短线路融冰方法及分析
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理论估算值 ZL = 10. 03 + j14. 53 = 17. 66 (8 ) , 与实测 R L , X L , ZL 均相差较大, 与短路时所测电压 电流计算出的综合线路阻抗 Z 2 (25. 5 8 ) 相差更大。 电阻部分差别的主要因素是两站地网电阻的影 响〔3〕, 其次是两站接地点接触电阻、大地回路电阻对 R L 的影响等。电抗 X L 的差别主要是变电站地网的 电抗被忽略了, 接地网接地阻中感性分量随土壤电 阻率增大而减少, 土壤电阻率小于 100 8 m 时应考 虑感性分量〔4〕; 另一因素是试验时线路 A , B , C 中与 三相短路电流方向不同, 且严重不对称, 因而引起的 互感有差别。
新关 312 过电流、 电流速断保护电流定值均为 4×1 000 5= 800 (A ) , 而实测为 390 A 左右, 很显 然, 保护范围太小〔8〕; 该项整定原则建议改为“按不 小于经常运行方式短路电流整定”。为防止出现其它 故障后, 引起事故扩大, 新关 1 号主变低压侧后备 保护在定值上要压缩, 即复合电压闭锁过电流保护 和 312 过电流配合, 且有灵敏度, 时间压缩到 0. 7 s。
11∶00。测试数据见表 2。 从导线温度测试情况来 看, 前 1 m in 线路温升较快, 2～ 6 m in 均匀上升, 在 第 7 m in 内温升不明显。如果真正覆冰, 温升毫无疑 问会变慢, 有利于温度控制, 提高安全可靠度。
表 2 接地短路时导线温度变化情况 ℃
测试时间 m in 1
2
3
从图 2, 表 1 可以知, B 相电压降低为 19 V ; A , C 相电压升高为 91 V , 84 V , 相位相差 144°, 142°, 73°,
·28·
相电压严重不对称。经计算, 线电压 U ab, U bc, U ca 分 别 为 106. 8 V , 99. 5 V , 104. 8 V , 相 位 相 差 约 为 120°, 基本对称, 因而对负荷的供电影响不大, 这是 因为线路阻抗远大于系统阻抗的缘故。 5. 3 线路阻抗
14. 53 18. 68 18. 66
阻 抗
17. 66 21. 96 21. 49
5 数据分析
从方案的理论计算与实际现场测试结果相比, 有些较吻合, 另一些有一定差距, 现分别加以分析。 5. 1 短路电流
方案中 I k 为 556 A , 未考虑系统阻抗及地网、大 地电阻等, 仅按 10 kV 额定线电压与线路估算阻抗 而计算得到的数据, 而实测 C 相电流为 390 A , 存在 误 差 较 大。经 查 阅 和 计 算, 系 统 归 算 到 新 关 变 110 kV 母线正序阻抗标幺值, 最大方式为 0. 120 4, 经常方式为 0. 220 0, 最小方式为 0. 229 0, 变压器阻 抗标幺值为 0. 810 3, 线路一相阻抗标幺值 5. 22, 2 站地网电阻取 0. 5 8 , 每一接地点接触电阻取 1 8 , 地网、导线电流不对称电抗分别取 0. 5 8 , 1 8。考虑 上述因素和条件, 且简化为线路三相串联的 1 2 处 两相接地短路计算〔5～ 7〕, 则系统“最大方式”、“经常 方 式 ”、“最 小 方 式 ”短 路 电 流 分 别 为: 435 A , 401. 6 A , 401. 2 A。由此看到, 按“经常方式”和“最 小方式”计算的结果与实测电流 I c (390 A ) 误差相 差很小, 且与电网实际运行方式相符。 5. 2 电压变化
融冰试验前, 按图 1 接线, 先对线路充分放电, 再拆除短路接地线。 采用异频、 工频法分别对线路 (单相) 工频阻抗参数进行测试〔2〕。 3. 3 导线温度测试
用红外线测温仪测试设备与导线温度变化 (新 关变站内融冰母线温度测试)。
4 测试结果
2006 年 2 月 20 日, 某地区供电局组织专业技 术人员按试验方案, 在现场进行了试验和测试, 具 体情况如下。 4. 1 录波记录
试验时 10 kV 母线三相相电压、零序电压、312 C 相电流见图 2; 短路时的电压电流相位图见图 3, 有效值及相角见表 1。
c. 试验中 10 kV 母线电压及 312 电流
d. 试验结束时 10 kV 母线电压及 312 电流
图 2 试验电压电流波形
a. 试验前 10 kV 母线电压 b. 试验开始 10 kV 母线电压及 312 电流
目前, 35 kV 短线路 (10 km 左右) 较为普遍, 为了解决这类短线路末端三相短路电流大、 设备难 以承受和线路温升较快不易掌握的难题, 根据现场 实际, 提出了采用线路每相阻抗串联后两相分别于 不同点接地, 以大地作为通路, 以形成两相接地短 路, 为线路提供融冰电流的方案。
2 试验方案
为进一步保证安全性, 规定反向应答每次为 1 B yte, 且其B it7 无效, 即其范围为 0～ 127, 同时对于连续 的反向应答装置将自动屏蔽除第 1 个报文外的其它 报文。
e. 应用层标识的实现 ①装置对每条单向链路保留 1 个 8Byte 以内 的应用层标识, 由装置参数设置程序写入。 ②每条链路的每个数据报文前 8Byte 必须为
2. 1 试验接线图 由于 35 kV 新铺线 (L GJ - 120) 只有12. 385
km , 在对线路融冰时, 如果采用线路末端三相短路 的办法, 短路电流较大, 如果采用线路末端两相短 路, 尽管电流会减小, 但另一相无法实现融冰要求, 显然行不通。经研究, 决定将三相串联最末端接地, 电源侧另一相直接接地, 用大地作通路, 形成两相 不同地点接地短路, 且由 1 号主变单独供短路电源, 如图 1 所示。
a. 网络协议 (传输层) 的选择 选用 TCP 协议, 以保证其通信可靠性。如因原 来程序采用 U D P 协议通信等历史原因, 可以继续 采用U D P, 但须注意反向U D P 的应用层确认将被 禁止, 导致应用层的不可靠性。 b. 基于 SO CKT 编程 程序开发时应基于最基本的 TCP 协议进行, 禁 止所有 SQL H T T P FT P EM A IL 等方式访问。 c. 通信程序客户端都应该是位于内侧 ( , 区) , 所有的服务程序都在外侧 ( 区)。 d. 反向应用层确认的限制按照国调要求隔离 装置的反向应答不能超过 8 B yte 数据, 装置物理隔 离机制确保该通道宽度的限制及大数据包的重组。
4
5
6
7
A相 B相 B相
25 27 30 35 38 40 40 25 27 30 35 38 40 40 25 27 30 35 38 40 40
4. 3 线路阻抗 (测试数据见表 3)
表 3 线路工频参数测试数据表
8
测试参数
理论参数 工频法 异频法
电 阻
10. 03 11. 53 10. 67
电 抗
(下转第 33 页)
2006N o. 6
HU NAN EL ECTR IC POW ER
V o l. 26
装置只会使用配置给它的NA T 地址。 6. 3 隔离装置对实时通信的影响 6. 3. 1 实时通信模式
采用 TCP (或U D P) 协议, 按照标准规约或约 定格式, 由内、 外网厂家直接编程进行通信。 将外 网设为客户端, 内网设为服务器端。 6. 3. 2 实时通信编程
经 计 算, 短 路 试 验 时 综 合 线 路 阻 抗 Z 2 为 U bc (9 950 V ) 与 I c (390 A ) 之比, 即为 25. 5 8 , U bc 相 角为 334°, 比 I c 超前 57°, 按此计算线路综合电阻 R 2 为 13. 88 8 , 线路综合电抗L 2 为 21. 39 8 , 比理论估 算值、 实测值都要大。 这些更加证实了考虑有关因 素的正确性。 5. 4 保护定值
124. 62V
1. 93A 277. 5°
第3组
93. 11V 95. 7°
18. 00V 311. 3°
85. 30V 167. 5°
122. 90V
1. 92A 285. 1°
·27·
安全与综合
湖 南 电 力
第 26 卷 2006 年第 6 期
4. 2 温度测量 环 境 温 度 11℃, 天 气 阴 天, 测 试 开 始 时 间
3 测试方法
3. 1 电压电流大小及波形测试 a. 测试仪器: PR - 2200 便携式波形记录仪、三
相钳型相位表。 b. 测试目的: 记录新关变 10 kV 溶冰 (B , C 两
相短路) 母线相电压及 312 线路短路电流的 (大小及相
第 26 卷 2006 年第 6 期
湖 南 电 力
安全与综合
位) 变化情况, 校核设置参数的准确性, 为制订融冰方 案、 故障分析和保护整定计算提供可靠依据。
c. 方法: 将 PR - 2200 波形记录仪电压回路接新 关变 10 kV 母线 TV 二次三相相电压、开口三角电压, 电流回路串入 312A , C 相 TA 二次保护回路 (B 相无 TA ) ; TA 变比: 1 000 5, TV 变比: 10 0. 1, 分别测 “投入前”、“投入时”、“短路中”、“退出时”各 1 次数 据。 3. 2 线路阻抗参数测试
1 引 言
2005 年春节前后, 湖南电网遭受了罕见的冰冻 灾害, 经受了有史以来最严竣考验, 先后发生了电 力线路冰闪跳闸、 倒塔断线事故。 在各方的共同努 力下, 事故得到了有效控制, 尤其是继电保护和安 全自动装置起到了重要作用, 最终没有引起电网瓦 解〔1〕。 从这次经验总结来看, 如何切实落实融冰措 施, 保证继电保护的正确性至关重要。
6 结 论
短线路融冰采用三相串联后利用大地作回路, 形成两相接地短路, 此法可降低短路电流, 便于线 路温升控制, 而不影响融冰效果, 不影响对外供电。 经过现场试验, 此法安全可靠、 简单易行、 有广泛 的推广应用价值。
值得注意的是: a. 短路电流计算应考虑地网、大 地回路、 接地点接触电阻、 甚至要考虑地网电抗的 影响; b. 融冰线路过电流保护按不小于经常运行方 式下短路电流整定。
安全与综合
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第 26 卷 2006 年第 6 期
短线路融冰方法及分析
唐海军1, 雷冬云2 (1. 湖南常德电业局, 湖南 常德 415000; 2. 湖南省电力安装公司, 湖南 衡阳 421002)
摘 要: 为实施电网中短线路融冰, 检验融冰方案有关参数设置的正确性, 介绍了将三 相串联、以大地做回路形成两相短路实现线路融冰的新方法。通过在某 35kV 短线路上进 行现场试验, 测试线路温升、 工频参数、 短路电流电压, 并与理论计算值比较, 分析了 理论与实践存在差别的原因, 提出了融冰方案中短路计算应考虑的因素和继电保护定值 应做相应调整等建议。 验证了该方法的正确性和实用性。 关键词: 防冻融冰; 短线路; 现场试验; 计算方法 中图分类号: TM 726 文献标识码: A 文章编号: 100820198 (2006) 0620026204
收稿日期: 2006207231
图 1 现场试验系统接线简图
2. 2 设置参数及整定值 按三相阻抗串联, 不考虑接地电阻及地网电阻,
则 有: ZL = 10. 03 + j14. 53 = 17. 66 (8 ) , I k = 566 (A ) ,W k = 3. 21 + j4. 65 (M V A ) , L GJ - 120 融冰时间 T 1 = 16. 5m in, T 2 = 22m in。新关变 312 保 护整定值: TA 变比 1 000 5; 过电流: 4 A , 0. 5 s; 电 流速断: 4 A , 0 s。
图 3 Fra Baidu bibliotek压电流相位关系
表 1 试验中 3 组电压电流数据
电压 相角
组 号
A
B
C
零序电压
C 相电流 相角
第1组
90. 80V 5. 15°
20. 66V 82. 64V 221. 30° 79. 10°
121. 54V
1. 95A 195. 0°
第2组
91. 81V 86. 85°
19. 82V 84. 10V 302. 60° 160. 30°
新关 312 过电流、 电流速断保护电流定值均为 4×1 000 5= 800 (A ) , 而实测为 390 A 左右, 很显 然, 保护范围太小〔8〕; 该项整定原则建议改为“按不 小于经常运行方式短路电流整定”。为防止出现其它 故障后, 引起事故扩大, 新关 1 号主变低压侧后备 保护在定值上要压缩, 即复合电压闭锁过电流保护 和 312 过电流配合, 且有灵敏度, 时间压缩到 0. 7 s。
11∶00。测试数据见表 2。 从导线温度测试情况来 看, 前 1 m in 线路温升较快, 2～ 6 m in 均匀上升, 在 第 7 m in 内温升不明显。如果真正覆冰, 温升毫无疑 问会变慢, 有利于温度控制, 提高安全可靠度。
表 2 接地短路时导线温度变化情况 ℃
测试时间 m in 1
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从图 2, 表 1 可以知, B 相电压降低为 19 V ; A , C 相电压升高为 91 V , 84 V , 相位相差 144°, 142°, 73°,
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相电压严重不对称。经计算, 线电压 U ab, U bc, U ca 分 别 为 106. 8 V , 99. 5 V , 104. 8 V , 相 位 相 差 约 为 120°, 基本对称, 因而对负荷的供电影响不大, 这是 因为线路阻抗远大于系统阻抗的缘故。 5. 3 线路阻抗
14. 53 18. 68 18. 66
阻 抗
17. 66 21. 96 21. 49
5 数据分析
从方案的理论计算与实际现场测试结果相比, 有些较吻合, 另一些有一定差距, 现分别加以分析。 5. 1 短路电流
方案中 I k 为 556 A , 未考虑系统阻抗及地网、大 地电阻等, 仅按 10 kV 额定线电压与线路估算阻抗 而计算得到的数据, 而实测 C 相电流为 390 A , 存在 误 差 较 大。经 查 阅 和 计 算, 系 统 归 算 到 新 关 变 110 kV 母线正序阻抗标幺值, 最大方式为 0. 120 4, 经常方式为 0. 220 0, 最小方式为 0. 229 0, 变压器阻 抗标幺值为 0. 810 3, 线路一相阻抗标幺值 5. 22, 2 站地网电阻取 0. 5 8 , 每一接地点接触电阻取 1 8 , 地网、导线电流不对称电抗分别取 0. 5 8 , 1 8。考虑 上述因素和条件, 且简化为线路三相串联的 1 2 处 两相接地短路计算〔5～ 7〕, 则系统“最大方式”、“经常 方 式 ”、“最 小 方 式 ”短 路 电 流 分 别 为: 435 A , 401. 6 A , 401. 2 A。由此看到, 按“经常方式”和“最 小方式”计算的结果与实测电流 I c (390 A ) 误差相 差很小, 且与电网实际运行方式相符。 5. 2 电压变化
融冰试验前, 按图 1 接线, 先对线路充分放电, 再拆除短路接地线。 采用异频、 工频法分别对线路 (单相) 工频阻抗参数进行测试〔2〕。 3. 3 导线温度测试
用红外线测温仪测试设备与导线温度变化 (新 关变站内融冰母线温度测试)。
4 测试结果
2006 年 2 月 20 日, 某地区供电局组织专业技 术人员按试验方案, 在现场进行了试验和测试, 具 体情况如下。 4. 1 录波记录
试验时 10 kV 母线三相相电压、零序电压、312 C 相电流见图 2; 短路时的电压电流相位图见图 3, 有效值及相角见表 1。
c. 试验中 10 kV 母线电压及 312 电流
d. 试验结束时 10 kV 母线电压及 312 电流
图 2 试验电压电流波形
a. 试验前 10 kV 母线电压 b. 试验开始 10 kV 母线电压及 312 电流
目前, 35 kV 短线路 (10 km 左右) 较为普遍, 为了解决这类短线路末端三相短路电流大、 设备难 以承受和线路温升较快不易掌握的难题, 根据现场 实际, 提出了采用线路每相阻抗串联后两相分别于 不同点接地, 以大地作为通路, 以形成两相接地短 路, 为线路提供融冰电流的方案。
2 试验方案
为进一步保证安全性, 规定反向应答每次为 1 B yte, 且其B it7 无效, 即其范围为 0～ 127, 同时对于连续 的反向应答装置将自动屏蔽除第 1 个报文外的其它 报文。
e. 应用层标识的实现 ①装置对每条单向链路保留 1 个 8Byte 以内 的应用层标识, 由装置参数设置程序写入。 ②每条链路的每个数据报文前 8Byte 必须为
2. 1 试验接线图 由于 35 kV 新铺线 (L GJ - 120) 只有12. 385
km , 在对线路融冰时, 如果采用线路末端三相短路 的办法, 短路电流较大, 如果采用线路末端两相短 路, 尽管电流会减小, 但另一相无法实现融冰要求, 显然行不通。经研究, 决定将三相串联最末端接地, 电源侧另一相直接接地, 用大地作通路, 形成两相 不同地点接地短路, 且由 1 号主变单独供短路电源, 如图 1 所示。
a. 网络协议 (传输层) 的选择 选用 TCP 协议, 以保证其通信可靠性。如因原 来程序采用 U D P 协议通信等历史原因, 可以继续 采用U D P, 但须注意反向U D P 的应用层确认将被 禁止, 导致应用层的不可靠性。 b. 基于 SO CKT 编程 程序开发时应基于最基本的 TCP 协议进行, 禁 止所有 SQL H T T P FT P EM A IL 等方式访问。 c. 通信程序客户端都应该是位于内侧 ( , 区) , 所有的服务程序都在外侧 ( 区)。 d. 反向应用层确认的限制按照国调要求隔离 装置的反向应答不能超过 8 B yte 数据, 装置物理隔 离机制确保该通道宽度的限制及大数据包的重组。
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A相 B相 B相
25 27 30 35 38 40 40 25 27 30 35 38 40 40 25 27 30 35 38 40 40
4. 3 线路阻抗 (测试数据见表 3)
表 3 线路工频参数测试数据表
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测试参数
理论参数 工频法 异频法
电 阻
10. 03 11. 53 10. 67
电 抗
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装置只会使用配置给它的NA T 地址。 6. 3 隔离装置对实时通信的影响 6. 3. 1 实时通信模式
采用 TCP (或U D P) 协议, 按照标准规约或约 定格式, 由内、 外网厂家直接编程进行通信。 将外 网设为客户端, 内网设为服务器端。 6. 3. 2 实时通信编程
经 计 算, 短 路 试 验 时 综 合 线 路 阻 抗 Z 2 为 U bc (9 950 V ) 与 I c (390 A ) 之比, 即为 25. 5 8 , U bc 相 角为 334°, 比 I c 超前 57°, 按此计算线路综合电阻 R 2 为 13. 88 8 , 线路综合电抗L 2 为 21. 39 8 , 比理论估 算值、 实测值都要大。 这些更加证实了考虑有关因 素的正确性。 5. 4 保护定值
124. 62V
1. 93A 277. 5°
第3组
93. 11V 95. 7°
18. 00V 311. 3°
85. 30V 167. 5°
122. 90V
1. 92A 285. 1°
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4. 2 温度测量 环 境 温 度 11℃, 天 气 阴 天, 测 试 开 始 时 间
3 测试方法
3. 1 电压电流大小及波形测试 a. 测试仪器: PR - 2200 便携式波形记录仪、三
相钳型相位表。 b. 测试目的: 记录新关变 10 kV 溶冰 (B , C 两
相短路) 母线相电压及 312 线路短路电流的 (大小及相
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安全与综合
位) 变化情况, 校核设置参数的准确性, 为制订融冰方 案、 故障分析和保护整定计算提供可靠依据。
c. 方法: 将 PR - 2200 波形记录仪电压回路接新 关变 10 kV 母线 TV 二次三相相电压、开口三角电压, 电流回路串入 312A , C 相 TA 二次保护回路 (B 相无 TA ) ; TA 变比: 1 000 5, TV 变比: 10 0. 1, 分别测 “投入前”、“投入时”、“短路中”、“退出时”各 1 次数 据。 3. 2 线路阻抗参数测试
1 引 言
2005 年春节前后, 湖南电网遭受了罕见的冰冻 灾害, 经受了有史以来最严竣考验, 先后发生了电 力线路冰闪跳闸、 倒塔断线事故。 在各方的共同努 力下, 事故得到了有效控制, 尤其是继电保护和安 全自动装置起到了重要作用, 最终没有引起电网瓦 解〔1〕。 从这次经验总结来看, 如何切实落实融冰措 施, 保证继电保护的正确性至关重要。
6 结 论
短线路融冰采用三相串联后利用大地作回路, 形成两相接地短路, 此法可降低短路电流, 便于线 路温升控制, 而不影响融冰效果, 不影响对外供电。 经过现场试验, 此法安全可靠、 简单易行、 有广泛 的推广应用价值。
值得注意的是: a. 短路电流计算应考虑地网、大 地回路、 接地点接触电阻、 甚至要考虑地网电抗的 影响; b. 融冰线路过电流保护按不小于经常运行方 式下短路电流整定。
安全与综合
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短线路融冰方法及分析
唐海军1, 雷冬云2 (1. 湖南常德电业局, 湖南 常德 415000; 2. 湖南省电力安装公司, 湖南 衡阳 421002)
摘 要: 为实施电网中短线路融冰, 检验融冰方案有关参数设置的正确性, 介绍了将三 相串联、以大地做回路形成两相短路实现线路融冰的新方法。通过在某 35kV 短线路上进 行现场试验, 测试线路温升、 工频参数、 短路电流电压, 并与理论计算值比较, 分析了 理论与实践存在差别的原因, 提出了融冰方案中短路计算应考虑的因素和继电保护定值 应做相应调整等建议。 验证了该方法的正确性和实用性。 关键词: 防冻融冰; 短线路; 现场试验; 计算方法 中图分类号: TM 726 文献标识码: A 文章编号: 100820198 (2006) 0620026204
收稿日期: 2006207231
图 1 现场试验系统接线简图
2. 2 设置参数及整定值 按三相阻抗串联, 不考虑接地电阻及地网电阻,
则 有: ZL = 10. 03 + j14. 53 = 17. 66 (8 ) , I k = 566 (A ) ,W k = 3. 21 + j4. 65 (M V A ) , L GJ - 120 融冰时间 T 1 = 16. 5m in, T 2 = 22m in。新关变 312 保 护整定值: TA 变比 1 000 5; 过电流: 4 A , 0. 5 s; 电 流速断: 4 A , 0 s。
图 3 Fra Baidu bibliotek压电流相位关系
表 1 试验中 3 组电压电流数据
电压 相角
组 号
A
B
C
零序电压
C 相电流 相角
第1组
90. 80V 5. 15°
20. 66V 82. 64V 221. 30° 79. 10°
121. 54V
1. 95A 195. 0°
第2组
91. 81V 86. 85°
19. 82V 84. 10V 302. 60° 160. 30°