继电保护装置运行整定规程
关键词:主变中性点接地;零序保护;影响及建议
电力系统继电保护是保证电力系统安全稳定运行、限制电力系统大面积停电事故最基本和最有效的技术手段。在中性点直接接地的电网中,接地故障占故障总次数的绝大多数,一般在90%以上。零序电流保护广泛地作为电力系统接地短路的保护,根据接地短路时零序电流的出现和大小作为故障特征量,变压器接地方式、非全相运行等因素对零序电流保护的运行产生重要的影响。而电网中变压器中性点接地方式的选择,是一个关系到电网安全运行的综合性问题。它与电网的绝缘水平、保护配置、系统的供电可靠性、发生接地故障时的短路电流及分布等关系密切。合理地选择接地方式,可以充分发挥接地保护的功能,快速切除故障,缩短故障时间,提高供电可靠性;同时还可减小故障电流对设备的危害。因此接地方式的选取,对于电网的安全、稳定、可靠运行起着十分重要的作用。
西藏藏中电网是以拉萨、山南、日喀则、林芝、那曲五个地区电网联网形成的系统,目前阿里、昌都地区电网仍然独立运行。西藏藏中电网内变压器中性点接地方式,由区调继电保护处统一安排部署,各地区电网根据区调调度员的指令执行。
一、一起西藏藏中电网解网事故
1、事故当时系统运行方式
事故当时,系统最高电压等级为220kV,主系统仍然以110kV为主,系统与那曲地区电网间只有一条110kV 联络线即当那线(110kV当雄变—110kV那曲变),那曲地区电网主要由一座110kV那曲变、安多变、35kV查龙水电厂及部分35kV变形成,由于那曲地区电网仅有一座查龙水电厂(4台机组,4×2.7兆瓦),所以那曲地区电网供电主要依靠系统通过唯一一条110kV当那线输送,尤其事故当时处冬季枯水期,因水库来水问题,查龙水电厂只能保证单台机运行(事故当时#3机组)运行,110kV那曲变那曲变两台主变(#1、#2)其中规定正常方式安排#1主变中性点接地运行。
2、事故及保护动作情况
3月26日13时38分,110kV那安线发生B相接地故障,保护动作情况如下:
▲那曲变110kV那安线041开关保护装置RCS-941A报文如下:
序号 动作相对时间 动作元件
01 00023毫秒 接地距离I段动作
02 01078毫秒 重合闸动作
保护故障测距结果 40.3千米
故障相别 B相
故障相电流值 9.71安
故障零序电流 6.07安
▲当雄变110kV当那线041开关保护装置RCS-941B报文如下:
序号 动作相对时间 动作元件
01 00026毫秒 零序过流I段
保护故障测距结果 187.2千米
故障相别 B相
故障相电流值 5.80安
故障零序电流 4.27安
3、事故分析
本次事故中,110kV那安线发生B相接地故障,那曲变那安线041开关接地距离I段保护快速正确动作,并重合成功。但在110kV那安线故障那曲变那安线041开关保护动作同时,引起上一级联络线110kV当那线当雄变侧041开关零序过流I段保护动作开关跳闸,造成那曲地区电网与系统解网。由于本次事故影响较大,结合当时的电网运行方式,及时开展了一系列事故调查及故障模拟计算分析工作:
1)检查现场输入的保护定值是否准确。通过核查,已明确此次事故因现场定值输入错误或CT变比不一致引起的可能性完全可以排除。
2)检查全网110kV主变中性点接地方式是否与区调下达的一致。根据整定计算程序上所布的全网110kV及以上主变中性点接地方式,对电网实际运行中主变中性点接地方式进行了核查,经核查各单位反馈情况基本与中调保护处要求一致。
3)通过收集现场相关故障信息及波纹表明,110kV那曲变#1、#2两台主变并列运行,且#1主变中性点接地运行情况下,故障当时那曲#1主变高压侧基本无3I。故障零序电流流过,那安线上流过的故障零序电流基本与当那线上流过的故障零序电流持平。
设备名称 3I。(二次值) CT变比 3I。(一次值)
那安线那曲变041开关 4.27安 200/5 242.8安
当那线当雄变041开关 6.07安 300/5 256.2安
#1主变高压侧 从故录显示基本为0安
#2主变高压侧 故录无记录(那曲地调反映)
4)通過模拟计算,那曲变#1主变中性点接地方式下模拟当时的故障时,从故障零序电流分布情况看,110kV那安线上的故障零序电流,大都流入那曲#1主变,仅有110安(二次1.83安)流入当那线当雄变041开关,根本无法达到该开关的零序过流I段定值(二次3.82安),由此在那安线发生B相接地故障时不可能引起上一级110kV当那线联络线当雄变侧041开关零序过流I段保护动作出口。另外,经对那曲变两台主变中性点均未接地方式下,模拟当时的故障,故障零序电流的分布情况分析,110kV那安线上的故障零序电流,全部流入上一级当那线上,其故障模拟结算结果基本与现场保护报文及波纹显示的情况基本吻合,当那线当雄变041开关二次故障零序电流达到5.50安,才足以使该开关的零序过流I段达到定值跳闸。
综合以上计算分析,可推断现场实际执行110kV那曲站主变中性点接地方式与区调下达要求不一致所致,再次通知那曲地调认真核实110kV那曲变两台主变现场中性点接地方式后,在3月29日11时30分经再次详细检查发现那曲变#1主变接地刀闸上软裸铜线发生锈蚀出现虚接现象,即事故当时现场那曲变两台主变中性点均处在未接地状态。
因此一方面对新建、改建110kV及以上的线路参数,要求按照有关基建工程验收规程的规定,在设备投入运行前进行实际参数测试;二方面进一步加强全网主变中性点接地方式的管理;三方面根据双侧电源复杂电网的线路零序电流保护中,零序电流I段作为速动段保护,对于超短线路(2km以下)及短线路(10km以下)宜退出运行的规定,建议将110千伏乃嘎I线、夺城线、柳西双线等长度15km以内共计12条线路的零序电流I段保护功能退出运行。
参考文献
[1] 2010-2013年藏中电网继电保护与安全自动装置动作分析
[2] 2010藏中电网继电保护整定方案
[3] 35~110kV电网继电保护装置运行整定规程