继电保护与母差停用的系统暂态稳定性

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1、继电保护与母差停用的系统暂态稳定性【摘要】通过对河北南网许营变电站220kV母线故障系统稳定性的分析计算，提出了适时调整继电保护动作行为，以提高枢纽变电站无母差保护时系统运行稳定性的措施，并对母差保护校验工作和系统运行的安排提出了建议。在以220kV电压等级运行的变电站中，其主接线多采用双母线带旁路母线的接线方式。按照《继电保护和安全自动装置技术规程》的规定，可只配置单套母差保护。为了保证保护装置的正常运行，《继电保护和电网安全自动装置检验条例》中明确规定，所有保护装置均应在3～5年进行一次全部校验。母

2、差保护的校检应按规定周期进行，校验期间母差保护将停用几天时间，被保护母线在这几天之内失去了母线保护。在电力系统中，位于重要位置的枢纽变电站在失去母差保护时，一旦发生母线故障均存在暂态稳定问题，因为此时的母线故障要靠本变电站所有出线的对侧延时段保护动作跳闸，把故障点从系统中隔离出来。故障切除慢是造成系统失稳的原因之一；原因之二则是枢纽变电站从系统中隔离出来势必引起电网结构发生较大变化，产生较为严重的负荷转移。如何保证系统在这种情况下的稳定运行，则需负责电网运行管理的技术人员进行大量的分析计算，以求寻找到有

3、效的措施。1电力系统暂态稳定的要求及判据同步运行稳定性、频率稳定性和电压稳定性是电力系统运行中必须同时满足的稳定性要求。失去同步运行稳定性的后果是系统发生振荡，引起系统中枢点电压、输电设备中的电流和电压大幅度地周期性波动，电力系统因不能继续向负荷正常供电而不能继续运行，可能造成大面积停电；失去频率稳定性的后果是发生频率崩溃，引起系统全停电；而失去电压稳定性的后果则是系统的电压崩溃，使受影响的地区停电。目前，我国对保持暂态稳定的要求分三个层次：(1)对较轻而又常见的故障，例如多回220kV线路中的一回发生

4、单相永久故障，经重合后永跳，不但要求保持扰动后的系统稳定，还要求保持对用户的不间断供电。(2)对网络薄弱条件的故障，例如系统单回联络线的故障，要求扰动后系统稳定，但允许损失部分负荷。(3)对于严重的单一故障，即三相短路故障，仍强调要求保持扰动后的系统稳定，但允许采取各种可行的措施。《电力系统安全稳定导则》中，把母线单相接地故障(不重合)的扰动明确地列入了允许损失部分负荷，但必须保持电力系统稳定的条款中。暂态稳定的判据是：电网遭受每一次大扰动(如短路、重合于故障、切除线路或机组等)后，引起电力系统机组之间

5、的相对角度增大，在经过第一个角度最大值后作同步的衰减振荡，系统中枢点电压逐渐恢复。2许营变电站正常运行时的母线故障系统稳定性许营变电站在河北南网中位于南北联络的枢纽位置，邯郸和邢台地区的电力均需通过三条邢石北送线路经许营变电站送入石家庄地区。电网接线示意见图1。许营220kV母线正常运行方式为241、243、244、247和213开关上Ⅰ号母线，242、245、246和214开关上Ⅱ号母线。当系统无检修，许营220kV母线正常方式，控制邢石三条线断面潮流不超过40万kW，许营母线发生三相短路，母差保护动

6、作并在0.15s内有选择地切除故障母线，系统可保持稳定运行。当系统无检修，许营220kV母线为单母线方式时，母线发生单相接地短路或两相短路，母差保护正确动作切除故障，系统仍可保持稳定运行。而母线发生三相短路故障时，母差保护动作在0.15s内切除故障母线，系统将失去稳定。故障及其被切除后网络结构的变化，使负荷在各发电机组间重新分配，邢石北送断面潮流全部转移到定蠡线和蠡章线上。定蠡线和蠡章线的潮流正常为由保定地区向沧州地区供电，许营站母线发生三相短路全停后，定蠡线和蠡章线的潮流倒向，并出现潮流方向往复变化的

7、振荡。3许营变电站220kV母差保护停用时的母线故障系统稳定性由于阶段式保护的零秒保护段按躲过本线的对端母线整定，线路的高频保护只在线路内部故障时才起作用，而母线在其保护范围之外。因此，220kV母差保护停用时，母线故障要靠本变电站所有出线的对侧延时段保护动作跳闸。对许营变电站而言，要靠许常Ⅰ、Ⅱ线常山侧、铜许Ⅰ、Ⅱ线铜冶侧、范许线羊范侧、许里线王里侧及王许线王段侧的延时段保护动作切除故障。系统为无检修正常运行方式下，许营母线故障时，其出线对端有规定灵敏度的保护段动作时间见表1。在上安和衡水电厂1号机检

8、修邢石断面潮流为38万k，灵敏度不小于1.5；线路长50～200km，灵敏度不小于1.4；线路长度超过200km，灵敏度不小于1.3。b.出线与非故障母线相连时，过流元件定值还必须在母联跳开后可靠返回。一般返回系数不低于0.85。c.延时元件的定值应考虑与母联开关的定值配合，较其增加一可靠的时间级差。延时还不能大于系统稳定要求的故障切除时间。根据上述原则，结合正常方式的短路计算结果，整定出了临时零序保护定值，列于表2中。从临时定值与原有定值