一起光伏电站设备三相短路对电网稳定运行的影响

一起光伏电站设备三相短路对电网稳定运行的影响

陈小明伏海龙马江峰

（国网和田供电公司新疆和田市848000）

摘要：介绍了一起光伏电站站内设备发生三相短路故障时，由于光伏电站站内线路未配置光纤差动保护，以及地方电网变电站与光伏电站联络线较短，导致地方电网变电站220千伏母线电压大幅下降，接近地区稳控装置动作条件，针对此次事故暴露的问题，提出了后期的防范措施。

关键词：三相短路故障；电压大幅下降；地区稳控装置

1．事故现象

2018年3月22日16时11分29秒，中电投和田光伏电站35千伏进线柜35920过流Ⅱ段保护动作跳闸，5号发电单元进线柜3585过流Ⅱ段保护动作跳闸，220千伏玉龙变220千伏母线电压大幅下降。220千伏玉龙变电站、中电投和田光伏电站一次接线图如图1、2所示。

中电投和田光伏电站由220千伏玉龙变110千伏中玉光一线接待。

图1.220千伏玉龙变一次接线图

图2.中电投和田光伏电站一次接线图

（1）35千伏进线柜35920采用的是国电南自厂家生产的PSL-646U型线路保护装置，具体保护装置动作报告如下：

保护装置动作报告

683ms过流Ⅱ段动作故障相别：ABC最大相电流：46.6A（500/5）

图3.35千伏进线柜35920保护装置动作报告

（2）5号发电单元进线柜3585采用的是国电南自厂家生产的PSL-691U型线路保护装置，具体保护装置动作报告如下：

保护装置动作报告

2018-03-2216：11：37.993

455ms过流Ⅱ段动作故障相别：ABC最大相电流：123.003A（150/5）

图4.5号发电单元进线柜3585保护装置动作报告

（3）220千伏玉龙变220千伏母线电压下降15kV，电压下降幅值记录如下（来自电网运行监视系统open3000）：

图5.220千伏玉龙变220千伏母线电压下降幅值记录

2．事故分析

2.1．中电投和田光伏电站35千伏进线柜35920、5号发电单元进线柜3585过流动作分析

事故发生后，中电投和田光伏电站运维人员对站内设备检查发现，35千伏开关柜3592电缆C相击穿、5号发电单元进线柜3585的3号箱变电缆A相击穿，从而构成不同点的相间短路，最终导致35千伏开关柜3592电缆、5号发电单元进线柜3585的3号箱变电缆形成三相短路。

经过455ms，5号发电单元进线柜3585保护装置过流Ⅱ段保护动作（由于线路太短，未配置过流一段保护），故障电流123.003A（保护定值：8.55A/0.4S，变比：150/5），满足保护动作条件，动作正确。

经过683ms，35千伏进线柜35920保护装置过流Ⅱ段保护动作（由于线路太短，未配置过流一段保护），故障电流46.6A（保护定值：11.5A/0.7S，变比：500/5），满足保护动作条件，动作正确。

2.2．220千伏玉龙变220千伏母线电压大幅下降原因分析

假设在中电投和田光伏电站35千伏母线处发生三相短路故障，通过电网继电保护整定系统计算出220千伏玉龙变220千伏母线电压为210V，与电网运行监视系统open3000采集数据基本一致；中电投和田光伏电站35千伏母线电流为4700A，35千伏进线柜35920保护装置采集一次故障电流接近。

图6.220千伏玉龙变220千伏母线电压值

图7.220千伏玉龙变35千伏母线短路电流

中电投和田光伏电站由220千伏玉龙变110千伏中玉光一线接待，110千伏中玉光一线线路长度为2公里；由35千伏进线柜35920保护装置采集一次故障电流为4660A（该短路电流已达到电网最大可提供的短路电流）。以上两点是引起220千伏玉龙变220千伏母线电

压大幅下降的根本原因。

3．暴露问题

根据220千伏玉龙变稳控装置策略，如果220千伏玉龙220千伏联络线下网功率达到150MW，并且220千伏玉龙变220千伏母线电压下降至215kV，持续2S，稳控装置动作切除地方电网部分负荷。这次故障未切除地方电网负荷的原因是220千伏玉龙变220千伏故障母线电压未达到2S，已恢复正常运行状态。

4．防范措施

4.1.要求光伏电站站内线路需完善光纤差动保护。故障发生时能够快速切除故障，避免造成220千伏变电站220千伏母线电压大幅下降，引起地方电网稳控装置动作切除负荷。

4.2.在光伏电站规划设计阶段，合理布置接入方案，尽量远离220千伏变电站。

5．结束语

如果光伏电站站内线路未配置光纤差动保护，以及与地方电网变电站联络线较短，站内设备发生三相短路故障时会引起地方电网变电站220千伏母线电压大幅下降，可能造成地区稳控装置动作，针对这一问题需在前期规划设计中采取可行性方案，避免后期给电网运行带来风险。

参考文献：

[1]电力系统短路电流计算新算法，经济日报出版社，2012.12

[2]电力系统继电保护动作实例分析，中国电力出版社，2012.12