110kV馈线发生单相断线故障分析_章义恒

故障 ”、“ 110kV 备自投装置 异常 ”、“ 10kV 计量 PT 电压 消失 ”信号 , 同时电容器开关
图 1 配电网接线图
低电压保护动作跳闸 。电源侧 220kV变电站 A 及 T 接于该线路上的 110kV 变电站 B 的 110kV、10kV 母线电压均正常 。同时由变电站 C 供电的用户纷纷反映电压异常 。
110kV 馈线发生单相断线故障分析
章义恒 , 王洪波*
(合肥供电公司 , 安徽 合肥 230022)
摘 要 :本文应用对称分量法 , 对合肥地区电网实际运行中发生的一起 110kV 线路单相断线 故障进行了计算分析 , 理论分析与实际发生现象基本符合 。通过故障事故分析与理论计算 , 分 析了 110kV 单相断线后的变压器各侧母线电压变化情况 , 为今后出现类似故障时运行人员的 判断和处理提供了参考依据 , 使运行人员能够及时正确地处理事故 , 避免造成大面积停电 , 对 电网的安全可靠运行十分有益 。 关键词 :单相断线 ;非全相运行 ;不对称 中图分类号 : TM 712 文献标识码 : A 文章编号 :1672 - 9706(2007)01 - 0017 - 04
* 收稿日期 :2006 - 12 - 25 作者简介 :章义恒 (1962 -), 男 , 安徽桐城人 , 合肥供电公司 , 工程师 。 王洪波 (1977 -), 男 , 安徽金寨人 , 合肥供电公司 , 助理工程师 。
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安徽电气工程职业技术学院学报 第十二卷 第一期
成处理延误 , 而扩大事故范围 。
第十二卷 第一期 安徽电气工程职业技术学院学报 2007年 3月 V o.l 12, N o. 1 JOU RNA L OF ANHU I ELECTR ICA L ENG IN EER ING PRO FESSIO NA L TECHN IQU E CO LLEG E M arch 2007
Ub(1) =UB(1) ej30° /k , Ub(2) =UB(2) ej-30° /k, U c(1) =UC (1) ej30° /k, U c(2) =UC (2) ej-30° /k ,
图 3 复合 序网图
(10)
Ua
=
1 3
(U a(1)
+Ua (2)
+Ua(0) ), Ub
=
1 3
(U
在变电站 C 母线出现电压异常后 , 调度将部分负荷冷倒至其它电源供电 , 出现异常 20分钟后 C 站 负荷由 1. 8万千瓦降至 3千瓦 。 14:50拉开 C 站 102开关对 C 站母线停电 , 合上 100开关恢复 C 站母 线供电后 , C 站电压恢复正常 , 随即恢复 C 站正常供电 ;事后经紧急查线 , 发现该线路 C 站与 B 站 T 接 线间线路某基耐张塔 B相反弓线断裂 , B 相导线断线 , 断线处两侧均未接地 。 3 110kV 配电网发生单相断线时故障分析 3. 1 110kV 线路 B相断线高压侧各序电压分析
△UB 1 =△UB 2 =△UB 0 =E2B 因系统电势对称 , 即 :EB1 =EB , EB 2 =EB 0 , 所以
(9)
UB
=UB 1 +UB 2 +UB 0
=(EB 1
-
△UB1 ) -
(EB 2
-
△UB2 ) +(UB 0
+△UB 0 )
=-
EB 2
UA =EA , UC =EC , 电压向量图如图 4所示 。
在线路单相断线后 , 该线路形成非全相运行 。 此时对于电源来说 , 由于 110kV 母线上带有其它 大量负荷 , 单相断线线路的不对称运行不会引起
电源及 T接于正常线路变电站母线电压较大的变 化 。断线点后的断线相电流接近于 0, 两健全相 电流相等 ;在电源端 , 电压变化不大 ;负荷端接有
变压器且带有负荷 , 等同于三相星形不接地系统 ,
在本例分析中不考虑变压器绕组的电压降 。
图 2 110kV 配网线 路单相断线示意图
在 110kV 配网降压变电站 C 的高压侧发生单相断线故障时 (注 :低压侧无电源 )接线如图 2所示 。 本次单相断线的故障相为 B相 , 则断开处的边界条件为 :△UA =0;△UC =0;△IB =0;
根据对称分量法有 :
本文以合肥地区电网中发生过的一次 110kV 馈电线路单相断线未接地事故的现象及处理为例 , 应 用电网基础理论分析 110kV 馈线单相断线现象 , 探讨该类事故处理时应注意的事项 。 2 事故简介
目前 , 合肥地区电网已形成以 220kV 电网为主网架 , 通过 110kV 变电站向用户供电的格局 , 其中 110kV线路按环网布置 , 开环运行 。正常运行期间为限制零序电流 , 220kV 主变 110kV 侧中性点直接接 地 , 负载侧 110kV变压器中性点正常运行时不接地 。发生 110kV馈电线路单相断线未 (B 相 )接地事故 所在配电网的接线如图 1所示 。
由以上分析可知 , 配网 110kV 线路发生 B 相断线时 , 负荷由 A、C 两相继
续供电 , 系统处于非全相运行状态 , 110kV 线路侧故障相电压为正常时相电压
反向的 1 /2, 正常相及正常相间线电压仍为正常值 , 断线相与正常相间线电压
为 1 /2正常线电压 。这与在本例单相断线故障发生后 110kV 变电所高压侧母
(6)
则有 IB 1 =- IB 2
(7)
建立复合序网如图 3所示 。
由此得出 :△UB1 =EB - Z 1 ×IB1 ;△UB 2 =- Z 2 ×IB2
(8)
其中 Z 1、Z 2分别为从断开口看进去的系统正序阻抗 、负序阻抗 。根据合肥地区配电网的实际情况 , 一般
认为 Z 1 =Z 2 , 则有
△UB 1
=
1 3
a2
△U A
+
1 3
△U B
+
1 3
a
△U
C
=
1 3
△U B
(1)
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章义恒 , 王洪波 :110kV 馈线发生单相断线故障分析
△UB 2
=
1 3
△U A
+1 3
△U B
+
1 3
△U C
=
1 3
△U B
(2)
△UB 0
=
1 3
a △UA
+
1 3
△U B
+
1 3
a2
△U
C
=
1 3
△U B
b(1)
+U b(2)
+Ub(0) ), Uc
=
1 3
(U c(1)
Hale Waihona Puke Baidu+U c(2)
+U c(0) )
(11)
由公式 (10)、(11)不难推出 :
Ua
=
1 2
UB
ej- 90°
/k, Ub
= 12UB ej- 90° /k, U c
=UB j90° /k,
由以上分析可知 , 配网 110kV 线路发生 B 相断线时 , 变电所低压侧与高压侧断线相的同名相滞后
2005 年 4 月 12 日 13∶13分 , 合肥 地 区 110kV 变电站 C 值 班员发现 10kV I、II母线 A、B 相电压为 3kV 左右 , C 相电压为 6. 1kV, 线 电压均为 8. 6kV 左右 (取自 U ca );110kV II母线 Ubc电压 66kV 左右 , Uca 电 压正常 ;C 站站内遥信发 “直流屏综合
(3)
所以 :△UB1
=△UB 2
=△UB 0
=
1 3
△U B
(4)
又 IB =IB1 +IB 2 +IB0 =0
(5)
为了限制零序电流和简化继电保护配合 , 合肥地区电网 110kV 线路正常情况下开环运行 , 负载侧
110kV 变压器中性点正常运行时不接地 , 无法构成零序网络 , 即
IB 0 =0
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安徽电气工程职业技术学院学报 第十二卷 第一期
负荷逐步减少后 , 主变中性点可能产生高电压 , 危及主变安全 。
4 结束语
在忽略变压器以及母线压变各相之间存在传递效应 、变电站遥
测信息采集回路存在的误差 , 在本例单相断线故障发生后主变高低
一相的对地电压等于正常相电压 ;而其它两相相电压降低至正常相电压的一半 , 这与在本例单相断线故
障发生后 110kV 变电所低高压侧母线电压基本相吻合 。 因此 , 发生单相断线以后 , 负荷比例较大的异
步电动机可能会停转 , 同时负序电流也对电动机的运行有一定的危害 ;应尽快停役故障线路 , 防止用户
线电压基本相吻合 。
3. 2 110kV 线路 B相断线时变电所低压侧电压分析
由于变压器是 Y /Δ - 11接线 , 其两侧相电压的正序和负序分量相位发生
偏移 , 低压侧正序分量超前于高压侧 30°, 而低压侧负序分 量滞后于高压 侧
30 °。 Ua (1) =UA(1) ej30° /k, Ua(2) =UA(2) ej- 30° /k,
1 引言 随着国民经济的快速发展 , 电力网络的规模不断扩大 , 保证电网的安全可靠运行是供电企业的重要
任务 。 由于城市电网受到供电走廊的限制 , 往往 110kV 线路上 “T ”接多个变电站 , 一旦 110kV 线路发生 故障 , 将使多个变电站停电 , 造成大面积停电 。 因此调度人员需要具有及时判断事故的能力 , 尤其是一 些少见故障的现场处理如单相断线故障 。 110kV 断路器操作机构均采用三相机构 , 开关本体基本不会 出现非全相运行 ;同时 110kV 线路杆塔相对于 35kV 线路杆塔要高 , 出现单相断线的概率同样很小 , 运 行值班人员很少遇见 110kV 线路单相断线故障 。
发生单相断线故障 , 将导致三相电流和三相电压的不对称 , 系统处于非全相运行状态 , 会出现负序 电流 , 将使电能质量变坏 , 对用户产生不良影响 , 使电动机转子产生附加损耗及发热 , 破坏其正常工作 , 减少出力 , 降低寿命 , 同时还对继电保护产生影响 , 并造成系统损耗增加 , 影响运行的经济性 。因而一旦 发生单相断线故障后 , 需要及时正确地处理事故 , 了解这种故障的特点 , 否则 , 很可能会因为误判断 , 造
Ana lysis on 110 kV circuit single - phase w ire break
ZHANG Y i - heng, WANG Hong - bo
(Hefei power supply com pany, H efei 230022, China) Ab stract:T his article app lied symm e trical com ponentm e thod to carry ou t the ana ly sis on a 110 kV circuit sing le - phase w ire b reak happened in H efe i area e lectrified w ire ne tting. Phenom enon occurred coinc ides briefly w ith theo ry and reality. By accident analysis and theory ca lcula tion a fte r the m alfunction, it has ana lysed the conditions of transform e r′s bus bar voltage each inc lines after the 110 kV sing le phase disconnec tions. It w ill prov id running personnel the convenien t o f judgem ent and opera tion on this m alfunc tion once again in the day. It m akes the w orking pe rsonne l be able to handle an acciden t in tim e correctly, avoids bring ing about large area pow er failure. It′s very beneficia l to the e lectrified w ire ne tting sa fety. K ey words:single - phase w ire break;open - phase opera tion;asymm etry