一起110 kV線路事故的分析與思考

林 亮,李曉明，張立穎

(1.國網太倉市供電公司,江蘇 太倉 215400；2.國網遼寧省電力有限公司電力科學研究院，遼寧 沈陽 110006)

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一起110 kV線路事故的分析與思考

林 亮1,李曉明2，張立穎2

(1.國網太倉市供電公司,江蘇 太倉 215400；2.國網遼寧省電力有限公司電力科學研究院，遼寧 沈陽 110006)

化纖加彈企業對供電質量要求高于一般工業用戶。通過對110 kV線路跳閘事故的處理，分析了化纖加彈類用戶的負荷特性以及線路區域電網設計中應該注意的問題，并提出處理方案和改進措施。

化纖加彈；事故處理；電網設計；負荷特性

由于產業特性的原因，化纖加彈企業通常集中在同一地區辦廠，形成區域經濟。某地區作為“中國化纖加彈名鎮”，目前擁有上千家化纖加彈企業，年產量占全國總量的20%左右。化纖加彈企業的供電電源，除個別大用戶自建110 kV或35 kV變電站以外，大多數中小型用戶通常采用從10 kV線路上接入專用變壓器供企業用電。

通過對1條110 kV線路跳閘的事故處理和分析，對化纖加彈類用戶的負荷特性和高低壓電網的設計配合及進線管理進行探討。

1 事故案例

1.1 事故前運行方式

1503A線由220 kV甲變電站110 kV正母線供電，供110 kV乙變電站2號主變和110 kV丙變電站2號主變。1543I線由220 kV戊變電站110 kV副母線供電，供110 kV丙變電站1號主變。1542H線由220 kV戊變電站110 kV正母線供電，供110 kV乙變電站1號主變。甲變電站35 kV副母線上的380B線T接313D線，供35 kV丁變電站2號主變。丙變電站35 kV副母線上的317E線供35 kV丁變電站1號主變。甲、乙、丙、丁、戊變電站所有母線均分列運行，母聯斷路器熱備用，備自投投入。

事故發生前電網一次接線圖如圖1所示。其中斷路器實心表示合位，空心表示分位，紅色表示有功負荷。甲變電站35 kV母線及110 kV正母線上與本事故無關的線路未繪制。

1.2 事故經過

某日22:50，220 kV甲變電站1503A線距離保護、零序保護I段動作，重合不成(后故障錄波器顯示故障點在A相、距離甲變電站5.6 km)。乙和丙變電站35 kV、10 kV備自投均動作，302、102熱備用，300、100運行。

23:00丙變電站1號主變10 kV側有功20.59 MW，23:10升至22.72 MW。23:00乙變電站1號主變10 kV側有功35.70 MW，23:10升至39.15 MW，乙變電站1號主變接近滿載。

1.3 處理過程

事故發生后，調度員立即通知相關操作人員到現場，并通知線路人員巡線，同時通過遙控操作轉移乙變電站部分負荷。23:20丙變電站1號主變10 kV側有功32.20 MW。乙變電站1號主變10 kV側有功34.45 MW。主變負荷暫時穩定。

圖1 事故發生前電網一次接線圖

變電站值班員到達現場后，調度員發令調整運行方式，使313D線(甲變電站380B線供電)上乙變電站35 kV正母線，通過300母聯開關串供乙變電站35 kV副母線上的322C線，再上丙變電站副母線串供392F線、317E線。由于甲變電站380B線開關的繼電保護定值設定與該串供運行方式不匹配，因此該運行方式為臨時運行方式，不能長期使用。

配電操作人員到達該地區后，調度員通過10 kV配網調整運行方式，將乙、丙、丁變電站部分10 kV負荷轉移至其它變電站，降低重載主變所帶負荷，使地區負荷分布均衡。

線路人員巡線后，匯報1503A線故障點在17至18號塔A相，故障點如圖2所示，故障線路通道情況如圖3所示。原因為移動機械碰線，申請1503A線停役。

圖2 1503A線導線故障情況

圖3 故障線路通道情況

2 事故分析

2.1 處理方案分析

通常情況下，電力系統安全應滿足“N-1”準則，又稱單一故障安全準則，即電力系統的N個元件中的任一獨立元件(發電機、輸電線路、變壓器等)發生故障而被切除后，應不造成因其它線路過負荷跳閘而導致用戶停電，不破壞系統的穩定性，不出現電壓崩潰等事故[1-2]。

但在這起事故中，110 kV乙變電站2號主變和丙變電站2號主變由于進線為同一線路發生故障而同時失電，在這種情況下，區域電網為“N-2”狀態。由于丙變電站主變負荷較重，正常情況下單臺主變停役時，需將部分10 kV負荷通過調整運行方式轉移至乙變電站后方可將主變二并一，而2臺主變同時失電給調度員負荷轉移造成了一定困難。

由于10 kV線路隔離開關位置分布較為分散，由配網運行人員從市區趕到現場操作數把隔離開關調整運行方式速度慢。用35 kV聯絡線上丙變電站母線串供其它出線，操作簡單，恢復送電速度快。

2.2 用戶負荷特性分析

加彈紡織企業用戶由于其產品對電壓穩定要求高，所以其進線開關設置的靈敏度較高。當事故發生時，進線開關自動跳閘，導致乙和丙變電站主變二并一后，甩負荷情況比較嚴重，單主變運行沒有立刻超載。但是當用戶發現進線帶電后，會陸續自行送電，負荷迅速上升至超過單主變容量，造成主變超載，因此必須及時轉移負荷。

化纖加彈用戶具有以下負荷特性。

a.由于加彈企業需要24 h不間斷工作，因此負荷曲線變化不大，無明顯峰谷差。

b.主變上級電源失電8 s后，中低壓側備自投動作，供電電源瞬時失電后恢復送電。加彈企業內部自行恢復生產，負荷上升迅速。從這起事故案例可以看出，事故發生20 min內已恢復事故前大部分負荷。而根據經驗，一般線路停電因其用電客戶性質不同，恢復至事故前負荷一般在30～60 min。

c.對電能質量要求高，要求盡可能不停電。同一母線上其它線路接地或跳閘，造成母線電壓瞬間波動較大，加彈企業用戶進線開關低電壓保護也會動作跳閘停電。造成化纖絲斷頭，影響產品質量等級。

2.3 電網設計分析

區域電網設計存在以下問題。

a.1503A線跨越公路，容易被超高車輛碰線或安全距離不夠放電跳閘。

b.高低壓電網的設計配合不合理。乙變電站2號主變和丙變電站2號主變都由1503新A線供電，而2個變電站的大部分10 kV線路又相互對供。1503A線跳閘后，乙變電站2號主變和丙變電站2號主變同時失電，而10 kV負荷轉出較難，給調度員調整運行方式、盡快恢復用戶供電帶來了困難。

c.乙和丙變電站主變負載過重，不滿足主變直接二并一的條件。

《城市電力網規劃設計導則》對35～220 kV電壓等級的變電容載比取值范圍作了明確規定，220 kV的變電容載比可取1.6～1.9， 110 kV的變電容載比可取1.8～2.1。

變電容載比的定義是區域供電網內同一電壓等級變壓器總容量(kVA)與對應的供電總負荷(kW)之比。

KC=∑S/∑P

(1)

式中：∑S為某電壓等級的主變壓器總容量;∑P為對應電壓等級主變壓器的供電總負荷[3]。

事故發生前，區域內110 kV主變容量為∑S1=S乙1+S乙2+S丙1+S丙2=40+50+50+50=190 MVA，區域內110 kV主變負載為∑P1=P乙1+P乙2+P丙1+P丙2=26.95+22.92+21.97+30.32=102.16 MW，此時區域內110 kV主變容載比為KC1=∑S1/∑P1=190/102.16=1.86。

因此，事故發生前區域內110 kV主變容載比是滿足規程要求的。但事故發生后，乙變電站2號主變和丙變電站2號主變因進線故障失電無法轉移負荷，此時區域內110 kV主變容量為∑S2=S乙1+S丙1=40+50=90 MVA。

該值小于事故發生前的110 kV主變負載102.16 MW，因此無法直接將主變二并一，必須通過中低壓側聯絡線向其它變電站轉移負荷。

3 整改建議

a.建議對1503A線線路升高或遷線，并設立警告及夜間發光警示標志。

b.由于用戶性質的特殊性，建議乙變電站2號主變與丙變電站2號主變的上級電源分開，不要采用同一條110 kV線路供電。

c.建議該地區增加第3座110 kV變電站，并在投運后，將乙變電站與丙變電站部分負荷切割至新變電站10 kV出線，并與新變電站10 kV出線對供。

d.對供電質量要求高的用戶，建議其申請雙電源供電，其雙電源進線設置應滿足相關規定要求[4]。

4 結束語

電力企業在電網規劃及改造的過程中，應充分考慮并針對具體情況，結合用戶性質，優化電網結構，降低用戶停電風險，提高用戶的供電可靠性和滿意度。

[1] 劉 鵬，趙 杰，王 碩，等.城市電網最大供電能力分析研究[J].東北電力技術，2016,37(2):48-50.

[2] 杜貴和，王正鳳，趙 新.電網供電能力評估研究[J].東北電力技術，2011,32(1):8-11.

[3] 李欣然，劉友強，朱湘友，等.地區中壓配電網容載比的研究[J].繼電器，2006,34(7):47-50.

[4] 林 亮.雙電源重要用戶進線管理的實踐與探索[J].電力需求側管理，2014,16(5):45-50.

Analysis and Consideration of a 110 kV Line Accident

LIN Liang1,LI Xiaoming2,ZHANG Liying2

(1.State Grid Taicang Power Supply Company，Taicang，Jiangsu 215400，China;2.State Grid Electric Power Research Institute of Liaoning Electric Power Co.,Ltd.,Shengyang，Liaoning 110006,China)

Chemical fiber enterprises require higher than general industrial users on power quality. Through the processing of a 110 kV line trip accident it introduces and analyzes the load characteristics of chemical fiber users，which should pay attention to the regional power grid and circuit design problems.At last it puts forward the solutions and measures for improvement.

chemical fiber；accident treatment；grid design；load characteristic

TM75

A

1004-7913(2017)04-0052-03

林 亮(1981),男,工程師,從事電網調控工作。

2017-01-05)