带小电源变电站中故障解列装置的配置和应用

带小电源变电站中故障解列装置的配置和应用

王黎敏陈晨梅宏

王黎敏陈晨梅宏

（温州供电公司浙江温州325000）

摘要：小水电资源开发利用不仅对地方经济建设和社会发展有一定的促进作用，也给地区电网提供了一定的电源支撑点。然而小水电与公共负荷同线并网运行造成的供电可靠性下降问题也不容忽视。本文研究配置故障解列装置来改善供电可靠性，提升社会经济效益，并对该装置的一些运行注意事项进行了分析，供相关专业人员参考使用。

关键词：水电资源；继电保护；故障解列；运行分析

引言

水电资源开发利用是我国现代化建设和可持续发展的重要内容之一。小水电资源开发利用不仅对地方经济建设和社会发展有一定的促进作用，也给电网提供了一定的电源支撑点。在紧急情况下，如台风灾害天气给大电网运行造成重大破坏时，调度部门甚至能通过小水电的黑启动，逐渐恢复部分电网的运行，给人们生活生产带来巨大的社会经济效益。

但是小水电装机容量较小，经济效益方面考虑一般不选择专线上网，往往与公用负荷并线上网。而山区水电线路故障率较高，尤其雷雨季节频繁跳闸，大大影响到公共负荷的供电可靠性。因此，合理配置带小电源变电站的保护装置，区别对待小电源线路和公共负荷线路，能改善供电可靠性，提升社会经济效益。

这里针对110kV电网带地区小电源变电站的保护配置和运行状况进行简单分析，提出改善方法，供相关人员在设计和配置上做参考，进一步提高小电源变电站的供电可靠性和经济性。

1故障解列装置应用之前的带地区小电源变电站的保护配置和动作分析

在推广应用故障解列装置之前，带地区小电源变电站并网110kV线路一般都按双侧电源线路配置路保护，即变电站和大系统之间的线路两侧均配置线路保护，保护出口跳开本线路开关。线路的重合闸按解列方式配置，即系统侧重合闸检无压重合，小电源侧重合闸退出。

这样的配置，当线路发生瞬时性故障时一般两侧保护均会跳开开关，在大系统侧检线路无压重合后，线路可恢复带电，但变电站侧不重合。而线路故障中瞬时性故障占比较高，尤其雷雨季节。这样的配置最大的问题在于即使系统侧重合成功也只是重合于空充线路，不能马上恢复对变电站负荷的供电。而调度操作上需先将变电站各中低压出线改为热备状态，待本侧线路开关操作合上后再将各分路改运行，整体操作过程一般需要几十分钟，失电时间较长，对一些重要用户将造成不可忽略的停电影响。

显然，需要寻求更合理的保护配置，最快恢复对负荷的供电，降低维护成本，且对已运行变电站改造工作量少，可大大提高负荷的供电可靠性。

2装设故障解列装置后保护动作分析

在带地区小电源变电站高压侧母线装设故障解列装置，可较好解决上述问题。专用故障解列装置具有相间低电压以及零序过电压解列功能，能正确反映母线相间电压以及零序电压的变化，并动作解列于并网运行的地方小电厂线路。

装设了故障解列装置后，可不再装设线路保护。在联网线路瞬时故障时，大系统侧线路保护跳开，小电源侧故障解列装置低电压或零序过压保护启动跳开变电站所有地方电源开关，保留纯负荷线路。当大系统侧线路重合闸检无压重合成功，马上可以恢复变电站主变和负荷线路的供电，失电时间仅仅为故障切除的1~2秒钟，不影响生活生产用电。调度运行操作上省却很多步骤，简便安全，经济效益明显。

3故障解列装置动作原理

3.1低压解列保护原理：

低压保护，用于故障原因引起系统低压时的解列要求。低压元件必须要经曾经有压判别，即上电后最小线电压要大于30伏（持续1秒），低压元件返回后，也要曾经有压，才能再次动作。低压解列还配有PT断线闭锁功能，可经控制字投退。

低压解列的方式[1]：三个线电压中任意一个小于低压定值，均可使低压解列动作。因小电源潮流不稳定，存在倒送系统情况，不建议经电流判据。

3.2零序过压解列动作原理：

零序过压解列，可灵敏反应接地短路等不对称故障。

当“零序过压经母线自产零序电压闭锁”[1]投入时，仅当折算后的自产零序大于4伏，且外接零序电压大于定值时才动作。

不接地系统的零序过压保护应停用，避免单相接地误动。

必须说明的是，所有与电压相关的保护，都要考虑PT断线（电压二次回路断线）带来保护误动的可能。装置都应有完善的PT断线判据，引入线路电压和外接3UO电压进行辅助判断。

3.3PT断线判据[2]：

比较完善和合理的PT断线判据应该包含以下逻辑：

3.3.1零序电压判据

当选择中性点不接地系统时[1]（零序PT二次额定为33V），判据为：

∣（UA+UB+UC）/√3-3UO∣≥4V；

U0SUM>8V；

其中U0SUM=（UA+UB+UC）/√3

3U0<8V；

当选择中性点接地系统时（零序PT二次额定为100V），判据为：

∣（UA+UB+UC）×√3-3UO∣≥8V；

U0SUM>8V；

其中U0SUM=（UA+UB+UC）×√3

3U0<8V；

3.3.2失压判据

三相电压均小于0.3UN，且线路电压UX大于0.7ULN判为PT断线

以上两个判据满足任一个，装置延时判别为PT断线。判为PT断线后，若电压恢复，不再满足以上条件，则瞬时返回。若“PTDX闭锁低压”投入，则PT断线报警后闭锁低压解列。

显然，PT断线判别对低压、零序过压解列能否正确动作起至关重要的作用。为了逻辑完善，装置必须引入线路电压和外接3U0电压。

4故障解列装置优点分析和注意事项

4.1优点分析

装设了故障解列装置后，可取消高压侧线路保护的配置，不会造成增加设备的投资。

因故障解列装置还不能实现电压切换，必须按高压侧母线段数配置，每段母线配置一套。正常运行方式时，每套故障解列装置都应投入运行。

在瞬时性故障时，能大大提高纯负荷线路的供电可靠性和减少调度操作，提升社会效益和安全效益。

4.2注意事项

必须注意以下几点：

4.2.1防止误动问题

为了防止PT断线时低压解列的误动，装置必须引入线路电压UX，同时为了防止误发PT断线和闭锁低压保护，装置还必须引入外接3U0电压，特别注意中性点接地方式的整定。

不可否认，在一些变电站因按国网典型设计标准配置中无线路压变时，装置无法引入线路电压UX，在二次回路失压时可能误动的情况。调度运行部门应可依据对侧大系统保护动作情况来判别是否误动。

4.2.2故障解列装置出口问题

每套保护装置均应出口跳所有小电源线路，而不是各自母线和主变所接小电源线路。以免其中一套装置因故退出运行时，另一套装置不能切除全部小电源，造成对侧重合不成功。在运行上，最好能按并列或分裂的运行方式，区别每套装置全部出口所有小电源线路和分别出口各自段小电源线路的情况，以达到最经济运行的目的。

4.2.3地区小电源线路的接入系统方式

为了提升故障解列的效益，应理清公共负荷尤其重要负荷线路和地区小电源线路，合理安排地区小电源的接入系统方式。地区小电源最好能汇集上网，尽量少占用变电站线路接口资源。不应就近接入公共线路。变电站的重要负荷线路，更不应接入小电源。

结论

综上所述，在带小电源的变电站配置故障解列装置，加以严密的闭锁逻辑，改变一贯的线路保护配置，配合更加合理的小电源接入方式，不仅可以自动恢复对负荷的供电，有效提高负荷的供电可靠性，还可以简化保护配置，降低保护配置和维护成本。尤其是在雷季和台风期间，尽快的恢复供电可以起到不可估计的经济和社会效益。

本文对各相关部门合理开发利用小水电、合理安排小电源接入系统方式、合理配置保护装置，提供一定的专业支撑，从而提升电网经济效益和安全效益，提升社会效益。

参考文献：

[1]南瑞继保.RCS9658C故障解列装置技术和使用说明书，2012.