一起10kV配电网合环倒电引起线路跳闸的事故分析

江２０１１年５月　苏电机工程　第３０卷第３期　１５　Ｊｉａｎｇｓｕ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　・　嵌降诊颧与检修燕略毒・　一起１０　ｋＶ配电网合环倒电引起线路跳闸的事故分析　胡宏波　，孟清谱　，刘高飞　，邵腾飞　，赵小迪　（１．徐州供电公司，江苏徐州２２１００５；２．国华徐州发电有限公司，江苏徐州２２１１３５）　摘　要：随着配电网的发展以及当前对供电可靠性的要求越来越高，合环倒电成为提高供电可靠性的有力手段。在合　环过程中，电网中可能产生极大的环流，将直接影响电网的安全稳定。通过一起合环倒电引起线路跳闸事故，对环流产　生的原因及影响因素进行分析，提出减小环流的措施，对配网安全可靠运行有一定的指导意义。　关键词：配电网：合环倒电：环流　中图分类号：ＴＭ７２７　文献标志码：Ｂ　文章编号：１００９～０６６５（２０１１）０３—００１５—０４　当前配电网多采用双向供电和多电源供电模　式。当停电检修或者故障时，通过合环操作。实现不　停电转移负荷．提高了供电可靠性和配网运行的经　１事故经过　正常运行方式下，１１０　ｋＶ石桥变１号、２号主变　分别由秦石７２５线、贺石７１５线供电，３５ｋＶ，１０ｋＶ　均分列运行。２２０　ｋＶ贺村变１０　ｋＶ分列运行，如图１　所示　贺村　济性．而合环倒电也是配网调度正常操作和事故处　理中最为关键的环节之一　合环过程中会产生合环　电流．如果电流过大会造成保护误动引起事故　石桥　秦石７２５线　贺石７１５线　贺石７１７线　　，７ｌ５Ａ　７１５Ｂ　负荷　３５　ｋＶ　一１１０　ｋＶ一　＿［二二　３０１　　Ｉ３ｏｏ　负荷　ｌＯＯ　３０２　１２８　Ｕ　贺桥线　ｍ　ｋＶ上　Ｉ　ｌ　１０４　负荷＋　１４　贺桥线　＋负荷　Ｖ－－－ｑ为开关合位：■■为开关分位：　图１石桥变和贺村变主接线　２０１０年３月１７　Ｅｔ，贺村ｌ号主变检修，负荷均　由２号主变供电（１０　ｋＶ母联１００开关运行．１０１开　关冷备用）。运方安排石桥３５　ｋＶ负荷全部倒由２主　变供电．１０　ｋＶ负荷全部倒由１号主变供电（３００和　开关；００：５６石桥试送１２８开关，成功。　询问现场得知石桥变１２８开关故障电流为９６０　Ａ。超过其过流三段保护定值９００　Ａ，因此导致１２８　开关跳闸　４ｏ８０　？　篓　。　。　２配电网合环倒电分析　地调告知贺村２号主变有失电可能，要求做好贺　……………。　．村１０　ｋＶ负荷全部倒出准备。配调按照《市区电网检　修及异常运行方式安排》．由石桥１０　ｋＶ贺桥线返送　贺村１０　ｋＶ母线。具体操作过程如下：００：４４停用贺　村贺桥线１０４开关重合闸：００：４７合上贺桥线ｌ４开　关：００：４８石桥１２８开关过流三段保护动作跳闸，重　所谓配电网合环倒电，就是通过操作相应的联　络开关（如变电所１０　ｋＶ出线开关或线路柱上开关、　开闭所、环网柜开关等），实现将１条或几条线路负　荷由另１条线路不停电带供的方式。在合环过程中，　配电网中可能产生极大的环流，下面对影响环流大　合闸不成功：００：５４配调下令拉开贺村贺桥线１０４　———一　小的因素进行分析。简化的合环计算模型［１　如图２　所示，该模型将参与合环的变电所简化为高压侧母　ｌ６　江苏　电机工程　线、变电所主变压器、低压侧母线、合环线路及联络　开关的典型合环情况．分析中的公式推导均为复数　即ｄ／￣＝Ｏ时的功率．由表达式可知．此功率与环网的　对称性有关。由单一环网功率分布的计算过程可知．　运算。　１号　主变　倾　压一　压　一俱　　Ｊ＝１　　图２合环计算模型　图中，　，　为参与合环的两母线电压；　，　为合环线路负荷（这里将合环线路上的所有负荷集　中到一点）；Ｓ　，Ｓ　为其他线路负荷；Ｋ为联络开关　（合环点）。　图２可看作一两端电压大小不等、相位不同的　两端供电网络．如图３所示　此网络又可等值于回　路电压不为零的单一环网．如图４所示　２　五　图３两端供电网络等值电路　４　图４等值环式网络等值电路　图中，Ｓ。，Ｓｂ为流过节点１，２的功率；Ｓ　，Ｓ　为节　点３，４的运算负荷（已知）；Ｚ１　，　，　为为线路阻　抗；ｄ　为节点ｌ，２的电压差。　此回路电压不为零的单一环网中功率分布为［引：　｝　｝　￥　～　～　Ｓａ＝　（Ｚ　３４＋ｚ　２４）Ｓ３＋ｚ　２４Ｓ４．　ｄＵ　。　｛　Ｚｌ３＋Ｚ　３４＋Ｚ　２４　Ｚ１３＋Ｚ　３４＋Ｚ　２４　｝　｛　～　～　Ｓｂ＝　（Ｚ　３４＋ｚ　ｌ３）ｓ４＋ｚ　ｌ３Ｓ３　ｄＵ　（２）　Ｚ１３＋Ｚ　３４＋Ｚ　２４　Ｚｌ３＋Ｚ　３４＋Ｚ　２４　其中，　为系统额定电压。可见，两端电压不　等的供电网络中，各线段中流通的功率可看作是２　个功率分量的叠加，其一为两端电压相等时的功率．　其中不仅进行了一系列简化．而且涉及等值电源功　率、等值负荷功率等概念．因此，此功率值的大小还　与系统电源点与合环点构成的网络结构．即合环开　关两侧变电站１０　ｋＶ母线对系统的短路阻抗有关　另一功率则取决于两端电压差值ｄ　和环路总阻抗　ｚ∑＝ｚｌ。＋　＋Ｚ２　，此功率称为循环功率，如图４以Ｓ　表示。　的方向与　的取向有关，若取ｄ　一　，则　Ｓｃ由廿Ｊ　ｌ流向节点２时为正；反之，若取ｄ　＝　一　，则　Ｓ　由节点．２流向节点ｌ时为正。以上求出的环网中　流通的功率，除以环网阻抗，即可以得到环网中流过　的电流　综上所述．１０　ｋＶ配电网合环电流与下列因素　有关：　（１）合环开关两侧变电站１０　ｋＶ母线电压差　如果两侧变电站１０　ｋＶ母线对系统短路阻抗差别不　大。且两侧１０　ｋＶ母线所带负荷相当．该环流可用两　变电站１０　ｋＶ母线电压差除以合环线路阻抗得出近　似值［　。　（２）合环开关两侧变电站１０　ｋＶ母线对系统短　路阻抗不同产生环流　配网合环与输电网络密切相　关，即使合环开关两侧变电站１０　ｋＶ母线电压相同．　整个电磁环网较大时也将产生较大环流　（３）环网的对称性　由环网功率表达式中第一　项可知，该值与合环开关两侧变电站１０　ｋＶ母线所　带负荷、合环线路阻抗的对称性有关　３徐州市区配电网合环倒电分析　配电网进行合环操作时．合环线路的两侧电源　一般处于分列运行状态．但其上一级电源（或者更上　级电源）一定是并列运行的　徐州地区２２０　ｋＶ变电　站都是并列运行的　３．１配电网合环方式　一般地．配电网合环的方式可分为如下３种．如　图５所示，图中Ａ．　，Ｃ分别为合环点　２２０ｋＶ　Ｇ　４　荷　曰　壶荷　图５配网合环方式　胡宏波等：一起１０ｋＶ配电网合环倒电引起线路跳闸的事故分析　１７　４：不同变电站１０　ｋＶ母线出线问合环，且上级　电源分属于２个２２０　ｋＶ站．即　号、２号主变２２０　秦石７２５线路供电．而２２０　ｋＶ秦洪变与贺村变分属　于２个２２０　ｋＶ系统．仅在５００　ｋＶ网络中属于１个　ｋＶ　１个系统　这种情况下环网较大．此时即使参与　合环的１０　ｋＶ母线电压相等．合环电流也较大　Ｂ：不同变电站１０ｋＶ母线出线间合环。但其上　级电源为同一２２０　ｋＶ变电站出线．即２号、３号主　变２２０ｋＶ　１个电源。此种情况环网较小，２号、３号　段母线电压差较小时．合环电流也较小　Ｃ：同一母线出线间合环，此时环网最小，相同　系统．此时．石桥贺桥线与贺村贺桥线合环网络较　大．其所在母线对系统短路阻抗相差较大．这就使得　合环电流增大．从而导致开关跳闸事故　４．２实例验证　４．２．１系统短路阻抗不同　从以上分析可知．此事故因合环线路所在母线　对系统短路阻抗相差过大而导致。同样地，１　１０　ｋＶ　条件下合环电流也最小　徐州地区任庄、三堡２个５００　ｋＶ变电站将地区　电网分为两大区．２２０　ｋＶ吴桥变投运后．将上述２　个区域电网连接起来．至此整个徐州地区的２２０　ｋＶ　站成为１个系统　３．２配电网合环规定　徐州市区配网调度规程中关于１０　ｋＶ线路合环　的规定如下　（１）参与合环的线路必须相位相同，操作前应　考虑合环点两侧的电压差和相角差．必须确保合环　后各环路潮流的变化不超过继电保护、系统稳定和　设备容量等方面的限额　（２）同一２２０　ｋＶ变电站（２２０　ｋＶ母联开关运　行或主变由同一母线供电）所供１１０　ｋＶ变１０　ｋＶ出　线进行合环倒电操作时可不作特殊调整　（３）其他情况１０　ｋＶ线路进行合环倒电前，应　停用线路一侧开关重合闸：　①线路首端（末端）停电时，宜停用停电线路侧　开关重合闸：　②线路中间段停电时，应优先考虑停用操作方　便端开关重合闸（如有人值守或操作班驻守变电站、　具备重合闸远程投切功能的变电站）：　③优先考虑停用系统短路阻抗较小一侧开关　重合闸　因此．合环前．不仅要通过ＳＣＡＤＡ系统比较两　母线电压值是否在合环允许范围内．还要和地区调　度联系，询问上级电源是否为１个系统或１个电源．　然后采取相应措施　４事故分析及实例验证　４．１事故分析　正常运行方式下．石桥２号主变由贺石７１５线　路供电．与贺村２号主变同属于２２０　ｋＶ贺村变电　源．故石桥贺桥线与贺村贺桥线合环倒电时，环网较　小．也即两合环线路所在母线对系统短路阻抗差别　较小．由上述理论分析可知，此时合环电流也较小。　上述事故前系统运行方式下，石桥１号主变由　花园变进线电源分别为１　１０　ｋＶ九花７３９线、秦花　７２８线，而２２０　ｋＶ九里山变、秦洪变分属于不同区　域．即花园变２台主变５００ｋＶ　１个系统．此站１０ｋＶ　两母线出线进行合环时．即使两母线电压相等．合环　电流也很大．也曾出现过开关跳闸的案例　为此．可　通过改变系统运行方式来减小合环电流．即先将１０　ｋＶ方式改为并列运行后．再进行两段母线出线间的　合环操作，因环网变小，合环瞬间电流也减小。　１１０ｋＶ彭场变２台主变５００ｋＶ　１个系统．两段　１０　ｋＶ母线出线间合环倒电时．电流也较大　目前　２２０　ｋＶ吴桥变投运后．上述问题已不复存在　不同　环网情况下．１１０　ｋＶ彭场变两段１０　ｋＶ母线出线合　环时电流的变化情况如表ｌ所示　可以看出．合环线　路所在母线电压差值相差较小的情况下．环网较大　时合环电流也较大　这就说明．１０　ｋｖ配电网合环与　输电网的结构密切相关．在实际工作中．不仅要熟悉　配电网络．对整个地区电网的结构也需明确。　表１系统短路阻抗相差较大时合环电流变化　４．２．２电压差不同　环网大小不变、所在母线电压差不同的情况下．　１０　ｋＶ吴农线与西段一线合环的情况如表２所示　可见．２２０ｋＶ同一系统的条件下．同样的２条线路　合环．当合环线路所在母线电压相差较大时．合环电　流也较大　表２电压差不同情况下的合环　合环线路　江苏　电机工程　应当注意的是．合环线路所在母线的相序和相　位相同是合环的必要条件。２２０　ｋＶ九里山变电站　６结束语　通过一起配电网合环倒电引起线路跳闸事故．　１０　ｋＶ母线相序与其他变电站相差达３０。．尽管其　１０　ｋＶ出线与其他变电站有联络关系．也只能进行　停电倒电。　分析研究了影响配电网合环电流大小的因素．并通　过实例进行验证　下一步工作是充分利用Ｏｐｅｎ３０００　强大的数据实时显示、分析、计算功能，将其与配网　ＰＭＩＳ相结合．开发研究配电网合环电流在线计算　５预防措施　为避免合环操作时出现过大电流．导致环路继　电器动作跳闸，在实际１＿作中可采取以下措施：　ｆ　１）保证参与合环的变电站１０　ｋＶ母线相序和　相位相同：　软件．这将对配网安全可靠运行发挥更大的作用。　参考文献：　［１］叶清华．配电网合环操作的研究及专家系统的应用［Ｄ］．南　京：东南大学，２００３．　（２）尽量满足合环点两侧电压值相同，可通过　投退无功补偿装置或调解主变分接头等来实现：　ｆ３）参与合环的两变电站ｌ０　ｋＶ母线对系统短　路阻抗相差不宜过大．采用改变运行方式来实现：　（４）合环两侧负荷之和不能超过两侧开关额　［２］陈珩．电力系统稳态分析［Ｍ］．北京：中国电力出版社，１９９５．　［３］李江华．浅析１０　ｋＶ配网合环产生环流的原因及预防措施　［Ｊ］．电网技术．２００６．３０（８）：１９９－２０１．　作者简介：　胡宏波（１９８３一），女，江苏徐州人，硕士，从事配网调度运行丁作；　盂清谱（１９８２一），男，湖北荆州人，本科，从事送电线路运行工作；　刘高￣（１９７２一），男，安徽固镇人，本科，从事发电设备点检工作；　定负荷，否则即使条件满足也不能互相替代：　（５）停用一侧线路重合闸：　（６）对合环电流较大的线路进行操作时．需待　有关操作人员到现场后才可操作　邵腾ｑ￣（１９８１一），男，江苏徐州人，本科，从事送电线路运行工作；　赵小迪（１９８３一），女，江苏徐州人，本科，从事变压器检修试验工　作　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　Ｌｉｎｅ　Ｔｒｉｐ　Ｆａｕｌｔ　Ｃａｕｓｅｄ　ｂｙ　Ｃｌｏｓｅｄ　Ｌｏｏｐ　Ｐｏｕｒ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙ　ｏｆ　１　１０　ｋＶ　Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　Ｎｅｔｗｏｒｋ　ＨＵ　Ｈｏｎｇ—ｂｏ　，ＭＥＮＧ　Ｑｉｎｇ－ｐｕ　，ＬＩＵ　Ｇａｏ—ｆｅｉ　，ＳＨＡＯ　Ｔｅｎｇ—ｆｅｉ　，ＺＨＡＯ　Ｘｉａｏ—ｄｉ　（１．Ｘｕｚｈｏｕ　Ｐｏｗｅｒ　Ｓｕｐｐｌｙ　Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｘｕｚｈｏｕ　２２１００５，Ｃｈｉｎａ；　２．Ｇｕｏｈｕａ　Ｘｕｚｈｏｕ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｐｏｗｅｒ　Ｃｏ．Ｌｔｄ．，Ｘｕｚｈｏｕ　２２１　１３５，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ，ｔｈｅ　ｐｏｗｅｒ　ｓｙｓｔｅｍ　ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ　ｉｓ　ｒｅｑｕｉｒｅｄ　ｍｏｒｅ　ｈｉｇｈｌｙ．Ｃｌｏｓｅｄ　ｌｏｏｐ　ｐｏｕｒ　ｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙ　ｉｓ　ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ　ｉｎ　ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ　ｐｏｗｅｒ　ｓｕｐｐｌｙ　ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ．Ｄｕｒｉｎｇ　ｔｈｅ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｏｆ　ｃｌｏｓｉｎｇ　ｌｏｏｐ，ｇｒｅａｔ　ｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ　ｆｌｏｗ　ｍａｙ　ｅｍｅｒｇｅｄ　ｉｎ　ｐｏｗｅｒ　ｇｒｉｄ　ｗｈｉｃｈ　ｍａｙ　ｄｉｒｅｃｔｌｙ　ａｆｆｅｃｔ　ｔｈｅ　ｓｅｃｕｒｉｙ　ａｎｄ　ｓｔａｂｉｔｌｉｙ　ｔｏｆｐｏｗｅｒ　ｒｉｇｄ．Ｆｏｒ　ａ　ｌｉｎｅ　ｔｒｉｐ　ｆａｕｌｔ　ｃａｕｓｅｄ　ｂｙ　ｃｌｏｓｅｄ　ｌｏｏｐ　ｐｏｕｒ　ｅｌｅｃｔｒｉｃｉｙ，ｔｔｈｅ　ｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ　ｃａｕｓｅｓ　ａｎｄ　ｉｎｆｌｕｅｎｔｉａｌ　ｆａｃｔｏｒｓ　ａｒｅ　ａｎａｌｙｚｅｄ．Ａｎｄ　ｍｅａｓｕｒｅｓ　ｏｆ　ｒｅｄｕｃｉｎｇ　ｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ　ａｒｅ　ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ，ｗｈｉｃｈ　ｉｓ　ｄｉｒｅｃｔｉｖｅ　ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ　ｆｏｒ　ｓａｆｅｔｙ　ａｎｄ　ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ　ｏｆｐｏｗｅｒ　ｓｙｓｔｅｍ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｎｅｔｗｏｒｋ；ｃｌｏｓｅｄ　ｌｏｏｐ　ｐｏｕｒ　ｅｌｅｃｔｉｒｃｉｔｙ；ｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ　ｌｆｏｗ　（上接第１４页）　Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｄ　Ｄｅｆｅｎｓｅ　Ｓｙｓｔｅｍ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｗｈｏｌｅ　Ｐｒｏｃｅｓｓ　ｏｆ　Ｐｏｗｅｒ　Ｓｙｓｔｅｍ　Ｓｅｃｕｒｉｔｙ　ａｎｄ　Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ　ＺＨＥＮＧ　Ｌｉａｎｇ　，ＬＩ　Ｂｉ－ｊｕｎ２，ＺＨＯＵ　Ｘｉａ２　（１．Ｓｏｕｔｈｅａｓｔ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｙ，Ｎａｎｊｔｉｎｇ　２１００９６，Ｃｈｉｎａ；　２．Ｓｔａｔｅ　Ｇｒｉｄ　Ｅｌｅｃｔｉｒｃ　Ｐｏｗｅｒ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｎａｎｊｉｎｇ　２１０００３，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｗｈｏｌｅ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｄ　ｄｅｆｅｎｓｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ｏｆｐｏｗｅｒ　ｓｙｓｔｅｍ　ｓｅｃｕｒｉｔｙ　ａｎｄ　ｓｔａｂｉｌｉｔｙ　ｉｓ　ｐｕｔ　ｆｏｒｗａｒｄ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｏｖｅｒａｌｌ　ｆａｍｅｗｏ￣ａｎｄ　ｓｙｓｔｅｍ　ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ　ｓｙｓｔｅｍ　ａｒｅ　ａｌｓｏ　ｄｅｓｉｇｎｅｄ．Ｔａｋｅ　ｔｈｅ　ｆｏｕｒ－ｇｒａｄｅ　ｗａｒｎｉｎｇ　ａｎｄ　ｐｒｅｖｅｎｔｉｖｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｙｓｔｅｍ　ｏｆ　Ｈｅｎａｎ　ｐｏｗｅｒ　ｇｒｉｄ　ｓｅｃｕｒｉｙ　ｔａｎｄ　ｓｔａｂｉｌｉｔｙ　ｆｏｒ　ｅｘａｍｐｌｅ，ｔｈｅ　ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ　ａｎｄ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｄ　ｄｅｆｅｎｓｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ａｒｅ　ｅｘｐｏｕｎｄｅｄ　ｄｕｒｉｎｇ　ｔｈｅ　ｗｈｏｌｅ　ｐｒｏｃｅｓｓ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ　ｐｏｗｅｒ　ｇｒｉｄ　ｒｅｐａｉｒ　ｐｌａｎ　ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ，ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　ｍｏｄｅ　ｃｈｅｃｋｉｎｇ，　ｓｃｈｅｄｕｌｎｇ　ｏｐｅｒａｔｉｉｏｎ　ａｎｄ　ｓｃｈｅｄｕｌｎｇ　ｒｅａｌｉ—ｔｉｍｅ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｋｅｙ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ　ｄｕｒｉｎｇ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ａｎｄ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ａｒｅ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｄ　ｄｅｆｅｎｓｅ；ｗｈｏｌｅ　ｐｒｏｃｅｓｓ；ｐｏｗｅｒ　ｓｙｓｔｅｍ