大型发电机组支接于高压线路的系统继电保护

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1、安全技术大型发电机组支接于高压线路的系统继电保护0 引言 分支线路作为一种接线方式,可以节省投资、缩短工期、施工快捷便利,在电网边缘部位、尤其在低压系统中得到应用。但其在高压电网、特殊是双侧电源分支线路或三侧电源分支线路中,由于爱护配置及定值整定难度较大,则很少采纳,在电网中心区高压线路上支接大型发电机组更是极为少见。 但是,当发电机组基建工程进度比与之配套的输变电工程建设快时,为了使发电机组早日并网发电,发挥效益,不得不实行过渡措施。我们曾实行将200MW发电机组支接于电网中心区220kV线路的接入系统方式,这种特别接线方式对继电爱护提出了很多需要讨论解决的新课题。 1 线路支接状况 支接点

2、的三侧中,一侧紧接200MW发电机组,另外两侧变电站与主电网紧密相连。支接后,电厂与两变电站间分别为17.22km和33.57km,两变电站间为50.79km。 2 三侧分支线路爱护和系统继电爱护配置 2.1距离爱护 按无助增条件下电厂与每个变电站间80%阻抗整定。经计算,分别为0.4662和0.9972,取其中最小值0.4662(二次侧值,以下同)为电厂侧距离爱护段定值,以保证选择性。 按助增条件下每个变电站侧短路、电厂侧均有足够灵敏度整定。经计算,分别得到3.4170和6.4819,取其中最大值6.4819为电厂侧距离爱护段定值,以保证灵敏度。 相邻线均配置有双套全线速动爱护,距离爱护段按

3、近后备考虑,动作时间取0.5s。 变电站侧距离爱护段整定公式同式(1),其中ZL为两个变电站间阻抗。 按无助增条件下两个变电站间80%阻抗整定。经计算,得到变电站侧距离爱护I段定值为1.4635。而两个变电站到电厂间线路阻抗分别为0.5828和1.2465,均小于1.4635,可以看出,此时距离爱护段将深化电厂升压变。但变电站到电厂间线路阻抗加升压变阻抗分别为3.7107和4.3743,若升压变故障时考虑助增因素,两个阻抗值将更大,均大于1.4635,不会深化到低压侧厂用电部分,可保证选择性。 两个变电站分别按有电厂助增条件下线路末端有足够灵敏度整定。经计算,得到2.7697和2.4834,分

4、别为两个变电站侧距离爱护段定值,并且满意灵敏度要求。 同样,距离爱护段动作时间取0.5s。 距离爱护段按上述方法保证选择性整定后,分支线三侧运行时由于助增作用将导致爱护区缩小,故应加强主爱护。 由此可看出支接线路爱护的运行特点及整定的特别性和简单性,在本线路内要考虑助增因素,时刻留意参数的选取和对应关系;还可看出电网侧变电站的助增作用大于发电机组的助增作用。 2.2零序爱护 支接运行的助增作用同样将对零序爱护产生影响;三侧运行时导致段爱护区缩小,同样要求加强主爱护。 2.3三侧高频爱护 我国的高频方向爱护,高频闭锁距离零序爱护一般采纳单频制,故障启动发信,正方向故障停信。区内故障时各侧均停信,

5、各侧跳闸;区外故障时总有一侧因反方向故障不停信,闭锁各侧爱护,均不跳闸。从基本理论来说,高频方向爱护和高频闭锁爱护可适应三侧电源分支线路,但实际上存在许多问题亟待解决。 高频通道因分支线的分流作用而增加介入衰耗。高频信号衰耗过大,有可能造成闭锁式爱护区外故障误动、允许式爱护区内故障拒动。经讨论分析,将支接点移至电厂内,在支接点两个变电站侧(仍在电厂内)各装设一组高频阻波器和耦合电容器(将高频信号仍限制在一段线路范围内),并采纳高频差接滤波器和高频差分网络组成电厂与两个变电站间三端互通桥,降低了高频通道衰耗。通过试验,又发觉高频信号衰耗与高频差分网络中电感元件接线有关,运用排列组合方法通过试验确

6、定了最佳接线。另外,选用了发信电平较高的收发信机。实行上述措施后,经实测,各端收发信机最低接收电平满意规程要求。 当两个幅值和频率相近的正弦波信号叠加时,会消失差拍现象;两个信号频率越接近,拍谷时间越长。单频制高频爱护由于两侧或三侧高频信号叠加,即会产生差拍问题,状况严峻时将造成爱护误动。对此可以实行以下措施:适当变更三侧频率(电厂侧采纳中心频率,两个变电站分别增加或削减100Hz),以尽量削减拍谷时间;收发信机采纳收信门控电路,本侧有高频信号时不接收对侧高频信号,本侧无高频信号时才接收对侧高频信号,以避开高频信号叠加;先收信10ms才开放爱护回路,此时,感受为正方向故障的爱护开头停信,避开了

7、反方向故障侧送来的高频信号与本侧高频信号叠加;微机爱护收信信号消逝,开放爱护回路延时8ms,躲开差拍造成的闭锁信号缺口,以防误动。运行实践证明,上述措施是有效的。 由于系统阻抗很小,分支线路太短,在不同运行方式下,助增作用变化较大,高频闭锁距离零序爱护不但整定简单,而且存在爱护安装处背后故障时误动的可能性,该分支线主爱护采纳了双套LFP-901型高频方向爱护,运行期间既无误动,也无拒动。 2.4短路、非全相运行的影响和要求 三侧间线路短路或两个变电站母线短路,发电机出口残压约为45%60%额定电压,要求快速切除故障。 发变机组不允许非全相运行。 2.5其他爱护停信和断路器位置停信 根据技术规程

8、要求,对于分支线路高频爱护,母线爱护动作不应停信,以免线路两个对侧跳闸,从而维持两个对侧间的运行。这无疑是正确的。但该分支线路支接有大型发电机组,线路又很短,从保障机组平安考虑,必需快速切除全线故障及分支线三端的母线故障和发电机组故障。因此,两变电站侧分别接入母线爱护和失灵爱护停信,电厂侧接入发电机组爱护停信,三侧都接入断路器位置停信,以便断路器失灵及断路器与电流互感器之间短路时由线路对侧爱护快速切除故障,并兼有远方跳闸功能。 2.6跳闸与重合闸 电厂侧须三相跳闸,不重合,以免造成负序或重合于故障而对发电机组产生不利影响。 当发变组爱护动作时,通过高频停信使变电站侧跳单相或三相。变电站侧若投自

9、动重合闸,同时电厂侧断路器失灵时,将对发变组造成第2次故障电流冲击,对机组平安运行不利。因此,变电站侧也不投重合闸。为了避开单跳不重合造成非全相运行,变电站侧同样三相跳闸。 2.7三侧运行与两侧运行 由于新机组运行期间难免有这样那样的问题,停机次数较多,而两个变电站间为电网的重要联络线,不允许长期停运。 三侧运行或一变电站侧断开时,对爱护的要求如上所述。断开侧的爱护及收发信机退出运行,以免线路内部故障时由于远方启信闭锁爱护而导致拒动。 当发变机组停运时,两个变电站侧投分相跳闸、单相重合闸。电厂侧爱护及收发信机退出运行,两侧三相不全都爱护动作时间躲过单相重合闸整定。 3 爱护方案实施效果 三侧高

10、频爱护经过2年多的运行,曾经受20多次区外故障(其中2次转换性故障)考验,没有误动过。在频繁的倒闸操作中,三侧爱护也没有消失过特别状况。 某次,发电机转子过流爱护动作,其一路命令跳开升压变220kV侧断路器,一路信号作用于高频停信。由于断路器B相晚断开约40ms,电网通过电厂升压变中性点接地系统产生60ms零序电流,这是类似于单相接地的一段暂态过程。尽管如此,高频爱护均启动发信,并精确快速地捕获到了方向,电厂侧为反方向,两个变电站侧为正方向。其中:一侧3Io为1.56A,超过零序停信定值1A,两套爱护都停信;另一侧3Io为1A,为停信临界值,一套爱护停信,另一套爱护未停信。因此,一套爱护因三侧

11、停信而跳闸,说明分支线内部故障时三侧爱护可快速切除故障;另一套因一侧未停信而被闭锁,说明高频通道衰耗满意要求,区外故障时,爱护不会误动。这次大事有力地印证了爱护配置的正确性。 4 结语 对应于配套工程建成投运,由于三端支接线路高频爱护胜利运行,使得该大型发电机组提前2年多平安发电供热,尽早缓解了电力和供热紧急局面,并制造了8亿元左右经济效益和显著的社会效益。 由于三端支接线路高频爱护的胜利运行,解决了支接线路任一处故障有选择的快速切除问题,也解决了发电机组故障或变电站母线故障、同时断路器失灵时线路对侧快速切除故障问题,保障了发电机组及电网的平安运行。这一技术为大型发电机组支接于高压线路继电爱护的配置与运行探究积累了阅历。 第 5 页 共 5 页