当两个幅值和频率相近的正弦波信号叠加时,会出现差拍现象;两个信号频率越接近,拍谷时间越长。单频制高频保护由于两侧或三侧高频信号叠加,即会产生差拍问题,情况严重时将造成保护误动。对此可以采取以下措施:适当变更三侧频率(电厂侧采用中心频率,两个变电站分别增加或减少100Hz),以尽量减少拍谷时间;收发信机采用收信门控电路,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,以避免高频信号叠加;先收信10ms才开放保护回路,此时,感受为正方向故障的保护开始停信,避免了反方向故障侧送来的高频信号与本侧高频信号叠加;微机保护收信信号消失,开放保护回路延时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,高频闭锁距离零序保护不但整定复杂,而且存在保护安装处背后故障时误动的可能性,该分支线主保护采用了双套LFP-901型高频方向保护,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其他保护停信和断路器位置停信
按照技术规程要求,对于分支线路高频保护,母线保护动作不应停信,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,从保障机组安全考虑,必须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保护和失灵保护停信,电厂侧接入发电机组保护停信,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保护快速切除故障,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。
当发变组保护动作时,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,对机组安全运行不利。因此,变电站侧也不投重合闸。为了避免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,对保护的要求如上所述。断开侧的保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保护而导致拒动。
当发变机组停运时,两个变电站侧投分相跳闸、单相重合闸。电厂侧保护及收发信机退出运行,两侧三相不一致保护动作时间躲过单相重合闸整定。
3 保护方案实施效果
三侧高频保护经过2年多的运行,曾经历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,三侧保护也没有出现过异常情况。
某次,发电机转子过流保护动作,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,高频保护均启动发信,并准确迅速地捕捉到了方向,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,两套保护都停信;另一侧3Io为1A,为停信临界值,一套保护停信,另一套保护未停信。因此,一套保护因三侧停信而跳闸,说明分支线内部故障时三侧保护可快速切除故障;另一套因一侧未停信而被闭锁,说明高频通道衰耗满足要求,区外故障时,保护不会误动。这次事件有力地印证了保护配置的正确性。
4 结语
对应于配套工程建成投运,由于三端支接线路高频保护成功运行,使得该大型发电机组提前2年多安全发电供热,尽早缓解了电力和供热紧张局面,并创造了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保护的成功运行,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安全运行。这一技术为大型发电机组支接于高压线路继电保护的配置与运行探索积累了经验。