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文檔簡介
1、 某電廠220kv線路相間故障跳閘分析 摘要:發(fā)電廠作為電力網(wǎng)的主電源其安全穩(wěn)定運(yùn)行對整個(gè)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行起著舉足輕重的作用。現(xiàn)以某發(fā)電廠220kv高壓出線發(fā)生兩相短路故障為例,以短路電流和故障時(shí)母線殘壓計(jì)算為基礎(chǔ),簡要分析故障時(shí)線路保護(hù)的動作行為以及發(fā)生故障時(shí)對發(fā)電廠機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行的影響。關(guān)鍵詞:相間短路,母線殘壓,故障錄波,低壓穿越0 引言電力輸電線路發(fā)生故障時(shí),視故障點(diǎn)的位置不同、故障的類型不同、電力系統(tǒng)的運(yùn)行方式不同,對電力系統(tǒng)產(chǎn)生的影響也有所不同1-4。為此,電力工作者也做出了大量的研究分析,但是,大多數(shù)的研究分析將重點(diǎn)放在對電力輸電網(wǎng)的影響上,而對于電源即發(fā)電廠影響的研究分
2、析卻不多。其實(shí),當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生相間短路,特別是發(fā)電廠近端線路發(fā)生相間短路時(shí),故障切除前,發(fā)電廠母線電壓大幅降低,此時(shí)的母線殘壓對發(fā)電廠安全穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生的影響是不容忽視的。1 設(shè)備概況某發(fā)電廠一期共兩臺機(jī)組,容量均為350mw,兩臺主變壓器聯(lián)接組別均為y/-11,兩臺高廠變聯(lián)接組別均為/y-1,一臺起備變聯(lián)接組別為y/y-12,所有低廠變聯(lián)接組別均為y/-11。一期220kv升壓站采用雙母線主接線方式,升壓站共6條線路出線。本文所涉及到的220kv線路為其中一條通秀2666線。2 線路跳閘事件經(jīng)過2017年6月6日17時(shí)38分19秒,某廠一期主控室220kv廠用模擬盤通秀2666線“931a保護(hù)
3、動作”、“103b保護(hù)動作”、“第一組線圈跳閘”、“第二組線圈跳閘”、光字牌聲光報(bào)警,通秀2666線開關(guān)跳閘,開關(guān)綠燈閃光,有功、無功、電流指示突變?yōu)榱恪z查通秀2666線路保護(hù)裝置及就地柜,情況如下:2.1 通秀2666線路931超高壓線路保護(hù)裝置“跳a”、“跳b”、“跳c”燈亮,操作箱“ta”、“tb”、“tc”燈亮。2.2 通秀2666線路103b超高壓線路保護(hù)裝置“跳a”、“跳b”、“跳c”燈亮,失靈啟動“跳相鄰/跳其他”啟動掉牌。2.3 一期220kv升壓站通秀2666線路就地柜,通秀2666開關(guān)在分位,指示正確,無其他異常情況。3 線路保護(hù)動作情況分析3.1 短路電流計(jì)算某電廠一期
4、220kv升壓站共6條出線,事故時(shí)#1、#2機(jī)均處于運(yùn)行狀態(tài),事故時(shí)故障線路保護(hù)測距11.81km,測距阻抗 ,轉(zhuǎn)換到一次側(cè)阻抗值為 (通秀2666線路pt變比為220kv/100v,ct變比為1200a/5a)。短路計(jì)算時(shí),以s =100mva,u =220kv為基準(zhǔn),則i = 0.262ka,z = =484根據(jù)以上數(shù)據(jù),參照2015年江蘇省繼電保護(hù)定值計(jì)算用等值阻抗,分別計(jì)算了故障時(shí)的系統(tǒng)正序和負(fù)序阻抗。則: ;通秀2666線為ab相間短路故障,ab兩相短路的邊界條件為: , ,用對稱分量法分析可得: , ,根據(jù)以上條件,可作出ab兩相短路的復(fù)合序網(wǎng)圖以及ab兩相短路時(shí)三相電流的各序分量
5、向量圖,如下: 圖1 ab相間短路時(shí)復(fù)合序網(wǎng)圖和電流關(guān)系向量圖其中, 、 為a相正、負(fù)序電流, 、 為b相正、負(fù)序電流, 、 為c相正、負(fù)序電流由上圖分析可求得:則a、b兩相計(jì)算故障電流根據(jù)rcs-931a保護(hù)記錄,故障時(shí)a相、b相電流實(shí)際為38.62a,轉(zhuǎn)換為一次值為 由于短路電流計(jì)算時(shí)默認(rèn)為ab兩相發(fā)生的是純金屬性故障,而實(shí)際發(fā)生ab兩相短路時(shí)往往不會是純金屬性短路,所以短路電流的計(jì)算值往往會比實(shí)際值大。3.2 220kv母線殘壓計(jì)算 220kv母線殘壓:ab相間故障時(shí)a、b、c三相母線電壓各序分量圖如下:圖2 母線電壓向量圖由母線電壓向量圖可知:即a、b兩相母線電壓降為原來的64.6左右
6、,c相母線電壓變?yōu)樵瓉淼?8.81通過查看發(fā)變組故障錄波器可知,發(fā)生故障時(shí)a、b兩相實(shí)際殘壓約為58.2,c相母線電壓降為原來98.8左右。計(jì)算值與實(shí)際值相符。3.3 保護(hù)動作行為評價(jià)通秀2666線路南瑞rcs-931a保護(hù)裝置保護(hù)動作行為分析圖3 通秀2666線路南瑞rcs931a保護(hù)裝置保護(hù)動作錄波圖故障絕對時(shí)間:2017-06-06 17:38:19.96818ms 電流差動保護(hù)動作31ms 距離i段動作48ms 遠(yuǎn)方啟動跳閘故障距離12.1km、相別ab、相電流38.62a、零序電流0.57a、差動電流107.6a結(jié)論:人機(jī)界面報(bào)文中動作相、動作相對時(shí)間、動作元件、故障電流與錄波波形基
7、本一致,保護(hù)裝置可靠動作。2. 通秀2666線路四方csc-103b保護(hù)動作行為評價(jià)圖4 通秀2666線路四方103b保護(hù)裝置保護(hù)動作錄波圖故障絕對時(shí)間:2017-06-06 17:38:19.9704ms 保護(hù)啟動13ms分相差動出口 i = 71.5a i =71a i =0.054a 跳abc相16ms閉鎖重合閘16ms三跳閉鎖重合閘。三相差動電流 i =110.5a i =110.0a i =0.1079a三相制動電流 i =30.13a i =32.5a i =3.250a。測距11.81km、ab相;17:38:19.999 遠(yuǎn)方跳閘開入;17:38:20.003 閉鎖重合閘開入;
8、17:38:21.034 低氣壓閉鎖重合閘結(jié)論:人機(jī)界面報(bào)文中動作相、動作相對時(shí)間、動作元件、故障電流與錄波波形基本一致,保護(hù)裝置可靠動作。需要關(guān)注的是,在線路發(fā)生相間短路故障,開關(guān)三相跳閘后出現(xiàn)“低氣壓閉鎖重合閘”報(bào)警,經(jīng)分析可能的原因?yàn)椋阂黄?20kv通秀2666線路空壓機(jī)壓縮機(jī)起動壓力為18.6bar,閉鎖重合閘壓力為18bar。當(dāng)通秀2666開關(guān)在動作前空氣壓力就稍偏低,但尚未達(dá)到空壓機(jī)自啟動值18.6bar,開關(guān)動作后空氣壓力實(shí)際下降至閉鎖值18bar以下,出現(xiàn)“低氣壓閉鎖重合閘”報(bào)警,空壓機(jī)打壓后,該報(bào)警消失。4 通秀2666相間故障對某廠機(jī)組運(yùn)行的影響4.1 220kv一、二期所
9、有線路保護(hù)均起動某廠220kv一二期所有線路均屬于華東220kv等級電網(wǎng)的相鄰線路,通秀2666線路故障時(shí),瞬時(shí)的短路電流會對相鄰線路運(yùn)行產(chǎn)生一定的影響,造成相鄰線路運(yùn)行電流產(chǎn)生波動,從而導(dǎo)致相鄰線路保護(hù)因電流變化量而起動。4.2 一期6kv cs1/cs2備自投裝置告警圖5 通秀2666線路ab相間故障時(shí)6kv cs1/cs2母線電壓波形從波形圖中可知,ab相間短路時(shí)6kv cs1/cs2 a相、b相母線電壓降為約原來的55,而備自投的工作/備用母線有壓定值均為80,所以備自投充電條件不滿足,備自投放電,裝置告警。4.3 400v部分馬控電機(jī)負(fù)載跳閘一期220kv通秀2666線路ab相間故障
10、跳閘時(shí),引起下列公用系統(tǒng)馬控跳閘:omcc4母線上的制冷機(jī)a、冷水泵b;omcc6母線上的主控樓#1、#2機(jī)組循環(huán)風(fēng)機(jī)、400v/6kv開關(guān)室南、北側(cè)空調(diào)風(fēng)機(jī);ob9/ob10母線上的網(wǎng)控樓南、北側(cè)空調(diào)風(fēng)機(jī);bbcs2母線上的儀用空壓機(jī)g,其控制電源由omcc4母線供電;某廠6kv低廠變?yōu)閥/-11接線,通秀2666線路ab相間故障時(shí)400v母線各電壓關(guān)系如下:圖6 低廠變高低壓側(cè)母線電壓向量圖由向量圖可計(jì)算得: = = - - -通過計(jì)算可知,通秀2666線路相間故障時(shí),400v母線ab、ac線電壓將降為原來的0.88891.732=51.3%,因公用段相關(guān)馬控電動機(jī)控制回路中,電機(jī)自保持接
11、觸器控制電源取自ab線電壓,接觸器因ab線電壓下降較多失磁脫扣返回,從而導(dǎo)致以上所列馬控電機(jī)負(fù)載跳閘,以上跳閘設(shè)備重新啟動后均運(yùn)行正常。4.4 #1,#2機(jī)組吸風(fēng)機(jī)a、吸風(fēng)機(jī)b變頻器報(bào)警通秀2666線路發(fā)生ab相間故障時(shí),通過查看#1、#2發(fā)變組故障錄波器的故障錄波可知一期單元段6kv a、b相母線電壓均有所下降(降為正常運(yùn)行時(shí)的70%左右),某廠#1,#2機(jī)組吸風(fēng)機(jī)變頻器低電壓穿越能力為當(dāng)電壓瞬間波動降至約75%以下時(shí),變頻器進(jìn)入瞬停等待自恢復(fù)狀態(tài),3s內(nèi)若工作電壓恢復(fù),變頻器恢復(fù)運(yùn)行,若3s后工作電壓仍未達(dá)到75%以上,則變頻器跳閘,而其余變頻器低電壓瞬停值為65%,因此線路故障后,#1,
12、#2機(jī)組吸風(fēng)機(jī)變頻器出現(xiàn)了報(bào)警,其余正常。4.5 對勵磁系統(tǒng)的影響通秀2666線路發(fā)生ab相間故障跳閘后,檢修人員對#2機(jī)勵磁系統(tǒng)進(jìn)行檢查,人機(jī)界面未出現(xiàn)任何裝置告警及事件記錄。經(jīng)分析認(rèn)為,勵磁系統(tǒng)在pt斷線60ms后才起動告警,而pt斷線在持續(xù)50ms后恢復(fù)正常,同時(shí),勵磁電流并沒有達(dá)到強(qiáng)勵電流動作定值,所以,#2機(jī)勵磁系統(tǒng)無告警,動作行為正確。5 結(jié)束語:通過本文的分析可知當(dāng)發(fā)電廠220kv高壓出線發(fā)生兩相短路故障時(shí),除了對電力網(wǎng)的運(yùn)行會產(chǎn)影響外,其對發(fā)電廠機(jī)組的運(yùn)行產(chǎn)生的影響也是不容忽視的。兩相短路故障期間會造成廠用母線電壓下降,如果存在6kv重要輔機(jī)變頻器的低壓穿越能力不足、400v重要輔機(jī)馬達(dá)瞬時(shí)斷電不能自啟動等問題時(shí),都會使這些重要輔機(jī)馬達(dá)跳閘,從而對機(jī)組運(yùn)行產(chǎn)生嚴(yán)重影響,甚至釀成跳機(jī)事故。因此我們必須從各方著手去克服這些問題,從而保證發(fā)電機(jī)
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