企業(yè)自備電源并網(wǎng)后變電站內(nèi)繼電保護(hù)相關(guān)問(wèn)題分析

陳少偉 李志雷

（1. 北京市電力公司朝陽(yáng)供電公司，北京 100102；2. 河北省電力公司邯鄲供電公司，河北 邯鄲 056035）

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，許多大型廠礦企業(yè)開(kāi)始擁有自備電源，這些電源發(fā)電除自用外，有時(shí)還通過(guò)10kV或35kV饋線向主電網(wǎng)系統(tǒng)倒送電能，給電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行和繼電保護(hù)配置、整定帶來(lái)了諸多問(wèn)題，特別是直接在110kV變電站低壓側(cè)并網(wǎng)的方式對(duì)系統(tǒng)的影響更大。為了保證主電網(wǎng)系統(tǒng)的供電可靠性，本文對(duì)企業(yè)自備電源在變電站低壓側(cè)并網(wǎng)接線方式下運(yùn)行存在的問(wèn)題進(jìn)行了分析，并優(yōu)化了企業(yè)自備電源并網(wǎng)后變電站內(nèi)繼電保護(hù)配置方案。

1 企業(yè)自備電源并網(wǎng)的方式

圖1所示為一所110kV變電站的一次系統(tǒng)接線圖，其正常運(yùn)行方式為110kV供電源一主一備，兩臺(tái)主變并列運(yùn)行，35kV母線分列運(yùn)行，10kV母線并列運(yùn)行，斷路器的位置狀態(tài)1QF、2QF、3QF、4QF在合位，11QF在合位，12QF在分位。

本文所分析的企業(yè)自備電源并網(wǎng)方式是通過(guò)110kV終端變電站的低壓側(cè)（35kV）進(jìn)行并網(wǎng)，且選擇在35kV母線上接入。

圖1 企業(yè)自備電源在110kV變電站并網(wǎng)的典型接線圖

2 企業(yè)自備電源并網(wǎng)需考慮的問(wèn)題

2.1 對(duì)供電可靠性的影響

目前，為提高用戶的供電可靠性，一般變電站的供電線路都配有自動(dòng)重合閘或備用電源線路，企業(yè)自備電源的接入勢(shì)必影響重合閘的正確重合或備用電源自投的正確動(dòng)作。在企業(yè)自備電源保護(hù)配置時(shí)必須考慮與其他保護(hù)或自動(dòng)裝置的配合，以避免影響供電的可靠性。

2.2 對(duì)變電站內(nèi)主變的影響

在中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中，為了使整個(gè)電網(wǎng)的零序阻抗在各種運(yùn)行方式下保持不變，并保證整個(gè)電力系統(tǒng)的接地短路電流水平，必須限制變電站變壓器中性點(diǎn)接地的數(shù)量和容量。而企業(yè)自備電源一般接入的為終端變電站，根據(jù)系統(tǒng)的運(yùn)行方式及零序阻抗網(wǎng)絡(luò)圖的要求，需考慮終端變電站的主變?yōu)橹行渣c(diǎn)不接地或經(jīng)放電間隙接地的運(yùn)行方式。企業(yè)自備電源的接入必須考慮與變電站內(nèi)主變保護(hù)的配合問(wèn)題，以防止系統(tǒng)產(chǎn)生的過(guò)電壓對(duì)不接地運(yùn)行或經(jīng)放電間隙運(yùn)行的變壓器產(chǎn)生危害。

3 企業(yè)自備電源接入主電網(wǎng)系統(tǒng)的保護(hù)配置分析

3.1 并網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線保護(hù)配置分析

并網(wǎng)變電站與企業(yè)自備電源之間的聯(lián)絡(luò)線，即圖1中的線路（8QF－9QF）一般很短，作為新線路，為能夠?qū)崿F(xiàn)保護(hù)配合及系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，線路（8QF－9QF）一般在施工同時(shí)敷設(shè)通信線路，因此斷路器8QF、9QF可以配置光纖電流差動(dòng)保護(hù)，快速無(wú)延時(shí)的切除線路5QF－6QF上的故障，同時(shí)以兩段（方向）過(guò)流保護(hù)作為后備。重合閘一般停用。

由于企業(yè)自備電源所在的系統(tǒng)變電站，正常多由主電網(wǎng)系統(tǒng)供給一部分負(fù)荷，以滿足地區(qū)功率的平衡，故在聯(lián)絡(luò)中斷后，將使地區(qū)系統(tǒng)出現(xiàn)功率缺額。在有功功率缺乏時(shí)，表現(xiàn)為頻率下降；當(dāng)無(wú)功功率缺乏時(shí)，將造成電壓下降。因此，在變電站側(cè)斷路器8QF處裝設(shè)低頻率、低電壓解列裝置。低頻解列：一般整定48～48.5Hz，帶0.3～1s的時(shí)限；低壓解列：一般整定（65～75）%Ue，動(dòng)作時(shí)間與電壓動(dòng)作范圍內(nèi)故障時(shí)的快速保護(hù)相配合，一般取1～2s。在企業(yè)自備電源并網(wǎng)的變電站，需考慮功率過(guò)剩，引起過(guò)頻與過(guò)壓，也裝設(shè)過(guò)頻、過(guò)壓解列保護(hù)。同時(shí)考慮到企業(yè)自備電源系統(tǒng)與電網(wǎng)之間的失步運(yùn)行狀態(tài)，也需裝設(shè)振蕩（失步）解列裝置。總之為保證聯(lián)絡(luò)線處電能質(zhì)量嚴(yán)重不合格時(shí)，切除企業(yè)自備電源對(duì)主電網(wǎng)系統(tǒng)的影響，同時(shí)也保障企業(yè)自備電源機(jī)組的安全。

3.2 并網(wǎng)變電站主變與企業(yè)自備電源的保護(hù)配合

當(dāng)主系統(tǒng)故障線路小電源側(cè)無(wú)保護(hù)（2QF處），或雖有保護(hù)投入但靈敏度不足而保護(hù)不能動(dòng)作跳開(kāi)故障線路時(shí)，對(duì)小電源側(cè)主變中性點(diǎn)不接地的網(wǎng)絡(luò)，將形成中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，如圖l所示，在F1點(diǎn)發(fā)生故障單相接地故障，1QF處保護(hù)動(dòng)作，跳開(kāi)1QF，而2QF未跳，將造成變電站主變中性點(diǎn)電壓升高，對(duì)主變的絕緣構(gòu)成威脅，特別是對(duì)半絕緣變壓器威脅更大。對(duì)裝設(shè)零序電壓及中性點(diǎn)間隙零序電流保護(hù)的變壓器，應(yīng)第一時(shí)限動(dòng)作切企業(yè)自備電源，防止主變中性點(diǎn)過(guò)壓，保護(hù)主變的安全；第二時(shí)限動(dòng)作切母聯(lián)，第三時(shí)限動(dòng)作切主變?nèi)齻?cè)開(kāi)關(guān)。第一時(shí)限動(dòng)作切企業(yè)自備電源，也將為重合閘或備自投提供正確動(dòng)作的條件。

另外還要考慮與主變后備保護(hù)的配合問(wèn)題，如在圖1中的F3處發(fā)生故障，開(kāi)關(guān)10QF發(fā)生拒動(dòng)，這時(shí)，就需要靠主變后備動(dòng)作切除故障，如果主變后備保護(hù)不先切除企業(yè)自備電源，主變后備保護(hù)動(dòng)作切除主變35kV主進(jìn)開(kāi)關(guān)5QF，若企業(yè)自備電源側(cè)的后備保護(hù)9QF不動(dòng)作將不能切除故障點(diǎn)，持續(xù)向故障點(diǎn)供故障電流。所以在主變后備整定計(jì)算中，依據(jù)保護(hù)的主后備保護(hù)配置，主變后備保護(hù)第一時(shí)限動(dòng)作切母聯(lián)，第二時(shí)限動(dòng)作切企業(yè)自備電源，第三時(shí)限切主變?nèi)齻?cè)開(kāi)關(guān)，使保護(hù)的配置更加合理、安全。

3.3 并網(wǎng)變電站重合閘或備自投與小電源的保護(hù)配合

一般的終端110kV變電站，在負(fù)荷側(cè)（如在2QF、12QF處）不裝設(shè)110kV線路保護(hù)。若靠重合閘提高供電可靠性的變電站，如在圖1中F1處發(fā)生故障，那么企業(yè)自備電源的并入，將不利于故障點(diǎn)的自動(dòng)熄弧及終端變電站的同期并網(wǎng)，使重合閘不能滿足動(dòng)作條件，降低供電的可靠性。若終端變電站有二條供電線路，一主一備，如圖1所示，正常運(yùn)行方式下，供電源1供電，供電源2熱備用，靠備自投來(lái)提高供電可靠性。如在F1處發(fā)生故障，備自投正確的動(dòng)作順序?yàn)樘_(kāi)2QF，合上12QF，使變電站迅速恢復(fù)供電，而企業(yè)自備電源的并入，在110kV母線上的反充電，使110kV母線上有殘壓，將使備自投不能滿足動(dòng)作條件，備自投拒動(dòng)，降低供電的可靠性。在企業(yè)自備電源容量較小的情況下，當(dāng)在F1處發(fā)生故障，可以由裝設(shè)在8QF處的解列裝置動(dòng)作來(lái)切除企業(yè)自備電源。但當(dāng)企業(yè)自備電源容量較大，需在負(fù)荷110kV側(cè)裝設(shè)線路保護(hù)，當(dāng)F1處發(fā)生故障時(shí)，快速的切除小電源，以使重合閘及備自投裝置能滿足動(dòng)作條件，快速恢復(fù)供電。

4 結(jié)論

總之，并入電網(wǎng)的小電源保護(hù)配置、整定管理一定要貫徹執(zhí)行“電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)快速切除小電源，保主網(wǎng)安全運(yùn)行，極早恢復(fù)主網(wǎng)供電”的中心原則，主電網(wǎng)系統(tǒng)側(cè)、企業(yè)自備電源源側(cè)實(shí)現(xiàn)二道防線保護(hù)。這樣的保護(hù)配置在系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)能可靠動(dòng)作切除小電源，主網(wǎng)快速恢復(fù)供電，為電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行提供有利條件。

[1] D1255—2001 電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則[S].

[2] 崔家佩, 等. 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)與安全自動(dòng)裝置整定計(jì)算[M]. 北京: 中國(guó)電力出版社, 1993.

[3] 王維儉. 電氣主設(shè)備繼電保護(hù)原理與應(yīng)用[M]. 北京:電力出版社, 1996.

[4] 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)實(shí)用技術(shù)問(wèn)答[M]. 北京: 電力出版社, 2000.

[5] 變電運(yùn)行技術(shù)問(wèn)答高壓設(shè)備部分上冊(cè)[M]. 北京: 水利電力出版社, 1976.