一起主变跳闸引起的电网小系统运行分析

一起主变跳闸引起的电网小系统运行分析

王旭升杨力思薛建国

（国网山西省电力公司运城供电公司山西运城04400）

摘要：下面对某110kV变电站主变跳闸引起的电网小系统进行运行分析，并根据此次故障引起的思考。

关键词：主变跳闸；引电网小系统；运行分析；措施

1.事故前系统运行方式分析

某110kV变电站母线接线方式为双母线，I、II母线正常为分列运行，由两台220kV变压器分别供110kVI、II母线，110kV电厂通过II母线与大系统并列。正常方式下#1主变供110kVI母线以及35kVI母线负荷；#2主变供110KVII母线以及35kVII母线负荷。：

2.事故发生经过

变电站#2主变220kV侧A相避雷器爆炸，主变差动保护动作，#2主变三侧开关跳闸；35kV备自投动作成功，35kV负荷转移至#1主变。电厂735线送110kVII母线上783、737、738开关。此时电厂#4、#5、#6机组与II母线上的3条线路形成了小系统运行（如图）

图：2号主变跳闸后小系统接线图

此后小系统频率在48.5HZ-51.5HZ之间大幅波动（协联电厂机组转速在2910-3090rpm之间波动），达到了T2变低周保护整定的48.5HZ/0.5S的动作定值。T2变所带10kV线路跳闸。

随后调度通知电厂做好小系统频率、电压调整。调整后因电压大幅下降，最低降至70%额定电压，电厂汽机振动增加，#6发电机出现强励，电厂根据现场规程要求，紧急切除#6机组，小系统频率持续波动，同时#5机组调速系统异常，小系统功率发生缺额，频率逐步下降至48.25HZ以下。T1变低周保护（48.25HZ/0.5S）动作切除10kV线路，小系统频率回升至50HZ左右波动。

调度下令拉T2变电站#2主变702开关，737开关，10kV备用自投装置均动作成功。因电厂#5机调速系统异常导致小系统频率又再次逐步下降至48.5HZ以下，导致T1变低周保护的长延时特殊轮动作（48.5HZ/20S），动作切除8条10kV线路，后小系统频率回升至49.5HZ左右波动。

调度下令拉开T1变电站#2主变702开关，10kV备用自投装置动作成功。再拉开783开关，T4变备自投动作成功。拉开电厂735开关，协联电厂孤厂运行。合上110kV旁路760开关（母联方式）。接着T1、T2、T4变10kV低周切除线路全部送电。随后电厂恢复并网。

3.系统低频动作情况分析

（1）系统低周保护配置情况

电网低频减负荷按照六个基本轮和两个附加轮（长延时特殊轮）安排。其中，基本轮分别为49.00Hz/0.5s、48.75Hz/0.5s、48.50Hz/0.5s、48.25Hz/0.5s、48.00Hz/0.5s、47.5Hz/0.5s；附加轮分别为49.00Hz/20s、48.50Hz/20s。此变电站小系统低周动作轮次为两个基本轮（48.50Hz/0.5s、48.25Hz/0.5s），外加一个附加轮（48.50Hz/20s）。

（2）低周动作后小系统频率计算分析

1）因小系统内机组调速系统失灵，故不考虑发电机调速系统作用。设地区负荷的静态调节效应系数K=3，根据负荷静态调节效应系数公式：K=ΔP％&pide;ΔF％，其中ΔP％=ΔP&pide;P、ΔF％=ΔF&pide;F。

（注：ΔP％--系统有功功率变化量的百分值；P--系统有功功率；ΔP--系统有功功率的变化量；ΔF％--系统频率变化量的百分值；F--系统频率；ΔF—系统频率的变化量）

2）T2低周保护共计切除负荷ΔP为7.96MW，小系统负荷P为71.34MW，系统频率F为48.5HZ，由负荷静态调节效应系数公式，经计算系统频率变化量ΔF=1.8HZ，此时系统频率F上升到50.3HZ。

3）统计知T4变低周保护共计切除负荷ΔP为7.34MW，此时小系统负荷P为48.83MW，频率F为48.25HZ，由负荷静态调节效应系数公式，经计算系统频率变化量ΔF=2.41HZ，此时频率F上升到50.66HZ。

4）T1变低周保护共计切除负荷ΔP为5.82MW，此时小系统负荷P为36.1MW，系统频率F为48.5HZ，由负荷静态调节效应系数公式，经计算系统频率变化量ΔF=2.6HZ，此时频率F上升到51.1HZ。

4.事故原因分析

（1）由于电厂与大系统交换功率较大，长时间向大系统送出较多有功功率，当大系统侧主变跳闸时，极易造成电厂经变电站母线串供几条负荷线路的小系统运行方式。电厂并网所在母线上783、737、738线路所供的110kV变电所，变电所均配置了备用自投装置，若线路失电均能通过自投可靠恢复供电。故小系统运行不利于电网稳定运行，对用户供电可靠性造成了较大影响，应尽量避免出现此种方式。

（2）根据省调关于地方小电厂并网管理规定要求，小电厂功率宜就地平衡，与系统交换功率尽可能小，并有足够的低频减负荷装置。由于低频减负荷方案编制时，首先考虑大系统运行时要求，其次才考虑特殊方式下小系统运行时要求。T1、T2、T4变等配置一定数量的低频减载负荷，考虑了220kV母线故障时，小系统同时带35kV母线负荷，出力比负荷小，会出现低频的最严重情况。但此次为主变故障导致的电厂带一条110kV母线上所有线路的特殊运行方式，虽然低频保护均全部正确动作，但大系统内4条正常运行线路被切除，共计损失负荷8.24MW，造成了用户的无谓停电。

（3）由于电厂调速系统异常，导致了低周保护切除部分负荷后，系统频率上升至50HZ左右后仍无法保持稳定，并持续下跌，造成了多轮次的低周保护动作。

5.事故应对措施

（1）加强电厂设备、人员管理

电厂对异常的调速系统进行改造，同时加强值班人员业务培训，编制小系统运行时的事故处理预案并开展相关应急演练。

（2）合理安排低频低压减负荷方案

开展系统内小电厂排查，对有可能形成小系统运行的地方小电厂所在供电系统运行方式进行优化，合理配置低频低压保护。

（3）提高调度运行人员事故处理能力

完善电网中可能导致小系统运行的相关220kV变电所事故处理预案，组织调度员学习掌握，加强调度员在电厂带小系统运行方面的业务培训及开展反事故演练。再遇到此类小系统运行方式时，当班调度员应首先考虑直接拉开电厂并网开关，将小系统解列，以保证对用户供电可靠性。

6.结语

调度工作的本质是保障电网供电可靠性、安全性、经济型，为用户提供高质量的电能。调度工作的根本是安全，安全需要调度员时刻保持足够的安全意识，并根据电网发展不断提升自己的技能水平。

调度员要在值班工作中，要严格遵守各项规章制度，严格监视电压质量，按时停送电，准确快速处理事故，努力提高业务水平，保障电网调度安全，为构筑地区坚强电网贡献自己的力量。