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重合闸时间调整对继电保护影响分析

2017-09-26叶炜敏陈勤汪军元

水电站机电技术 2017年9期
关键词:负序过流时限

叶炜敏,陈勤,汪军元

(华东桐柏抽水蓄能发电有限责任公司,浙江天台317200)

重合闸时间调整对继电保护影响分析

叶炜敏,陈勤,汪军元

(华东桐柏抽水蓄能发电有限责任公司,浙江天台317200)

根据重合闸时间调整的情况,对桐柏公司500 kV系统、300 MW抽水蓄能机组发变组、厂用电系统的继电保护定值影响做了一个全面的分析,分析后得出结论,在修改低频保护时间定值后,线路断路器重合闸时间延长到1.3 s,对公司保护运行无影响。

线路重合闸时间调整;继电保护;非全相运行

1 引言

根据国家电力调度控制中心夏季联合计算分析结论,华东主网500余条交流线路单相重合于单永故障时,会引起复奉、锦苏、宾金三大特高压直流同时换相失败两次,给电网安全稳定运行带来严重影响。为保障电网安全稳定运行,需延长线路断路器单相重合闸时间为1.3 s。

桐柏抽水蓄能电站共有4台机组,4台机组以单机单变的发变组形式连接,每2台变压器高压侧连成1组与500 kV断路器相连。500 kV开关站采用内桥接线方式,通过两回500 kV出线接入华东电网。桐柏电站总装机容量为4×300 MW,单机额定电流10 713 A,额定电压18 kV。发电机经Yn/Δ-11接线的主变接入500 kV电网。本文根据重合闸时间调整的情况,对桐柏电站500 kV系统、300 MW抽水蓄能机组发变组、厂用电系统的继电保护定值影响做了一个全面的分析。

2 可能受影响的保护

当电厂出线上发生单相接地故障后,线路主保护跳闸,单跳断开故障线路,线路两相健全相运行,持续时长为重合闸时间定值长度,电网的单相重合闸时间延长,使得线路非全相运行状态延长。此时,由于电网非全相运行,三相不平衡,产生的零序、负序电压和电流电气量变化可能影响电厂保护,下面对可能影响的保护进行分析。

2.1.变组保护

2.1.1.序过流保护(发电方向)

针对发电机的不对称过负荷、非全相运行以及外部不对称故障引起的负序过电流,负序保护由定时限过电流和反时限过电流两部分组成。定时限负序过电流保护定值如表1所示。

表1.时限负序过电流保护定值

定时限负序过电流保护最小动作时间为2.5 s,大于最长重合闸时间1.3 s,认为其不受重合闸时间延长影响。

反时限负序过电流保护定值如表2所示。

负序反时限保护动作于跳闸停机。负序反时限动作方程:

其中,t2.op为保护动作时间;τ为发热时间常数,这里取1 980 s(33×60=1 980 s);I2*是负序电流标幺值;I2∞为发电机长期允许的负序电流,这里取9%的发电机额定电流。

表2.时限负序过电流保护定值

考虑反时限负序过流保护与线路重合闸时间配合情况。当线路单相重合闸非全相期间,认为发电机最大负序电流为发电机额定电流的0.6倍,则对应负序保护动作时间为:

可见,在主变高压侧非全相时,发电机承受最大负序电流情况下,反时限动作时间45.06 s远大于重合闸时间1.3 s。

结论:重合闸时间由原1.0 s调整为1.3 s对负序过流保护(发电方向)无影响。

2.1.2.序过流保护(抽水方向)

发电方向的负序过流保护与抽水方向的负序过流保护整定相同,同样当线路单相重合闸非全相期间,认为电动机最大负序电流为电动机额定电流的0.6倍。与校核发电方向负序过流保护的方法相同。

结论:重合闸时间由原1.0 s调整为1.3 s对负序过流保护(抽水方向)无影响。

2.1.3.频保护

当发电电动机运行在抽水工况下,在线路重合闸期间,发电电动机吸收的电功率降低,可能会导致低频保护动作,对低频保护进行校核。

由表3可知,1~4号发电电动机低频保护(抽水工况)有两段构成,一段动作频率为48 Hz,动作时间为1 s,时间较短,作为抽水工况下的低频保护;二段动作频率为48 Hz,动作时间为30 s,时间较长。发电电动机只有运行在抽水工况下,重合闸期间,才会出现频率降低问题。抽水工况下低频保护动作时间定值1 s,小于重合闸时间1.3 s,可能受重合闸时间延长影响。

表3.频保护定值

结论:低频保护时间定值1 s,小于线路重合闸时间1.3 s,在抽水工况下电动机频率可能下降,低频保护可能会受线路单相重合闸时间延长影响。桐柏公司已将低频保护时间定值由1 s改为2 s。改动后,线路重合闸时间1.3 s对低频保护无影响。

2.1.4.功率保护

低功率保护整定值为30%PN(机组额定功率),动作时间t=2 s,动作于跳闸停机。

为防止电动机工况下,输入功率过低和失去电源,发电电动机应装设低功率保护,保护动作于停机。在线路非全相运行时,发电电动机输入电功率降低,可能会导致低功率保护动作,需要对低功率保护进行校核。

桐柏公司主变采用Yn/Δ-11接线,接线方式如图1所示。当主变高压侧断路器在单相重合闸过程中,以A相重合闸为例,A相电流为零,假设不考虑A相断线时B、C相负荷转移,B、C相电流不变,为额定电流。那么低压侧A相电流为0.58倍额定电流,断线情况下,线电压不变,则低压侧A相输出功率为0.58 PN。

图1.n/Δ-11变压器接线

重合闸期间,断线相A相功率降低为0.58 PN,大于低功率保护整定值0.3 PN,而且保护动作时间t=2 s>1.3 s,保护定值和动作时间都能保证低功率保护不会误动。

结论:线路单相重合闸时间为1.3 s时,低功率保护不会受线路单相重合闸时间延长影响。

2.1.5.变零序过流保护

主变零序过流保护有A、B两组,每组包含两段保护。1~4号主变A、B两组零序过流保护的I段延时均为5 s,II段延时均为4.5 s。远大于重合闸时间1.3 s。

结论:线路单相重合闸时间为1.3 s时,主变零序过流保护时间定值大于重合闸时间,不受线路单相重合闸时间延长影响

2.2.厂线路与断路器保护

2.2.1.路零序电流和零序反时限过流保护

桐苍5419、5420线分相电流差动保护P546只投差动,不受重合闸时间延长影响;第一套后备距离(方向零流)保护RCS931DMM投入零序反时限过流保护;第二套高频距离(含第二套后备距离、方向零流)保护RCS-902CD投入零序高频方向过流,反时限零流保护。零序电流保护定值如表4所示。

表4.路零序电流保护定值

2.2.2.路纵联保护的零序方向过流

RCS-902CD的纵联保护的零序方向过流定值为0.3 A,线路单相重合闸期间零序电流最大等于断线前负荷电流,可能高于定值,且断相线路零序功率方向为正方向,可能引起零序方向过流保护误动。

经咨询南瑞继保厂家,纵联零序在重合闸期间自动退出运行,重合闸时间延长不影响该保护。

结论:重合闸时间延长为1.3 s后,不会引起桐苍线、桐岩线的零序方向电流保护误动。

2.2.3.路零序反时限电流保护与输送功率限额计算

(1)零序反时限过流特性

华东电网500 kV线路保护全部采用统一的IEC标准反时限曲线,如图2所示,其具体的动作方程如下:

其中,Tp整定为0.4 s,Ip整定为400 A。

从反时限动作曲线来看,零序电流越大,保护动作时间越短;零序电流越小,保护动作时间越长。当重合闸时间延长时,非全相运行产生零序电流,有可能出现零序反时限保护在重合闸之前动作的情况。为防止零序反时限保护误动,必须限制线路的输送功率。

(2)功率限额计算

功率限额计算方法:将拟调整的重合闸时间带入零序反时限动作方程,计算出线路非全相运行时的零序电流,通过零序电流与故障前负荷电流的关系计算出故障前线路输送的有功功率值,作为重合闸时间延长后的线路输送功率限额。经计算,为防止保护误动,应按重合闸时间1.3 s时限制线路输送有功功率为2 850 MW。

(3)现有稳定限额分析

按照上述算法计算线路输送功率限额,对照华东调度方式专业编制的《2015年华东电网稳定运行规定》中各条线路的稳定限额,梳理出电厂两条出线线路的功率限额,如表5所示。、

表5.华东方式给定电厂限额

每台发电机额定输出功率为300 MW,4台发电机同时运行时的额定输出有功功率为300 MW× 4=1 200 MW。桐苍线或桐岩线出现最大潮流时对应桐岩线或桐苍线停运的情形,即桐苍线和桐岩线运行时的最大潮流为4台发电机满发且两条线路任一线停运的情况,也即为1 200 MW。

该情形下的最大潮流1 200 MW小于2 850 MW(重合闸时间为1.3 s时对应的线路功率限额)。

结论:重合闸时间延长为1.3 s后,不会引起桐苍线、桐岩线的零序反时限电流保护误动。

2.2.4.路器三相不一致保护

我公司的断路器的三相不一致保护整定时间为2 s,配置在断路器本体。经过对继电器校验报告的核对以及对桐苍5 419线时间的校核,检查结果动作时间正确,满足要求。

结论:重合闸时间延长为1.3 s后,断路器三相不一致保护不受影响

3 总结

通过分析桐柏公司的发变组保护、高厂变保护、出线线路保护、断路器保护,在修改低频保护时间定值后,线路断路器重合闸时间延长到1.3 s,对桐柏公司其他保护无影响,保护可以正常投入,保证机组安全稳定运行。

TM77

B

1672-5387(2017)09-0009-03

10.13599/j.cnki.11-5130.2017.09.004

2017-06-19

叶炜敏(1971-),男,高级工程师,研究方向:电力系统继电保护和自动化。

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