电力系统区域性变电站故障解列装置原理与仿真分析

【摘 要】 分析了故障解列装置的原理，在PSCAD下搭建了仿真模型，通过仿真，验证了有效性。

【关键词】 故障解列 原理 PSCAD 仿真

随着国民经济的快速发展，电网建设规模发展很快，越来越多的小水电、余热发电、热电项目上马，机组容量相对也越来越大，接入35kV、10kV公用线路上或直接接入终端变电站的35kV、10kV母线上。在大电源系统侧主送电源线路发生瞬时性故障情况下，由于接入终端变电站中、低压侧的小电源作用于变电站高压母线，使得系统侧检无压重合闸条件无法满足，不能可靠重合，因此必须采取措施加以避免[1]。

1 故障解列装置简介

某110kV变电站系统接线如图1所示，1DL开关安装有线路保护，110kV线路压变安装于线路A相，作为终端变电站的进线开关2DL未安装有线路保护，#1 主变中性点不接地运行，#1主变中性点无零序过流保护及零序间隙过流保护。

1.1 装设必要性

（1）当110kV线路发生瞬时性单相接地故障时，灵敏段保护动作跳开1DL开关，系统与小电源解列运行，中性点电压发生偏移。目前系统中采用的多为分级绝缘的变压器，中性点绝缘水平较低，当中性点电压升高后往往容易将变压器中性点绝缘损坏，因此系统发生接地故障后必须尽快切除小电源。如图1所示。

（2）当110kV线路B（或C）相发生瞬时性单相接地故障，1DL开关跳开后，110kV变电站中性点电压发生偏移，A、C（或A、B）相电压升高，使220kV变电站的110kV线路的A相线路电压抬高，若此电压高于1DL开关重合闸的检无压定值时，将使1DL开关的检无压重合失败。当110kV线路发生BC相故障，1DL开关跳开后，小电源将在某110kV变电站的110kV母线A相上产生一个比较高的残压，接近于健全电压，往往会高于1DL开关重合闸的检无压定值，将使1DL开关的检无压重合失败。

为了防止上述情况的发生，非常有必要在110kV变电站的110kV母线上装设故障解列装置，当110kV线路发生瞬时性相间或单相接地故障时，故障解列装置动作跳开小电源4DL开关并闭锁重合闸，使220kV变电站1DL开关检无压重合能可靠动作。

1.2 故障解列装置原理分析

故障解列装置接入110kV变电站的高压母线电压UA、UB、UC、3U0、UN，系统发生单相接地故障时，母线上产生较高的零序电压；发生相间故障时，故障相母线电压会降低。为了满足各种故障类型情况下都能可靠动作切除小电源，故障解列装置应具有低电压动作、零序过电压动作功能，要求线电压低于低压整定值，或者外加零序电压3U0高于零序过压整定值并且自产零序电压高于8V时，开放解列功能。

2 仿真验证

根据以上原理分析，在PSCAD下搭建了故障解列装置的详细模型，并对图1所示系统在不同故障下是否装设故障解列装置进行仿真对比分析，验证了其有效性。

2.1 单相接地故障

（1）A相接地。0.505s时刻发生A相接地故障，故障持续时间为0.1s，保护于0.515s时刻跳开电源侧开关1DL。由于A相发生接地故障，电压降低，因此无论是否装设故障解列装置，1DL开关的重合闸检无压均能成功，经延时后，1DL重合闸，恢复正常供电。

（2）B（C）相接地。0.505s时刻发生B（C）相接地故障，故障持续时间为0.1s，保护于0.515s时刻跳开电源侧开关1DL。由于未装设故障解列装置，小电源开关4DL处于合闸状态，重合闸检无压失败，1DL开关未能实现重合闸，110kV变电站由小电源带负荷，处于小系统运行状态。

装设故障解列装置后，小电源开关4DL跳开，110kV变电站失压，重合闸检无压成功，1DL实现重合闸，110kV变电站恢复系统供电。

2.2 相间故障

0.505s时刻发生BC相间故障，故障持续时间为0.1s，保护于0.515s时刻跳开电源侧开关1DL。由于未装设故障解列装置，小电源开关4DL处于合闸状态，重合闸检无压失败，1DL开关未能实现重合闸，110kV变电站由小电源带负荷，处于小系统运行状态。

装设故障解列装置后，小电源开关4DL跳开，110kV变电站失压，重合闸检无压成功，1DL开关实现重合闸，110kV变电站恢复系统供电。如图2所示。

3 结语

本文分析了故障解列装置的原理，根据原理搭建了仿真模型，通过仿真，验证了各种故障下故障解列装置均能可靠动作，解列小电源，从而保证了电源侧开关的重合闸，提高了供电可靠性。

参考文献：

[l]杜浩良，等.故障解列装置应用原理的探讨[J].继电器，2008.2.

[2]陈松林，等.微机故障解列装置[J].电力自动化装备，2000.2.

[3]杜浩良，等.对一起故障解列装置拒动的分析与判据完善[J].浙江电力，2008.1.

[4]王均华.故障解列装置功能分析及其TA极性接法的探讨[J].电力科学与工程，2011.9.