企业自备电源并网后变电站内继电保护相关问题分析

2013-03-19陈少伟李志雷

电气技术 2013年10期

陈少伟李志雷

（1. 北京市电力公司朝阳供电公司，北京 100102；2. 河北省电力公司邯郸供电公司，河北邯郸 056035）

随着社会经济的发展，许多大型厂矿企业开始拥有自备电源，这些电源发电除自用外，有时还通过10kV或35kV馈线向主电网系统倒送电能，给电网的安全稳定运行和继电保护配置、整定带来了诸多问题，特别是直接在110kV变电站低压侧并网的方式对系统的影响更大。为了保证主电网系统的供电可靠性，本文对企业自备电源在变电站低压侧并网接线方式下运行存在的问题进行了分析，并优化了企业自备电源并网后变电站内继电保护配置方案。

1 企业自备电源并网的方式

图1所示为一所110kV变电站的一次系统接线图，其正常运行方式为110kV供电源一主一备，两台主变并列运行，35kV母线分列运行，10kV母线并列运行，断路器的位置状态1QF、2QF、3QF、4QF在合位，11QF在合位，12QF在分位。

本文所分析的企业自备电源并网方式是通过110kV终端变电站的低压侧（35kV）进行并网，且选择在35kV母线上接入。

图1 企业自备电源在110kV变电站并网的典型接线图

2 企业自备电源并网需考虑的问题

2.1 对供电可靠性的影响

目前，为提高用户的供电可靠性，一般变电站的供电线路都配有自动重合闸或备用电源线路，企业自备电源的接入势必影响重合闸的正确重合或备用电源自投的正确动作。在企业自备电源保护配置时必须考虑与其他保护或自动装置的配合，以避免影响供电的可靠性。

2.2 对变电站内主变的影响

在中性点直接接地系统中，为了使整个电网的零序阻抗在各种运行方式下保持不变，并保证整个电力系统的接地短路电流水平，必须限制变电站变压器中性点接地的数量和容量。而企业自备电源一般接入的为终端变电站，根据系统的运行方式及零序阻抗网络图的要求，需考虑终端变电站的主变为中性点不接地或经放电间隙接地的运行方式。企业自备电源的接入必须考虑与变电站内主变保护的配合问题，以防止系统产生的过电压对不接地运行或经放电间隙运行的变压器产生危害。

3 企业自备电源接入主电网系统的保护配置分析

3.1 并网联络线保护配置分析

并网变电站与企业自备电源之间的联络线，即图1中的线路（8QF－9QF）一般很短，作为新线路，为能够实现保护配合及系统的稳定运行，线路（8QF－9QF）一般在施工同时敷设通信线路，因此断路器8QF、9QF可以配置光纤电流差动保护，快速无延时的切除线路5QF－6QF上的故障，同时以两段（方向）过流保护作为后备。重合闸一般停用。

由于企业自备电源所在的系统变电站，正常多由主电网系统供给一部分负荷，以满足地区功率的平衡，故在联络中断后，将使地区系统出现功率缺额。在有功功率缺乏时，表现为频率下降；当无功功率缺乏时，将造成电压下降。因此，在变电站侧断路器8QF处装设低频率、低电压解列装置。低频解列：一般整定48～48.5Hz，带0.3～1s的时限；低压解列：一般整定（65～75）%Ue，动作时间与电压动作范围内故障时的快速保护相配合，一般取1～2s。在企业自备电源并网的变电站，需考虑功率过剩，引起过频与过压，也装设过频、过压解列保护。同时考虑到企业自备电源系统与电网之间的失步运行状态，也需装设振荡（失步）解列装置。总之为保证联络线处电能质量严重不合格时，切除企业自备电源对主电网系统的影响，同时也保障企业自备电源机组的安全。

3.2 并网变电站主变与企业自备电源的保护配合

当主系统故障线路小电源侧无保护（2QF处），或虽有保护投入但灵敏度不足而保护不能动作跳开故障线路时，对小电源侧主变中性点不接地的网络，将形成中性点不接地系统，如图l所示，在F1点发生故障单相接地故障，1QF处保护动作，跳开1QF，而2QF未跳，将造成变电站主变中性点电压升高，对主变的绝缘构成威胁，特别是对半绝缘变压器威胁更大。对装设零序电压及中性点间隙零序电流保护的变压器，应第一时限动作切企业自备电源，防止主变中性点过压，保护主变的安全；第二时限动作切母联，第三时限动作切主变三侧开关。第一时限动作切企业自备电源，也将为重合闸或备自投提供正确动作的条件。

另外还要考虑与主变后备保护的配合问题，如在图1中的F3处发生故障，开关10QF发生拒动，这时，就需要靠主变后备动作切除故障，如果主变后备保护不先切除企业自备电源，主变后备保护动作切除主变35kV主进开关5QF，若企业自备电源侧的后备保护9QF不动作将不能切除故障点，持续向故障点供故障电流。所以在主变后备整定计算中，依据保护的主后备保护配置，主变后备保护第一时限动作切母联，第二时限动作切企业自备电源，第三时限切主变三侧开关，使保护的配置更加合理、安全。

3.3 并网变电站重合闸或备自投与小电源的保护配合

一般的终端110kV变电站，在负荷侧（如在2QF、12QF处）不装设110kV线路保护。若靠重合闸提高供电可靠性的变电站，如在图1中F1处发生故障，那么企业自备电源的并入，将不利于故障点的自动熄弧及终端变电站的同期并网，使重合闸不能满足动作条件，降低供电的可靠性。若终端变电站有二条供电线路，一主一备，如图1所示，正常运行方式下，供电源1供电，供电源2热备用，靠备自投来提高供电可靠性。如在F1处发生故障，备自投正确的动作顺序为跳开2QF，合上12QF，使变电站迅速恢复供电，而企业自备电源的并入，在110kV母线上的反充电，使110kV母线上有残压，将使备自投不能满足动作条件，备自投拒动，降低供电的可靠性。在企业自备电源容量较小的情况下，当在F1处发生故障，可以由装设在8QF处的解列装置动作来切除企业自备电源。但当企业自备电源容量较大，需在负荷110kV侧装设线路保护，当F1处发生故障时，快速的切除小电源，以使重合闸及备自投装置能满足动作条件，快速恢复供电。