李予濤

(衛(wèi)輝市電業(yè)局,河南衛(wèi)輝 453100)

電力系統(tǒng)區(qū)域性變電站故障解列裝置原理與仿真分析

李予濤

(衛(wèi)輝市電業(yè)局,河南衛(wèi)輝 453100)

分析了故障解列裝置的原理,在PSCAD下搭建了仿真模型,通過(guò)仿真,驗(yàn)證了有效性。

故障解列 原理 PSCAD 仿真

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，電網(wǎng)建設(shè)規(guī)模發(fā)展很快，越來(lái)越多的小水電、余熱發(fā)電、熱電項(xiàng)目上馬，機(jī)組容量相對(duì)也越來(lái)越大，接入35kV、10kV公用線路上或直接接入終端變電站的35kV、10kV母線上。在大電源系統(tǒng)側(cè)主送電源線路發(fā)生瞬時(shí)性故障情況下，由于接入終端變電站中、低壓側(cè)的小電源作用于變電站高壓母線，使得系統(tǒng)側(cè)檢無(wú)壓重合閘條件無(wú)法滿足，不能可靠重合，因此必須采取措施加以避免[1]。

1 故障解列裝置簡(jiǎn)介

某110kV變電站系統(tǒng)接線如圖1所示，1DL開(kāi)關(guān)安裝有線路保護(hù)，110kV線路壓變安裝于線路A相，作為終端變電站的進(jìn)線開(kāi)關(guān)2DL未安裝有線路保護(hù)，#1 主變中性點(diǎn)不接地運(yùn)行，#1主變中性點(diǎn)無(wú)零序過(guò)流保護(hù)及零序間隙過(guò)流保護(hù)。

1.1 裝設(shè)必要性

(1)當(dāng)110kV線路發(fā)生瞬時(shí)性單相接地故障時(shí)，靈敏段保護(hù)動(dòng)作跳開(kāi)1DL開(kāi)關(guān)，系統(tǒng)與小電源解列運(yùn)行，中性點(diǎn)電壓發(fā)生偏移。目前系統(tǒng)中采用的多為分級(jí)絕緣的變壓器，中性點(diǎn)絕緣水平較低，當(dāng)中性點(diǎn)電壓升高后往往容易將變壓器中性點(diǎn)絕緣損壞，因此系統(tǒng)發(fā)生接地故障后必須盡快切除小電源。如圖1所示。

(2)當(dāng)110kV線路B(或C)相發(fā)生瞬時(shí)性單相接地故障，1DL開(kāi)關(guān)跳開(kāi)后，110kV變電站中性點(diǎn)電壓發(fā)生偏移，A、C(或A、B)相電壓升高，使220kV變電站的110kV線路的A相線路電壓抬高，若此電壓高于1DL開(kāi)關(guān)重合閘的檢無(wú)壓定值時(shí)，將使1DL開(kāi)關(guān)的檢無(wú)壓重合失敗。當(dāng)110kV線路發(fā)生BC相故障，1DL開(kāi)關(guān)跳開(kāi)后，小電源將在某110kV變電站的110kV母線A相上產(chǎn)生一個(gè)比較高的殘壓，接近于健全電壓，往往會(huì)高于1DL開(kāi)關(guān)重合閘的檢無(wú)壓定值，將使1DL開(kāi)關(guān)的檢無(wú)壓重合失敗。

為了防止上述情況的發(fā)生，非常有必要在110kV變電站的110kV母線上裝設(shè)故障解列裝置，當(dāng)110kV線路發(fā)生瞬時(shí)性相間或單相接地故障時(shí)，故障解列裝置動(dòng)作跳開(kāi)小電源4DL開(kāi)關(guān)并閉鎖重合閘，使220kV變電站1DL開(kāi)關(guān)檢無(wú)壓重合能可靠動(dòng)作。

圖1 某110kV變電站系統(tǒng)接線圖

圖2 BC相故障裝設(shè)故解

1.2 故障解列裝置原理分析

故障解列裝置接入110kV變電站的高壓母線電壓UA、UB、UC、3U0、UN，系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，母線上產(chǎn)生較高的零序電壓；發(fā)生相間故障時(shí)，故障相母線電壓會(huì)降低。為了滿足各種故障類型情況下都能可靠動(dòng)作切除小電源，故障解列裝置應(yīng)具有低電壓動(dòng)作、零序過(guò)電壓動(dòng)作功能，要求線電壓低于低壓整定值，或者外加零序電壓3U0高于零序過(guò)壓整定值并且自產(chǎn)零序電壓高于8V時(shí)，開(kāi)放解列功能。

2 仿真驗(yàn)證

根據(jù)以上原理分析，在PSCAD下搭建了故障解列裝置的詳細(xì)模型，并對(duì)圖1所示系統(tǒng)在不同故障下是否裝設(shè)故障解列裝置進(jìn)行仿真對(duì)比分析，驗(yàn)證了其有效性。

2.1 單相接地故障

(1)A相接地。0.505s時(shí)刻發(fā)生A相接地故障，故障持續(xù)時(shí)間為0.1s，保護(hù)于0.515s時(shí)刻跳開(kāi)電源側(cè)開(kāi)關(guān)1DL。由于A相發(fā)生接地故障，電壓降低，因此無(wú)論是否裝設(shè)故障解列裝置，1DL開(kāi)關(guān)的重合閘檢無(wú)壓均能成功，經(jīng)延時(shí)后，1DL重合閘，恢復(fù)正常供電。

(2)B(C)相接地。0.505s時(shí)刻發(fā)生B(C)相接地故障，故障持續(xù)時(shí)間為0.1s，保護(hù)于0.515s時(shí)刻跳開(kāi)電源側(cè)開(kāi)關(guān)1DL。由于未裝設(shè)故障解列裝置，小電源開(kāi)關(guān)4DL處于合閘狀態(tài)，重合閘檢無(wú)壓失敗，1DL開(kāi)關(guān)未能實(shí)現(xiàn)重合閘，110kV變電站由小電源帶負(fù)荷，處于小系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)。

裝設(shè)故障解列裝置后，小電源開(kāi)關(guān)4DL跳開(kāi)，110kV變電站失壓，重合閘檢無(wú)壓成功，1DL實(shí)現(xiàn)重合閘，110kV變電站恢復(fù)系統(tǒng)供電。

2.2 相間故障

0.505s時(shí)刻發(fā)生BC相間故障，故障持續(xù)時(shí)間為0.1s，保護(hù)于0.515s時(shí)刻跳開(kāi)電源側(cè)開(kāi)關(guān)1DL。由于未裝設(shè)故障解列裝置，小電源開(kāi)關(guān)4DL處于合閘狀態(tài)，重合閘檢無(wú)壓失敗，1DL開(kāi)關(guān)未能實(shí)現(xiàn)重合閘，110kV變電站由小電源帶負(fù)荷，處于小系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)。

裝設(shè)故障解列裝置后，小電源開(kāi)關(guān)4DL跳開(kāi)，110kV變電站失壓，重合閘檢無(wú)壓成功，1DL開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)重合閘，110kV變電站恢復(fù)系統(tǒng)供電。如圖2所示。

3 結(jié)語(yǔ)

本文分析了故障解列裝置的原理，根據(jù)原理搭建了仿真模型，通過(guò)仿真，驗(yàn)證了各種故障下故障解列裝置均能可靠動(dòng)作，解列小電源，從而保證了電源側(cè)開(kāi)關(guān)的重合閘，提高了供電可靠性。

[l]杜浩良,等.故障解列裝置應(yīng)用原理的探討[J].繼電器,2008.2.

[2]陳松林,等.微機(jī)故障解列裝置[J].電力自動(dòng)化裝備,2000.2.

[3]杜浩良,等.對(duì)一起故障解列裝置拒動(dòng)的分析與判據(jù)完善[J].浙江電力,2008.1.

[4]王均華.故障解列裝置功能分析及其TA極性接法的探討[J].電力科學(xué)與工程,2011.9.