光伏电站35kV停电线路连锁跳闸事故原因及处理措施

发布时间：2021-08-01T07:27:39.660Z 来源：《电力设备》2021年第4期 作者： 魏明涛

[导读] 又会增加连锁跳闸事故的发生率。所以有必要追溯引发此类事故的原因，制定相应的解决方案。（西电宝鸡电气有限公司 陕西省宝鸡市 721000）

摘要：近年来，在化解能源危机的过程中，我国增强了对风能、太阳能、地热能等新能源的开发与利用力度。一方面，在光伏电站建设方面，在原有存量的基础上，增强了增量规划。另一方面，通过对信息技术、自动化技术的运用，扩展了并网逆变器的使用功能，提高了电能转换效率与电能输配送效用，有利于提升整个光伏电站的全要素生产率，从而产出综合效益。本文以此为出发点，选取光伏电站35kV停电线路连锁跳闸事故原因及处理措施作为研究题目，结合某新能源光伏电站，介绍了35kV输变电系统概况，剖析了停电线路连锁跳闸事件的经过、初步处理措施、以及原因。并以此为基础，提出了几点较有针对性的处理措施。 关键词：35kV停电线路；连锁跳闸事故；原因；处理措施

与传统电站相比，新能源光伏电站具有无污染、能耗低、能源利用率高、节约资源、缓解能源危机等比较优势。现阶段，光伏电站正在朝着规模化、功能化、复杂化的方向发展。根据“十四五”规划建议提出的新基建与数字化融合发展方向看，光伏电站在新时期的发展中，将进一步提升智能化水平，向着“智慧光伏”的方向升级。由于光伏电站在并入电网过程中，会受到单体容量的影响（如大型光伏电站的单体容量相对较大），增加输配电线路数量、扩大分布式发电范围。在这这种情况下，输配电线路容易出现跳闸事故。尤其在分散化的电源结构影响下，又会增加连锁跳闸事故的发生率。所以有必要追溯引发此类事故的原因，制定相应的解决方案。 1、系统概况

以某新能源光伏电站为例，采用35kV输变电系统。该系统主要由35kV侧主变压器、35kV母线TV、35kV母线、35kV直挂式无功补偿装置，以及光伏集电线路等构成。具体情况如下：（1）光伏集电线路：；每条线路容量：10MVA；1条线路可匹配10台容量为1000kVA的光伏箱式变电器。（2）35kV母线TV：1台。（3）容量为16Mvar直挂式无功补偿装置（SVG）：1台。具体见下图1：

图1 某新能源光伏电站35kV输变电系统图 2、事故经过

在该光伏电站2020年12月15日运行过程中，根据变电站监控后台报告，发生了连锁跳闸事故。从事故经过看，发生时间在23时21分15秒，发生跳闸的光伏线路依次为6号线路（2020-12-15T23：21：15.578）、3号线路（2020-12-15T23：21：15.669）、7号线路（2020-12-15T23：21：15.670）。具体如下：（1）6号线路、3号线路、7号线动作路断路器跳闸位置分别为386过流Ⅰ段、383过流Ⅰ段、387过流Ⅰ段。（2）保护装置动作值确认结果分别为118.63A、97.61A、120.28A。（3）故障相分别为L2与L3相、L3相、L2相。（3）3条线路发生故障段的保护定值均为27.5A。 3、初步处理

该光伏电站线路跳闸时的运行方式以35kV输变电系统为准，因而在故障点检查与初步处理过程中，于2020年12月16日先将发生故障的线路转变到检修状态。然后，开展故障点检查工作。首先，检查3号线路，发现383间隔电缆、箱式变压器（10台）均无故障点，为路器下口L3相线路TA可见明显烧损，进一步检查确认其处于完全烧损状态。其次，检查6号线路，在排除无其它故障点后，确认56号、57号箱式变压器高压侧存在故障点，经细致查看，发现35kV电缆终端L2、L3相击穿。第三，检查7号线路，仅发现在66号箱式变压器高压侧存在故障点，经细致查看，发现35kV电缆终端L3相击穿。完成故障点检查后，由运维管理部门于2020年12月16日进行初步处理，主要针对故障点更换了L3相TA（3号线路）、电缆终端头（6号、7号线路）。更换后试运行结果正常，系统恢复正常。 4、原因分析

通过对事故经过的分析，发现3条线路发生跳闸事故几乎同时，具有连锁效应。按照578ms、669ms、670ms之间的时间差计算，故障间隔时间分别为91ms、1ms，均小于100ms。由此，可以确定为连锁跳闸事故。另外，线路动作之间不排除因果关系的存在。进一步分析导致此次事故的原因，确认存在TA内部绝缘击穿、高压尖端放电现象。具体分析如下：

首先，校核3号、6号、7号线路中的跳闸线路事故电流、动作时间、动作时限、线路保护定值等未发现线路保护误动作现象。

其次，对TA内部绝缘击穿情况进行分析。一方面，对变电站监控后台跳闸事故报文信息进行梳理。另一方面，对照故障点、故障录波图等进行综合分析。结果显示：（1）在3号线路中，2020-12-15T23：21：15.349时刻，零相、L3相电流先发生了故障电流突变现象，持续时间为20ms，并在发生接地故障后消失。早于6号线路的L2相与L3相。（2）在3号线路发生接地故障后，L1相与L2相（35kV母线）电压发生了升高突变现象，由此引发了6号线路跳闸。（3）3号线路故障重启时间为2020-12-15T23：21：15.430，此时，又重复了电压升高现象，从而导致了7号线路跳闸、3号线路跳闸。

第三，通过对6号故障点分析，56号箱式变压器35 kV侧L3相电缆终端头屏蔽层，受到了来自L2相电缆接线母排尖端的放电影响，引发了线路单相接地现象，进一步导致了故障跳闸。同理，7号线路66号箱式变压器中，也存在L2相对L1、L3相的放电现象，并引发了故障跳闸。深入一步对高压设备尖端放电现象进行分析，发现35kV高压开关柜中的母排直角尖端位置电场强度相对较高。导致该现象发生的原因，除了该类型的高压开关柜本身在设计方面存在相间距偏小的问题之外（国家标准规范要求为不小于300毫米，该光伏电站使用的高压开关柜相间距为250mm），还包括电缆头绝缘薄弱位置的放电问题。 5、处理措施

在初步处理之后，虽然恢复了系统正常运行。但是，为了从根本上解决光伏电站35kV停电线路连锁跳闸事故，该光伏电站制定了针对此事故的运维管理方案。一方面，对高压开关柜局部放电进行常态化检查与定期检修，一旦发现设备内部存在放电现象，则给予及时处理。另一方面，拆除光伏箱变压器35kV电缆接线母排尖端（针对发生故障的位置）、实施绝缘处理（针对未发生故障的位置）。另外，针对电缆头绝缘薄弱位置进行了绝缘加厚处理，主要通过缠绕硅橡胶自粘胶带的方式完成，缠绕层次为6层。通过初步处理与预防性处理措施的应用后，该光伏电站至今未发生停电线路连锁跳闸事故。 结束语

总之，引发光伏电站35kV停电线路连锁跳闸事故的原因相对较多，除输光伏电站本身的单体容量、线路分布、电源结构等因素外，35kV高压开关柜相间距设计不规范、绝缘性能差、放电现象频发，以及TA内部绝缘击穿等因素，也是引发事故的主要因素。因此，在实际的处理过程中，一方面，要对光伏电站进行系统性的治理，结合单体容量合理的调整线路数量。另一方面，则应该从光伏箱变压器、绝缘危害处理等方面，制定配套性的专项处理措施，并针对高压开关柜选择更为合理的间错母排方式。进而通过系统性治理与配套性治理相结合的方式，全面化解连锁跳闸事故。 参考文献

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