小火电并网有关问题的分析与措施

作者：邢台供电公司 杨晓利 郭建彬

欢迎访问e展厅 展厅 6 配电输电设备展厅 电力电缆, 电气控制柜, 配电箱, 电抗器, 断路器, ... 摘要：对邢台中关变电站由于小火电厂不及时解列造成110 kV全站负荷失电事故的过程、原因进行了分析，并提出了整改措施和实施方案，以保证电网的安全、可靠运行。 关键词：小火电厂；并网运行；电网；解列；重要负荷 Abstract：Zhongguan Substation lost all its 110 kV load as an online small power station can not be offline in time，causing fault process of all station without electricity. This paper introduces the process of this fault, analyzes the causes of it, and suggests improving measures and their realization approaches to ensure safe operation of the power grid. Keywords：small thermal power plant;online operation;power network；offline;important load 作为辐射网络结构的110 kV负荷型变电站，在供电的110 kV线路发生故障时，110 kV出线保护完成跳闸和三相一次重合过程，成功恢复供电。如果110 kV变电站的负荷侧接有地区电源（小火电厂），情况就比较复杂。自2004年5月至2005年1月，邢台中关110 kV变电站发生2起全站负荷损失事故，小火电厂并网运行问题再次引起了关注。 1事故情况分析 1.1 中关110 kV变电站概况 中关110 kV变电站是邢台地区一座重要的工业变电站，主要负荷是沙河矿区的煤矿负荷。110 kV主接线为单母线刀闸分段接线，由羊范站220 kV变电站110 kV范关线198供电，康庄220 kV变电站110 kV康关线133充电备用，装有110 kV线路备用电源自投装置，2台变压器（型号：SFSZ10/50 MVA，YN,yn0,d11；SFSLB1/31.5 MVA，YN,yn0,d11）并列运行。最大供电负荷60 MW，其35 kV侧并有2×12 MW及2×6 MW小火电厂。这些机组均通过在各自煤矿35 kV变电站的低压侧接入，经过3条35 kV线路（其中1条热备用）在中关35 kV母线并网，不符合“专线上网”要求。 鉴于煤矿负荷的重要性，这3条带有小火电厂的35 kV出线在保护整定和方式安排上一直视为重要负荷出线，并没有作为电源联络线而接入解列跳闸之中。在防止变压器过电压措施上，在发电机出口安装低周解列装置，在电网故障时切开电源。而煤矿35 kV变电站由煤矿企业自行维护并运行，即使在供电调度部门提出配置和配合要求后，仍存在保护是否正确投入、维护是否到位等问题，很难保证保护正确动作。 1.2故障分析 2004-05-09，范关线A相发生瞬时性接地故障，羊范198开关保护零序I段0 s动作跳闸并重合成功（重合闸时间1.5 s）。但在羊范198跳闸后，中关站35 kV侧的3个小火电机组并没有全部解列，经检查4套低周解列装置3套拒动，使中关站1号、2号变压器的零序过电压U02保护（定值150 V，0.6 s）经延时同时跳开2台变压器3侧开关。范关线198开关重合成功后无负荷，中关110 kV母线正常带电，备用自投装置不具备动作条件，造成中关站的中、低压母线全部失电。系统接线图见图1。 1.2.1羊范站保护动作情况分析 羊范198范关线A相发生瞬时性接地故障时，零序I段动作跳开198开关。保护动作报告如下（LFP941线路保护装置）： 78 L01 1680CHCK CJ D=10.2 kmAN 检查范关线线路，发现28号塔A相合成绝缘子对横担有明显放电痕迹，同时发现现场有少许鸟粪，判断为因鸟粪放电造成瞬时性故障。 1.2.2中关站保护动作情况分析 羊范198开关跳闸后，中关站35 kV侧电源由于用户（煤矿小电厂）的原因，造成机组未与系统解列，使得中关站1号、2号变压器零序过电压U02保护（定值150 V，0.6 s）动作，跳开变压器3侧开关。 这里需要说明，范关线的故障持续时间明显大于0.6 s，直至中关2台变压器跳闸后切断故障电流。如果瞬时故障在0.6 s内断弧，故障消失，则中关主变压器零序过电压保护返回，这也正是多次发生线路瞬时故障重合成功而零序过电压保护未跳闸的原因。 1.2.3小火电厂动作情况分析 显德旺电厂1号、2号机通过2条6 kV线路与显德旺35 kV变电站并网运行，故障时显德旺电厂低周保护（定值：49 Hz，0.2 s）动作，跳开其中1条并网线，但是另1条并网线路因低周保护拒动，使电厂未能与系统解列。 章村电厂1号、2号机通过章村35 kV变电站与系统并网，1号、2号机低周解列装置均未动作。后检查拒动原因为其擅自将低周保护定值（48.5 Hz，0.2 s）的时间改为0.5 s。 2确定整改方案 DL/T 5841995《3～110 kV电网继电保护装置运行整定规程》（简称规程）中关于地区电网联网运行的规定为：“对中性点直接接地系统的主网终端变电所，如变压器中性点不直接接地，且负荷侧接有地区电源，则变压器还应装设零序电压和间隙零序电流解列装置，3倍零序电压3U0定值一般整定为10～15 V（额定值为300 V），间隙零序电流一次定值一般可整定为40～100 A，保护动作后带0.1～0.5s延时，跳地区电源联络线路的断路器”。制定整改方案时应以此为指导原则，具体方案如下： a. 间隙解列保护由零序电压保护和零序电流保护构成，时间整定为0.3 s，与跳主变3侧的间隙保护0.6 s配合。在发生类似故障时，先解列发电机并网线，以保证变压器不继续过电压而跳闸。 b. 不考虑是否专线并网，均应将间隙解列保护投入运行。即变压器的间隙保护，在跳开变压器3侧开关之前，先解列地区电源并网线。以上事故教训证明：不投间隙解列装置，并不能更好地保证供电的可靠性，相反，在110 kV系统发生故障时先将其解列，有助于事故后快速恢复送电。 c. 为提高运行可靠性，尽可能减少误动，避免中断对重要负荷的供电，对解列并网线的零序过压I段定值按150 V整定，与所跳变压器3侧的零序过压II段定值相同。这里零序过压I段定值与规程规定的10～15 V相差较大，需校验能否满足保护动作灵敏度要求。 3方案实施后出现的新问题 3.1新问题的出现 20040509事故以后，邢台电网涉及的4座110 kV变电站均按确定方案进行了整改。20050120，中关变电站再次发生全站负荷失电事故，新的问题进一步暴露：用户私建电厂并网，产生了严重后果。 110 kV范关线A相发生瞬时性接地故障时，羊范198开关保护零序I段0 s动作跳闸并重合成功。在羊范198开关跳闸后，中关站2台主变的间隙解列保护动作，将35 kV侧3条已知的小火电并网线全部解列，但此时变压器过电压继续存在，使零序过电压U02保护经延时同时跳开2台变压器3侧开关。羊范198开关重合成功后无负荷，中关站2台变压器及中、低压母线全部失电。 3.2原因分析 变压器零序过电压保护在解列3条地区电源出线后，过电压仍继续存在。通过对近期35 kV出线361关栾线负荷出现异常波动的情况进行分析，判断361关栾线有未经供电部门许可而私自并网的小火电厂。沿35 kV线路检查，该线路上确实安装了1台6 MW发电机。分析其原因，主要有以下几点： a. 邢台地区特别是沙河市境内，大小煤矿、铁矿很多，用电量大，而近年来电力供应紧张，煤炭、铁矿石价格走高，从用电可靠性和经济利益考虑，一些煤矿和用户谋求建设自备电厂。 b. 因电力供求原因，近年来经政府相关部门批准小火电厂上马较多。 c. 小火电厂业主等对小火电 并网运行问题并不十分了解，甚至有意忽略供电部门这一关，而这些技术问题正是基于对系统安全性、可靠性的考虑，由此使问题只能到事故时才暴露出来。 4应采取的综合措施 a. 从电网一次系统运行方式考虑，设有2条电源线路的110 kV变电站，每条电源线路各带1台变压器运行，这样无论哪条线路出现故障，或变压器间隙保护是否动作，都能保证另1台变压器的正常运行，且便于恢复送电。还可同时在中压、低压母联开关处安装备用自投装置，进一步提高供电可靠性。 b. 可考虑增加由110 kV变压器保护动作联跳小火电机组的远跳装置（采用通讯电缆或光纤通道），在变压器间隙保护解列线路之前，首先远跳下端的发电机，尽可能保证煤矿负荷供电的可靠性。 c. 加强小火电厂的管理。小火电厂并网前应按照有关程序通过电力部门审查，确保技术措施到位；明确小火电厂“专线并网”原则，加强对新上项目的审查，对已并网运行的应提出整改要求；同时应加强对并网小火电厂的监管，保证发电机低周解列等自动装置运行完好。 5结论 以上通过对2次事故的原因分析，针对小火电厂并网运行存在的问题，在保护整定及自动装置投入上提出了可行性方案；对于管理问题，也应从运行方式、继电保护及自动装置技术角度出发提出完善措施，以保证并网小火电厂的安全运行和重要负荷的可靠供电。 参考文献 ［1］DL/T 5841995，3～110 kV电网继电保护装置运行整定规程［S］. ［2］刘万顺.电力系统故障分析［M］. 北京：水利电力出版社，1986. ［3］王维俭.电气主设备继电保护原理与应用［M］.北京：中国电力出版社,2002(end)

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