35kV不接地系統(tǒng)兩次發(fā)展故障原因分析及解決方案

謝浩　李小虎　靳智嵩

摘 要： 通過對某110kV變電站35kV不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地進而經兩次發(fā)展為復雜故障導致主變差動保護跳閘的故障進行分析，提出大容量電機負荷在系統(tǒng)發(fā)生故障時的影響及相關解決方案，有效保證35kV系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

關鍵詞：發(fā)展故障；電機負荷；主變差動保護

引言

電力系統(tǒng)配電網在電力網中起到分配電能的重要作用，是給城市里各個配電站和各類用電負荷供給電源的通道[1]。由于電動機的特性，在電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，就應考慮在實際情況下電動機是否仍然作為負荷來使用，還是由于短路的影響，電動機此時不再是作為負荷，而是作為一個電源向短路點提供短路電流的問題[2]。由此可能對故障的發(fā)展造成影響。

1.現(xiàn)場保護配置及事故過程

1.1 系統(tǒng)運行方式

故障前XX110kV變電站雙母線接線，兩條110kV進線均來自同一220kV變電站。兩臺YNynd11接線主變，3號主變35kV側無母線且僅313線一條出線負荷，即313斷路器既是線路斷路器又是3號主變35kV側斷路器，所帶負荷為水泥廠電動機負荷；10kV側沒有引出線，實際當做兩繞組變壓器使用。3號主變容量31.5MVA，313斷路器故障前負荷電流為425A，損失負荷25.9MkW。

3.電動機負荷反饋故障電流特征

對于電動機反饋短路電流而言，較為關注其沖擊電流、周期分量初值電流、以及直流分量電流。通過分析表明，電動機反饋短路電流呈如下特性：

3.1電動機反饋短路電流衰減速度隨容量增大而減慢。

隨著電動機容量的增大，其次暫態(tài)電抗XD減小、時間常數(shù) TD增大。XD、TD的變化將導致電動機反饋的沖擊電流ip增大并且衰減較慢。對于小容量電動機而言，其定子繞組端點三相短路反饋電流的峰值較小，經歷3～4個周波左右的時間即衰減完畢；大容量電動機的反饋電流峰值較大，需經歷6～8 個周波左右的時間，其反饋電流逐漸衰減[5]。

3.2 考慮磁路飽和特性導致反饋短路電流增大。

為降低感應電動機的空載電流和提高電機的功率，氣隙應盡可能小。在電動機反饋短路電流的計算中，基本假設忽略磁路飽和的影響，這樣的假設對于中小型電動機而言是符合實際情況的。對于大容量電動機，當電流瞬時值較大，部分漏磁被迫穿過漏磁路的鐵芯部分閉合，從而使磁路飽和，飽和后的電動機次暫態(tài)電抗XD電抗比未飽和時小得多。電動機短路反饋電流的周期分量初值與次暫態(tài)電抗成反比。因而，次暫態(tài)電抗的減小將造成電流的增大。對于較大容量的電動機，考慮磁路飽和特性會導致計算的反饋電流增大[5]。

3.3 并非所有電動機均提供短路電流。

感應電動機作為主要的電力系統(tǒng)負荷，其使用功能各不相同，接入系統(tǒng)的電壓等級也有所不同。對于大型工業(yè)負荷，電動機多接入10kV；對于商業(yè)、民用負荷，電動機多接入400V。當系統(tǒng)中主網的某條線路發(fā)生三相短路故障后，配電網電壓的變化要經具體計算才可求得。當短路瞬間，如馬達與短路點之間的電氣距離較近，電動機處于發(fā)電機狀態(tài)，可視為附加電源，向短路點反饋短路電流；反之，如馬達與短路點之間的電氣距離較遠，仍處于電動機狀態(tài)，不向系統(tǒng)反饋短路電流[5]。

4. 問題分析及處理

隨著鋼鐵產能的增加，越來越多的大容量異步電動機在鋼鐵廠投運，大容量異步電動機在發(fā)生三相對稱短路時，其反饋的短路電流與系給的短路電流疊加，其反饋沖擊電流會對供電系統(tǒng)中配電設備的動穩(wěn)定等參數(shù)產生影響， 其反饋開斷電流會對斷路器額定短路開斷電流產生影響。[6]

4.1配置縱聯(lián)差動保護，聯(lián)絡線兩側能同時快速切除線路故障，保證全線速動，需同時配置電流保護做后備保護。[7]

4.2容性電流超過20A的10kV或超過10A的35kV（應為3-10kV電纜線路）不接地系統(tǒng)，應裝設有自動跟蹤補償功能的消弧線圈，防止單相接地發(fā)展成相間短路。[8]

4.3大容量異步電動機反饋的次暫態(tài)電流數(shù)值較大因此在選擇電氣設備時不僅應 考慮反饋電流對力穩(wěn)定的影響還應考慮對開斷電流和熱穩(wěn)定的影響。[9]

參考文獻：

[1]胡紹勇.配電網自動化技術的應用[J].中國新技術新產品，2009（23）：158.

[2]電機學[M].武漢：華中科技大學出版社，2005：20-70 .

[3]金鳳閣，辜承林，陳喬夫，熊永前.短路電流的計算和大容量電動機對其沖擊值的影響[J].高科技與產業(yè)化，2008（7）：80.

[4]RCS-978CD_X_說明書_國內中文_國內標準版_X_R1.02_（ZL_TXZZ0163.1208）

[5] 劉楠，張彥濤，秦曉輝，馬世英，唐曉駿.感應電動機負荷對短路電流影響機理研究.電網技術.

[6]高壓大容量電動機對斷路器開斷電流的影響.

[7]小電源并網35kV城市配電網保護及安全自動裝置配置.

[8]預防110-500kV變壓器（電抗器）事故措施.

[9] 康家義.大容量異步電動機的短路反饋電流.

作者簡介：

謝浩（1984-），男，漢，河北省廊坊市，工程師，主要從事電力系統(tǒng)繼電保護調試及檢修工作。

李小虎（1985-），男，漢，河北省廊坊市，工程師，主要從事電力系統(tǒng)繼電保護調試及檢修工作。

靳智嵩（1987-），男，漢，河北省廊坊市，工程師，主要從事電力系統(tǒng)繼電保護調試及檢修工作。