大型發(fā)電機(jī)組支接于高壓線路的系統(tǒng)繼電保護(hù)

大型發(fā)電機(jī)組支接于高壓線路的系統(tǒng)繼電保護(hù)

0引言

分支線路作為一種接線方式，可以節(jié)約投資、縮短工期、施工快

捷方便，在電網(wǎng)邊緣部位、尤其在低壓系統(tǒng)中得到應(yīng)用。但其在高壓

電網(wǎng)、特別是雙側(cè)電源分支線路或三側(cè)電源分支線路中，由于保護(hù)配

置及定值整定難度較大，則很少采納，在電網(wǎng)中心區(qū)高壓線路上支接

大型發(fā)電機(jī)組更是極為少見(jiàn)。

但是，當(dāng)發(fā)電機(jī)組基建工程進(jìn)度比與之配套的輸變電工程建設(shè)快

時(shí)，為了使發(fā)電機(jī)組早日并網(wǎng)發(fā)電，發(fā)揮效益，不得不采用過(guò)渡措施。

我們?cè)捎脤?00MW發(fā)電機(jī)組支接于電網(wǎng)中心區(qū)220kV線路的接入系

統(tǒng)方式，這種特別接線方式對(duì)繼電保護(hù)提出了許多需要研究解決的新

課題。

1線路支接狀況

支接點(diǎn)的三側(cè)中，一側(cè)緊接2OOMW發(fā)電機(jī)組，另外兩側(cè)變電站與

主電網(wǎng)緊密相連。又接后，電廠與兩變電站間分別為17.22km和

33.57km,兩變電站間為50.79km。

2三側(cè)分支線路保護(hù)和系統(tǒng)繼電保護(hù)配置

QQQ（二次側(cè)值，以下同）為電廠側(cè)距離保護(hù)I段定值，以保證選擇

性。

。QQ為電廠側(cè)距離保護(hù)H段定值，以保證靈敏度。

相鄰線均配置有雙套全線速動(dòng)保護(hù)，距離保護(hù)n段按近后備合計(jì),

動(dòng)作時(shí)間取0.5So

變電站側(cè)距離保護(hù)I段整定公式同式（1）,其中ZL為兩個(gè)變電站

間阻抗。

。QQ可以看出，此時(shí)距離保護(hù)IQ。不會(huì)深入到低壓側(cè)廠用

電部分，可保證選擇性。

。Q,分別為兩個(gè)變電站側(cè)距離保護(hù)H段定值，并且滿足靈敏度要求。

同樣，距離保護(hù)n段動(dòng)作時(shí)間取0.5so

距離保護(hù)I段按上述方法保證選擇性整定后，分支線三側(cè)運(yùn)行時(shí)

由于助增作用將導(dǎo)致保護(hù)區(qū)縮小，故應(yīng)強(qiáng)化主保護(hù)。

由此可看出支接線路保護(hù)的運(yùn)行特點(diǎn)及整定的特別性和復(fù)雜性，

在本線路內(nèi)要合計(jì)助增因素，隨時(shí)注意參數(shù)的選取和對(duì)應(yīng)關(guān)系；還可

看出電網(wǎng)側(cè)變電站的助增作用大于發(fā)電機(jī)組的助增作用。

支接運(yùn)行的助增作用同樣將對(duì)零序保護(hù)產(chǎn)生影響；三側(cè)運(yùn)行時(shí)導(dǎo)

致I段保護(hù)區(qū)縮小，同樣要求強(qiáng)化主保護(hù)。

我國(guó)的高頻方向保護(hù)，高頻閉鎖距離零序保護(hù)一般采納單頻制，

故障啟動(dòng)發(fā)信，正方向故障停信。區(qū)內(nèi)故障時(shí)各側(cè)均停信，各側(cè)跳閘；

區(qū)外故障時(shí)總有一側(cè)因反方向故障不停信，閉鎖各側(cè)保護(hù)，均不跳閘。

從基本理論來(lái)說(shuō)，高頻方向保護(hù)和高頻閉鎖保護(hù)可適應(yīng)三側(cè)電源分支

線路,但實(shí)際上存在很多問(wèn)題亟待解決。

高頻通道因分又線的分流作用而增加介入衰耗。高頻信號(hào)衰耗過(guò)

大，有可能造成閉鎖式保護(hù)區(qū)外故障誤動(dòng)、同意式保護(hù)區(qū)內(nèi)故障拒動(dòng)。

經(jīng)研究分析,將支接點(diǎn)移至電廠內(nèi)，在支接點(diǎn)兩個(gè)變電站側(cè)（仍在電廠

內(nèi)）各裝設(shè)一組高頻阻波器和耦合電容器（將高頻信號(hào)仍限制在一段

線路范圍內(nèi)），并采納高頻差接濾波器和高頻差分網(wǎng)絡(luò)組成電廠與兩

個(gè)變電站間三端互通橋，降低了高頻通道衰耗。通過(guò)試驗(yàn)，又發(fā)現(xiàn)高頻

信號(hào)衰耗與高頻差分網(wǎng)絡(luò)中電感元件接線有關(guān),運(yùn)用排列組合方法通

過(guò)試驗(yàn)確定了最正確接線。另外,選用了發(fā)信電平較高的收發(fā)信機(jī)。

采用上述措施后，經(jīng)實(shí)測(cè)，各端收發(fā)信機(jī)最低接收電平滿足規(guī)程要求。

當(dāng)兩個(gè)幅值和頻率相近的正弦波信號(hào)疊加時(shí)，會(huì)出現(xiàn)差拍現(xiàn)象；

兩個(gè)信號(hào)頻率越接近，拍谷時(shí)間越長(zhǎng)。單頻制高頻保護(hù)由于兩側(cè)或三

側(cè)高頻信號(hào)疊加，即會(huì)產(chǎn)生差拍問(wèn)題，狀況嚴(yán)重時(shí)將造成保護(hù)誤動(dòng)。對(duì)

此可以采用以下措施：適當(dāng)變更三側(cè)頻率（電廠側(cè)采納中心頻率，兩個(gè)

變電站分別增加或減少100Hz）,以盡量減少拍谷時(shí)間；收發(fā)信機(jī)采納

收信門控電路，本側(cè)有高頻信號(hào)時(shí)不接收對(duì)側(cè)高頻信號(hào)，本側(cè)無(wú)高頻

信號(hào)時(shí)才接收對(duì)側(cè)高頻信號(hào)，以避免高頻信號(hào)疊加；先收信10ms才開(kāi)

放保護(hù)回路，此時(shí)，感受為正方向故障的保護(hù)開(kāi)始停信,避免了反方向

故障側(cè)送來(lái)的高頻信號(hào)與本側(cè)高頻信號(hào)疊加；微機(jī)保護(hù)收信信號(hào)消失,

開(kāi)放保護(hù)回路延時(shí)8ms,躲開(kāi)差拍造成的閉鎖信號(hào)缺口，以防誤動(dòng)。運(yùn)

行施行證實(shí)，上述措施是有效的。

由于系統(tǒng)阻抗很小，分支線路太短，在不同運(yùn)行方式下，助增作用

變化較大，高頻閉鎖距離零序保護(hù)不但整定復(fù)雜，而且存在保護(hù)安裝

處背后故障時(shí)誤動(dòng)的可能性，該分支線主保護(hù)采納了雙套LFP-901型

高頻方向保護(hù)，運(yùn)行期間既無(wú)誤動(dòng)，也無(wú)拒動(dòng)。

2.4短路、非全相運(yùn)行的影響和要求

三側(cè)間線路短路或兩個(gè)變電站母線短路，發(fā)電機(jī)出口殘壓約為

4596?60%額定電壓，要求快速切除故障。

發(fā)變機(jī)組不同意非全相運(yùn)行。

按照技術(shù)規(guī)程要求，關(guān)于分支線路高頻保護(hù)，母線保護(hù)動(dòng)作不應(yīng)

停信，以免線路兩個(gè)對(duì)側(cè)跳閘，從而維持兩個(gè)對(duì)側(cè)間的運(yùn)行。這無(wú)疑是

正確的。但該分支線路支接有大型發(fā)電機(jī)組，線路又很短，從保證機(jī)組

安全合計(jì)，必須快速切除全線故障及分支線三端的母線故障和發(fā)電機(jī)

組故障。因此，兩變電站側(cè)分別接入母線保護(hù)和失靈保護(hù)停信，電廠側(cè)

接入發(fā)電機(jī)組保護(hù)停信，三側(cè)都接入斷路器位置停信，以便斷路器失

靈及斷路器與電流互感器之間短路時(shí)由線路對(duì)側(cè)保護(hù)快速切除故障，

并兼有遠(yuǎn)方跳閘功能。

電廠側(cè)須三相跳閘，不重合，以免造成負(fù)序或重合于故障而對(duì)發(fā)

電機(jī)組產(chǎn)生不利影響。

當(dāng)發(fā)變組保護(hù)動(dòng)作時(shí)，通過(guò)高頻停信使變電站側(cè)跳單相或三相。

變電站側(cè)假設(shè)投自動(dòng)重合閘，同時(shí)電廠側(cè)斷路器失靈時(shí)，將對(duì)發(fā)變組

造成第2次故障電流沖擊，對(duì)機(jī)組安全運(yùn)行不利。因此，變電站側(cè)也不

投重合閘。為了避免單跳不重合造成非全相運(yùn)行，變電站側(cè)同樣三相

跳閘。

由于新機(jī)組運(yùn)行期間不免有這樣那樣的問(wèn)題，停機(jī)次數(shù)較多，而

兩個(gè)變電站間為電網(wǎng)的重要聯(lián)系線，不同意長(zhǎng)期停運(yùn)。

三側(cè)運(yùn)行或一變電站側(cè)斷開(kāi)時(shí)，對(duì)保護(hù)的要求如上所述。斷開(kāi)側(cè)

的保護(hù)及收發(fā)信機(jī)退出運(yùn)行，以免線路內(nèi)部故障時(shí)由于遠(yuǎn)方啟信閉鎖

保護(hù)而導(dǎo)致拒動(dòng)。

當(dāng)發(fā)變機(jī)組停運(yùn)時(shí)，兩個(gè)變電站側(cè)投分相跳閘、單相重合閘。電

廠側(cè)保護(hù)及收發(fā)信機(jī)退出運(yùn)行，兩側(cè)三相不一致保護(hù)動(dòng)作時(shí)間躲過(guò)單

相重合閘整定。

3保護(hù)方案實(shí)施效果

三側(cè)高頻保護(hù)經(jīng)過(guò)2年多的運(yùn)行，曾經(jīng)歷20多次區(qū)外故障（其中

2次轉(zhuǎn)換性故障）考驗(yàn),沒(méi)有誤動(dòng)過(guò)。在頻繁的倒閘操作中，三側(cè)保護(hù)

也沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)異常狀況。

某次，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子過(guò)流保護(hù)動(dòng)作，其一路命令跳開(kāi)升壓變220kV

側(cè)斷路器，一路信號(hào)作用于高頻停信。由于斷路器B相晚斷開(kāi)約40ms,

電網(wǎng)通過(guò)電廠升壓變中性點(diǎn)接地系統(tǒng)產(chǎn)生60ms零序電流，這是類似

于單相接地的一段暫態(tài)過(guò)程。無(wú)論如此，高頻保護(hù)均啟動(dòng)發(fā)信,并準(zhǔn)確

迅速地捕捉到了方向，電廠側(cè)為反方向，兩個(gè)變電站側(cè)為正方向。其中:

一側(cè)3Io為1.56A,超過(guò)零序停信定值1A,兩套保護(hù)都停信；另一側(cè)3Io

為1A,為停信臨界值，一套保護(hù)停信，另一套保護(hù)未停信。因此，一套

保護(hù)因三側(cè)停信而跳閘，說(shuō)明分支線內(nèi)部故障時(shí)三側(cè)保護(hù)可快速切除

故障；另一套因一側(cè)未停信而被閉鎖，說(shuō)明高頻通道衰耗滿足要求，區(qū)

外故障時(shí)，保護(hù)不會(huì)誤動(dòng)。這次事件有力地印證了保護(hù)配置的正確性。

4結(jié)語(yǔ)

對(duì)應(yīng)于配套工程建成投運(yùn)，由于三端支接線路高頻保護(hù)成功運(yùn)行,

使得該大型發(fā)電機(jī)組提前2年多安全發(fā)電供熱，及早緩解了電力和供

熱緊張局面，并創(chuàng)造了8