110kV输电网络非全相运行技术探讨上传件.docx

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110kV输电网络非全相运行技术探讨

Discussionon110kVTransmissionGridOpen-PhasePperatingTechnology

摘要：

文章运用电弧伸展、不对称运行和内部过电压三种电气基本理论知识,详细地分析某电网发生过的一次事故实例的发生、发展过程及产生的后果。

阐明

（1）分析电网事故应该采用多学科、多门类并要全面,否则容易得出错误的结论,导致错误的行为；

（2）在220kV变电站的110kV辐射输电网络中发生非全相运行后不能继续运行，应该迅速判明故障的性质，采取必要的措施，防止内部过电压的产生，以免延误事故处理的时间损坏设备，造成扩大事故的影响。

（3）在目前电力走向市场中，更应该注意认真理解和坚持执行《安全工作规程》的重要性。

Abstract:

Thispaperusearcweldingextensionandasymmetricoperatingandinsideover-voltagethreekindelectricbasictheory，Itanalyzeindetailacertaingridfaultexampleofoccurrenceanddevelopmentprocessandaftereffect.Firstly,itshouldusemanysubjectandmanykindandcomprehensivetoanalyzepowerfault，otherwise，wrongconclusionwilleduce，resultinwrongaction.Secondly,ifopen-phasefaultoccursin220kVsubstation’s110kVradiationtransmissiongrid,thesystemconnotoperatecontinue,weshouldrapidlydistinguishfaultcharacter,adoptessentialmeasuretoavoidinsideexceedingvoltage,lestequipmentisshattered,becausewearenotimetofaultandfaultisenlarged.Thirdly,atpresentpowermakeformarketweoughttoevenmoreearnestnoticeunderstandandinsistonadministersafetyworkrulesessential.

关键词：

输电网络；事故；发生；运行

Keywords:

transmissiongrid,fault,occurrence,operating

0　引言

电力工业的发展基本上适应了国民经济发展的需要，电网的安全运行是电力——二次能源在国民经济发展中发挥威力的保障。

目前，各大电网仍以220kV为主网架，对于各220kV变电站来说，110kV线路辐射运行仍是主要的。

这种网络中，正常运行时为了限制零序电流，负载侧的110kV变压器中性点不接地的状态占大多数。

随着城市和农村电网大规模改造的完成，提高110kV电网的安全运行水平应该成为电网工作中的首要任务。

本文详细分析某电网这种网络中发生过的一次事故的起因、发展过程和造成的后果，验证电网基础理论的实用性和正确性，以及理解《安全工作规程》的适用性。

并对如何防止类似事故的发生及如何处理进行探讨。

1　事故简介：

*年5月23日，某电网按省调的安排进行大负荷试验。

并定于23日中午，利用负荷低谷时调整运行方式（请见接线图）。

事故发生前，甲、乙220kV站，甲、乙、丙110kV站均带电运行。

甲、乙110kV站是由乙220kV站110kV母线经由丙110kV站110kV母线和甲220kV站110kV三母线供电。

调整运行方式时，已将甲220kV站161开关合上，丙110kV站172开关断开，当甲220kV变电站

再次合上160开关后，此时，甲220kV站110kV101、160、161开关在运行位置，102开关在备用位置，12:

16甲220kV站在拉160-3刀闸的（进行110kV等电位解小环）操作，161开关另序一段保护动作，161开关跳闸，同时＃３故障录波器动作。

据值班人员介绍，拉160-3刀闸时，Ｂ、Ｃ相弧光很小，Ａ相弧光较大。

12:

30甲、乙两110kV站分别向地调反映少一相电。

经甲220kV站值班员验正并查明160开关Ａ相连杆拐臂销钉脱落，故160开关Ａ相未合上，造成该线非全相运行。

13:

18地调值班员令甲220kV站值班员断160开关（在此以前，已将161-3刀闸拉开）。

13:

29地调值班员令甲220kV站值班员用102（旁路）开关转带160*线负荷。

13:

38102（旁路）开关另序一段保护动作，102开关跳闸。

据甲220kV站值班人员介绍，102开关一合闸就跳了。

（事故处理的倒闸过程不再介绍。

）

事后，经乙站值班人员介绍，第二次合闸送电（220kV站102开关）时造成110kV一段避雷器Ａ相击穿，记录器爆炸，ＰＴ端子排烧毁，中央信号端子排烧毁爆炸。

保护人员介绍，根据故障录波器计算，甲220kV站161开关跳闸短路电流值为4080A。

２　事故分析

　　本次事故表面看来并不复杂，但在究其产生原因的诸多过程中，尚有许多不易理解藏在其中。

就此次的事故事后处理及分析中，错误的概念造成错误的分析，导致作了许多盲目的工作。

在此，我们分析如下，供大家探讨。

　　以上事故过程表面看来可以分为两个阶段，但应该分为四个部分。

第一个阶段是分析引起甲220kV站161开关跳闸的原因；第二个阶段是非全相运行后至甲220kV站102开关跳闸为止；此阶段应分为三部分，下面论述如下。

2.1　第一个阶段：

引起甲220kV站161开关另序一段保护动作开关跳闸的原因及过程分析如下：

2.1.1　操作160-3刀闸前的电网接线及该线负荷：

请见上图，在拉160-3刀闸前，甲、乙两座110kV变电站有功负荷约30MW。

2.1.2　拉160-3刀闸起弧原因：

当时两座站负荷为Ｐ＝30ＭＷ，Ｉ＝160Ａ。

160、161两开关并列向于盐线送电时，160、161Ｂ、Ｃ两相各承担一半的负荷电流。

由于160Ａ相未合上，所以161Ａ相承担全部负荷电流。

此时拉160-3刀闸，其Ｂ、Ｃ两相为等电位环流，其Ａ相则为全部负荷电流。

根据计算，可形成３米多长的电弧（见下面计算简图）。

2.1.3　引起161开关跳闸原因：

甲220kV站110kV设备区在西侧；160设备间隔位于110kV设备的南边；160-3刀闸Ａ相又位于紧靠近门形构架的最南边；160-3刀闸刀口开的方向又是向南；当天的中午，风力很大，又是北风。

一系列的巧合，再加上160Ａ的负荷可生成３米多长的电弧。

造成向２米6多外门形构架的水泥杆放电也就很正常了。

由于160-3刀闸Ａ相三母线侧对构架水泥杆放电，161开关另序一段保护动作属正确动作范围。

2.1.4　160开关未跳闸的原因：

由于甲220kV站160开关Ａ相未合上，160开关Ａ相零序保护不可能检测到零序电流的发生。

故160开关未造成跳闸是正确的。

2.1.5　关于4080A接地电流的解释：

甲220kV站110kV母线单线接地最大短路电流为8000A。

由于160-3刀闸拉弧对２米多外的门形构架水泥杆放电，形成的电弧很长，弧隙电阻就很大。

由于弧隙电阻的作用（另外，此时电网也不一定是最大运行方式），单相接地短路电流不一定能达到最大。

2.2　第二阶段可以分为不对称运行、断线过电压和102开关跳闸三部分

2.2.1　不对称运行

在甲220kV站160-3刀闸拉开且161开关跳闸后，该线路形成160开关B、C两相带三台变压器（三台变压器中性点均未接地）缺相运行。

形成不对称运行状态（暂不考虑断线过电压）。

此时对于电源来说，由于甲220kV变电站尚带有其他出线的重负荷，故障线路的不对称运行不会引起电源较大的变化，因此只讨论负载侧（甲、乙110kV站）侧的不对称情况。

为了简化分析，且将三台变压器等效为一台分析，见图*，此时对于该变压器空载时，由于电源侧A相断线，且变压器中性点不接地，就形成由电源侧B、C相线电压供电的负载。

加在变压器的两相电压的幅值为UBC=1.732U相，此时UBO=UOC=UBC/2=-UAB=UAC=0.866U相，UAO=0（理论上讲）。

完全失去其线电压幅值相等、相电压幅值相等，相位角度互差1200的对称关系。

低压侧也应如此。

当低压侧带有负载时，由于负载的不对称且负载a相流通电流，造成低压Uao不等于0，和高压UAO不再为0。

但此时由于三相电压失去对称性，而占据负载比例较多的三相异步电机如正在运行时，将停转或异常，而大部分会停转。

单相照明负载也由于电压的降低导致负载减少（在A相断线的开始时,由于B、C相电机负载的原因,B、C相电流会略大一些，但随着时间的推移，也逐渐降低。

其他情况，在此不在赘述。

），也会发生因负荷不平衡造成电压偏移而损坏设备等故障。

但此时重负荷（或阻尼）抑制了过电压的幅值，因此本例中非全相运行初期未出现造成爆炸等设备损坏现象的发生。

2.2.2　非全相带轻负荷的断线过电压

在中性点接地系统中，由于导线的断开、开关的不同期合闸、熔断器的不同时熔断以及本例的开关一相未合上或者两相未合上，都属于断线的类型。

本例的简化和等值如上图所示，其中L为变压器的电感；C为相间电容；C0为断线相负载侧的对地电容；CO1为断线相电源侧的对地电容（包括该相母线和其他线路）。

此时电流经电容C0和电感L及电容C的并联的串联形成回路，形成串联谐振造成过电压。

如上图所示，这个电流的闭合路径在图中已用尖头标出，电源A相不参加这一电流，因此等值电动势等于0.5U相,并在相位上与UA相反。

随着用户负荷的逐渐减少（A相电压低，三相不对称及A相反倾形成负序），对变压器而言，不对称运行的负荷降低，但此时的矛盾要突出为轻负荷的铁磁谐振短线过电压。

过电压产生在断线相的负载侧，过电压幅值或倍数与Xc1/Xm的比值和C0与C1的数值有关，最大可产生3.5倍的U相过电压（过电压书中均有介绍）。

本例中在12：

16甲220kV站160线路非全相运行开始，至13：

18调度员令甲220kV站断开160开关时，已经过了60多分钟，甲、乙两110kV站的负载应该所剩无几，因此过电压已经发生了，乙110kV站所汇报的‘110kV一段避雷器Ａ相击穿，记录器爆炸，ＰＴ端子排烧毁，中央信号端子排烧毁爆炸。

’证明发生了过电压。

2.2.3　102开关跳闸

由于乙110kV站110kV一段避雷器A相击穿，造成乙110kV站A相接地。

故当此时甲220kV站健全的102开关合闸送电时发生‘13:

38102（旁路）开关另序一段保护动作，102开关跳闸。

’是非常正确的。

至于乙110kV站值班人员介绍，‘第二次合闸送电（甲220kV站102开关）时造成110kV一段避雷器Ａ相击穿，记录器爆炸，ＰＴ端子排烧毁，中央信号端子排烧毁爆炸。

’应该是错误的回忆，因为在操作甲220kV站102开关合闸前，甲、乙110kV站的主变中性点已经接地，不应该也不可能再有过电压的发生。

3　结论

3.1　分析第二阶段中的不对称运行和断线过电压可以得出结论：

在中性点接地系统中，当负载侧变压器中性点不接地时，发生非全相运行的后果除了造成用户无法使用电能外，尚会在断线相的负载侧产生过电压，造成输变电设备的损坏，危及电网的安全运行。

因此，在这种条件下，非全相运行是不允许的。

对于该种网络，应该考虑安装非全相保护（或自动装置），实现报警或延时跳闸，避免内部过电压的产生，损坏设备造成事故或扩大事故。

3.2　在中性点接地系统中，当负载变压器的中性点在接地时（此时中性点接地抑制了过电压的幅值），非全相运行可以维持部分用户的急需用电的需要。

但如果在负载变压器中性点不接地的情况下，发生断线时去合中性点接地刀闸也是不允许的。

因为此时中性点的对地电位不为零，已经产生相当于U相/2的位移电压（空载时），操作中性点刀闸有可能产生很大的弧光，将会危急人身和设备的安全。

3.3　本文事例取自真实情况的发生，而发生该事故是由于设备缺陷的自然发生和工作人员工作中的稍有疏忽（规程规定开关合好后，应该检查电流或负荷分配，事例中值班人员可能只检查了一相电流就进行下一项的操作了，因此造成事故的发生（险些将造成人员的伤亡）。

再次证明严格执行规章制度的重要性。

3.4　本文事例中的起因，发展过程及产生的后果虽然是短暂的，但分析这次事故却用到了电弧伸展、不对称运行和内部过电压三种电气基本理论知识。

因此，电网技术以及电网安全技术是多学科、多种类的组合，忽视某学科、某种类在分析时结果可能是不正确的。

4　结束语

电力系统事故的发生是经常的，认真分析清楚每次事故是为了避免同类事故的再次发生，是每一位从事电网专业工作人员的职责，是认真执行国家电力公司有关安全工作中“三不防过”的具体体现，是科学地对待自然科学的态度。

有益于国家和人民，有益于电力企业健康地发展。

因此，大力提倡这种科学的态度是目前入世后，电力企业发展所必须。

参考文献：

东北电业管理局调度通信中心编著.电力系统运行操作和计算（修订版）［］．辽宁科学技术出版社（沈阳），1996.