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一起500kV接地故障暂态特征和继电保护动作行为分析(1)

北极星电力网技术频道    作者:胡卫东,王凤岭,柏峰,夏毅,宋巍,赵淑珍   2012/6/11 15:25:51   

摘要:介绍了在复杂电网中,一起500 kV 超高压长输电线路永久性单相接地故障后暂态过程,结合继电保护动作报告及故障录波图,分析并推断了故障的发展过程,从谐波含量、各序分量和三相电压不平衡度等角度分析了故障发生后至故障点未切除前系统的电能质量,对继电保护装置在故障情况下的动作正确性进行了详尽的分析,对其防范措施进行了探讨。

0 引言

随着特高压试验示范工程顺利投产及投产后华北电网的安全平稳运行,必将以特高压电网建设为契机,推进各级电网协调发展,促进大型煤电、风电基地建设,实现更大范围的资源优化配置,从而为我们提供了新的机遇和挑战。值得一提的是特高压试验示范工程投运后华北和华中电网实现了同步电网互联,东北、华北异步直流联网,不远的将来华北将和西北电网异步互联,其中一个电网发生故障,相连电网都会受到影响,所以为减少电网波动,对继电保护装置动作的选择、快速、灵敏、可靠性提出了新的考验。

华北电网所辖的房山500 kV 变电站于1980 年开始基建,1984 年6 月24 日建成发电,是北京电网的500 kV 枢纽站,控制方式为当地有人监控值班。其中,1986 年06 月21 日大(山西大同第二发电厂)房(北京房山500 kV 变电站)一线升压500 kV运行,输电线路全长约290 km[1]。

1 事故经过及保护动作情况

1.1 事故经过

2008 年11 月16 日10 时56 分38 秒, 500 kV 大房一线距房山侧约287 km 处发生一起永久性A 相接地故障。故障前其电气主接线图及运行方式见图1。

图 1 电气主接线和运行方式

1.2 保护配置及动作情况介绍

大房一线配置的两套线路保护分别为GE 公司生产的L90 纵联电流差动保护和日本三菱公司生产的MCD-H2 纵联电流差动保护及GE 公司生产的ALPS 后备保护[2],5012、5013 断路器均配置一套南京南瑞继保有限公司生产的LFP-921B 断路器保护,重合闸投单重方式,5012 断路器先重。故障发生后,L90 纵联电流差动保护动作,MCD-H2 纵联电流差动保护动作, 5012 、5013 断路器保护LFP-921B 跟跳A 相,5012 重合闸动作,重合于故障,5012、5013 断路器三相分开[3]。保护具体动作情况见表1~表4。

2 接地故障暂态特征及保护动作行为分析

2.1 接地故障暂态特征

限于篇幅,本文仅提供故障发生后1 s时间内故障元件的暂态过程分析,暂态波形如图2~图6。本文提供数据均为二次值,CVT变比为500 kV/100 V,CT变比为2 500/1A。分析图2可知大房一线线路侧A相故障电压降到45.62 V,此时系统不平衡电压为82.49 V,其中二次、五次谐波相对含量最高,三相电压不平衡度小于0.5%。分析图3可知大房一线A、B、C、3I0二次、五次谐波含量比较高。在故障状态下,三相电流不平衡度不超过1.7%,在允许范围。受二次谐波影响C相电流波形发生畸变比较严重。分析图4、图5、图6可以看出大房一线线路电抗电压、电流,中性点小电抗电流均含较高的非周期分量,导致相应电压、电流波形偏向时间轴一侧。

来源:电力系统保护与控制
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