110kV線路電壓波動引起供電線路跳閘的原因分析*

張 鵬

(西山煤電電力公司，山西 太原 030053)

0 引 言

高壓線路經(jīng)常會出現(xiàn)空氣斷路器跳閘現(xiàn)象，這個問題一旦出現(xiàn)，會給供電線路造成很大困擾，必須及時分析跳閘原因，并根據(jù)具體情況進行修復(fù)。在事故確定中，需要通過觀察去判斷跳閘故障的情況。首先通過觀察斷路器的回路中無功表、有功表、電流表的工作狀態(tài)，確定該斷路器是否發(fā)生了跳閘故障。然后要根據(jù)現(xiàn)場狀態(tài)特征進行觀察分析看是否存在誤跳閘，從兩個方面進行判斷：①從監(jiān)測系統(tǒng)中調(diào)取數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)確定跳閘故障發(fā)生之前如果信號指示和測量值均正常，則可判斷為供電線路中無過載和短路事件發(fā)生；②觀察復(fù)位按鈕的狀態(tài)，是否已經(jīng)彈出，觀察滅弧罩若無拉弧痕跡則表示供電線路中不存在長時間過載問題和明顯的短路故障[1]。滿足以上條件則判定為誤跳閘，否則為線路故障引起的跳閘。

筆者針對事故，通過對斷路器本身機械故障或電氣元件故障導(dǎo)致的跳閘原因進行分析，提出對應(yīng)的解決方法和防范措施，對提升高壓供電線路的穩(wěn)定性具有一定意義。

1 跳閘原因分析

變電站1號線失電，所用變交流故障報警，直流屏l號交流失電。這時，110 kV線路重合閘成功。20 min后l號線再次失電，110 kV線路再次重合閘成功。10 min后再次失電，110 kV供電線路未再進行重合閘，致使該變電站室內(nèi)無照明電。變電站值班人員與供電公司當班調(diào)度取得聯(lián)系，說明了該變電站1號線所用變交流故障報警的情況。技術(shù)人員到達現(xiàn)場后分析，當高壓供電線路系統(tǒng)中本地側(cè)保護開關(guān)處于熱備狀態(tài)，對側(cè)變電站通過高壓供電線路為大功率設(shè)備供電時，同時對側(cè)變電站對自身的TYD進行檢測，此時對TYD二次電壓和保護線路中二次電壓進行采樣，處于正常狀態(tài)。若本地側(cè)線路正常無電壓波動，跳閘產(chǎn)生的諧波來自大功率用電設(shè)備，并且諧波產(chǎn)生通過一下四種途徑。

(1)當隔離變壓器存在勵磁性較差的問題，同時線路的輸入電壓低于變壓器額定值時，變壓器鐵芯出現(xiàn)飽和現(xiàn)象，導(dǎo)致低頻諧波的產(chǎn)生[2]。

(2)TYD的二次供電回路中有難以檢測到的干擾和寄生存在，導(dǎo)致有害諧波的產(chǎn)生。

(3)如果中壓電容器低壓端接地阻值過高，產(chǎn)生電容器低壓電位漂移，這會使二次供電線路產(chǎn)生有害諧波。

(4)TYD內(nèi)部安裝有電感、電容等磁感元件。在發(fā)生過電壓的情況下TYD在運行過程中易產(chǎn)生飽和現(xiàn)象。若阻尼電阻配置不正確，可以產(chǎn)生持續(xù)共振。最高諧振頻率會高達額頻率的1/5、1/3、1/2，其中1/3次諧波諧振將會對系統(tǒng)產(chǎn)生較大影響。

2 原因確定

若在TYD二次回路不存在接線故障的情況下，將TYD二次線N600、A609抽出放置在接線盒，檢測接線盒到隔離變壓器之間的運行參數(shù)，測量結(jié)果為不存在有害諧波，因此可以確定二次回路中不會存在有害諧波。然后對隔離變壓器的勵磁特性進行檢測，首先測量線路電壓未超出額定電壓值，鐵芯也處于未飽和狀態(tài)，其伏安特性也完全在規(guī)定的范圍之內(nèi)[3]。經(jīng)繼續(xù)分析，斷路器跳閘有如下幾種原因。

2.1 供電線路產(chǎn)生電壓閃變

電壓閃變會導(dǎo)致110 kV架空線路的多種常見故障產(chǎn)生。主要是由惡劣的天氣所造成，強風和暴雨會使未檢測出來的故障位置產(chǎn)生短路或瞬間放電，或這在風力的作用下導(dǎo)致某段高壓線路松懈，這種情況下造成的短路和放電都會導(dǎo)致某段線路電壓突然降低。再次合閘之后，經(jīng)數(shù)據(jù)提取發(fā)現(xiàn)，是由電壓變化幅度過大超出了電路繼電保護動作整定值所造成。并且降壓的時間過程與系統(tǒng)記錄的失電頻率時間段相對應(yīng)。這與野蠻施工有關(guān)，施工中某些不關(guān)鍵位置沒有按照規(guī)定的流程執(zhí)行，導(dǎo)致線路中存在難以檢測的故障點，惡劣天氣下被激發(fā)使線路出現(xiàn)降壓，并導(dǎo)致繼電保護開關(guān)跳閘[4]。

2.2 供電線路出現(xiàn)暫態(tài)過電壓現(xiàn)象

高壓供電線路運行中出現(xiàn)暫態(tài)過電壓，是一種突發(fā)現(xiàn)象。有兩種存在形式：①線路受到雷擊而造成過電壓，所以叫作雷電過電壓；②操作失誤導(dǎo)致的線路過電壓，稱作操作過電壓。由相關(guān)設(shè)計規(guī)范所知，輸電電壓35 kV及以上的供電線路進線端1～2 km之內(nèi)或整段都需要安裝避雷器。若施工過程中所安裝的避雷器在設(shè)計、安裝和驗收沒有問題的情況下，不會出現(xiàn)雷電過電壓。但經(jīng)過長時間使用后。避雷器經(jīng)過長期多次雷擊，并未能對其進行預(yù)防性試驗，這種情況下，在雷暴天氣中就容易產(chǎn)生暫態(tài)過電壓，導(dǎo)致繼電保護開關(guān)跳閘。

2.3 供電線路出現(xiàn)沖擊過電壓現(xiàn)象

用戶在沒有經(jīng)過電力部門審查許可的條件下擅自在供電線路中增設(shè)大型電力設(shè)備，這是造成沖擊電壓的主要原因。這種情況下，設(shè)備的功率消耗大于所布置的供電線路承受能力，造成了供電電壓的大幅波動，加大了線路的功率損耗[5]，使供電線路超負荷運轉(zhuǎn)，對線路的正常使用造成極大影響。沖擊過壓的出現(xiàn)會導(dǎo)致線路間二次保護配合不達標，形成超控跳閘。

3 防范線路跳閘事故的方法

3.1 電壓波動智能識別技術(shù)

使用自動化系統(tǒng)對長時間欠壓和短路引起的瞬間電壓波動進行有效識別，使用智能系統(tǒng)進行電壓波動保護，對能造成跳閘的波動進行躲避，以防欠壓造成斷路器跳閘引起供電線路斷電。使用電壓波動智能識別技術(shù)用來識別短路線路欠壓、大功率電機啟動、供電網(wǎng)絡(luò)故障欠壓導(dǎo)致的斷路器跳閘問題，提升供電線路的運行可靠性。

礦井內(nèi)空間狹小，供電設(shè)備和線路工作環(huán)境差，當保護開關(guān)設(shè)備出現(xiàn)故障時可能出現(xiàn)拒動現(xiàn)象，導(dǎo)致保護線路越級跳閘，這給故障的分析和排除增加了難度。使用智能識別技術(shù)可以通過電壓波走向進行拒動定位，自動識別故障位置。在斷路器跳閘出現(xiàn)時，智能識別系統(tǒng)迅速分析故障，將故障點及其相關(guān)元件進行切斷，盡可能的減小故障影響范圍。智能識別系統(tǒng)可以快速定位拒動保護開關(guān)，馬上啟動該控制開關(guān)的上級保護，并將其及時斷開，既保證了故障狀態(tài)下開關(guān)跳閘的可靠性，又防止停電范圍進一步擴大，后備保護更加可靠。智能識別系統(tǒng)拒動保護如圖1所示。

圖1 智能識別系統(tǒng)拒動保護

3.2 定期維護蓄電池

在變電站中，蓄電池的作用是為直流系統(tǒng)中提供能源，是供電線路二次系統(tǒng)的心臟，定期維護蓄電池對二次系統(tǒng)的正常運行具有非常重要的作用。若蓄電池長期使用而缺少維護，就會導(dǎo)致蓄電池能量供應(yīng)不足，就會使高壓供電線路產(chǎn)生連續(xù)保護。系統(tǒng)內(nèi)阻增大，使線路電壓產(chǎn)生異常波動，導(dǎo)致線路繼電保護開關(guān)不能正常運行。所以，必須對蓄電池定期進行檢測和維護，確保其能夠不斷的為系統(tǒng)提供直流電源。

3.3 調(diào)控竣工電路

每一項高壓系統(tǒng)竣工后，都應(yīng)嚴格認真的進行驗收。主要驗收人員可以對照各種設(shè)備標準使用具有針對性的驗收文件，待驗收合格后，才可通電運行。在剛竣工的變電所試運行時期，必須對相關(guān)設(shè)備仔細調(diào)試，并根據(jù)調(diào)試數(shù)據(jù)繪制變化曲線。若調(diào)試中出現(xiàn)問題，要聯(lián)系設(shè)計人員采取一定的措施，消除隱患。

3.4 加強監(jiān)管力度

相關(guān)部門要對變電站的供電工作合理監(jiān)管，設(shè)置一定數(shù)量的聯(lián)絡(luò)點。監(jiān)管不到位就有可能造成技術(shù)操作缺陷，操作人員將無法科學(xué)管理電力設(shè)備。同時要不斷完善各類基礎(chǔ)設(shè)備的操作說明和操作規(guī)程，保證線路的正常運行和安全，不能出現(xiàn)任何的安全隱患。

4 結(jié) 語

對高壓供電線路中電壓波動引起的繼電保護跳閘問題進行了分析，電壓閃變、暫態(tài)過電壓以及下游客戶違反協(xié)議，擅自使用大功率設(shè)備是該事故出現(xiàn)的主要原因。通過對實際情況進行總結(jié)分析，提出在高壓線路中使用電壓波動智能識別技術(shù)、定期維護蓄電池、調(diào)控竣工電力、加強管理力度等有效措施。通過相應(yīng)措施的應(yīng)用，使高壓供電線路跳閘故障減少，提升供電服務(wù)質(zhì)量的目的，對提升高壓供電線路的穩(wěn)定性具有一定意義。