水電站主要電氣設(shè)備及保護(hù)配置

彭偉林

浙江正源水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，浙江 麗水 323000

0 引言

某中型水電站裝機(jī)容量為1350MW，地下主廠房共裝設(shè)6臺(tái)225MW額立軸半傘式水輪發(fā)電機(jī)組，其中的1至4號(hào)機(jī)組以15.75kV分相封閉母線經(jīng)發(fā)電機(jī)斷路器與500kV 主變壓器連接，經(jīng)主變壓器升壓后接成兩組聯(lián)合單元GIB和500kV干式電纜，然后我們把電纜出線接入到地面開(kāi)關(guān)站的500kV GIS；5至6號(hào)機(jī)組分別以15.75kV封閉母線與兩組主變壓器進(jìn)行連接，接成220kV發(fā)電機(jī)-變壓器單元，我們把接好的單元經(jīng)220kV電纜接入地面開(kāi)關(guān)站的220kV GIS，此外，在地面開(kāi)關(guān)站中我們還設(shè)有GIS、500kV/220kV聯(lián)絡(luò)變壓器、并聯(lián)電抗器及電站出線設(shè)備。

1 發(fā)電機(jī)-變壓器保護(hù)配置

發(fā)電機(jī)和變壓器作為水電站運(yùn)行的關(guān)鍵設(shè)備，對(duì)其進(jìn)行合理的保護(hù)配置是水電站正常運(yùn)行的前提。本文對(duì)發(fā)電機(jī)-變壓器保護(hù)的初步配置方案為我們把它的保護(hù)裝置分成彼此獨(dú)立的A、B兩個(gè)系統(tǒng)，其中，我們對(duì)子系統(tǒng)A配置完全縱差、故障分量負(fù)序方向、主變四端大差等保護(hù)；對(duì)子系統(tǒng)B配置發(fā)電機(jī)不完全縱差、高靈敏橫差和變壓器差動(dòng)等保護(hù)。對(duì)于A、B兩組保護(hù)的基本要求是當(dāng)其中的一組保護(hù)退出運(yùn)行時(shí)，另一組應(yīng)承當(dāng)發(fā)電機(jī)—變壓器的保護(hù)。此外，每組保護(hù)單獨(dú)設(shè)屏，兩組保護(hù)分別由兩路互相獨(dú)立的電廠直流電源供電，水電站除上述的發(fā)電機(jī)-變壓器部分主保護(hù)外，還包括發(fā)電機(jī)變壓器異常運(yùn)行保護(hù)、接地故障保護(hù)、斷路器失靈保護(hù)等，具體保護(hù)配置見(jiàn)表1。

表1 微機(jī)繼電保護(hù)配置

2 GIS保護(hù)配置

本文中的GIS保護(hù)系統(tǒng)和500kV電纜保護(hù)系統(tǒng)我們采用日本三菱公司的產(chǎn)品，整個(gè)系統(tǒng)主要由一套主保護(hù)和一套后備保護(hù)組成。工作原理：系統(tǒng)通過(guò)從繼電器取得電壓和電流信號(hào)進(jìn)行相關(guān)操作，來(lái)使主保護(hù)系統(tǒng)和后備保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的操作，使得電氣和物理進(jìn)行隔離，從而保證發(fā)生故障時(shí)主保護(hù)的正常運(yùn)行。

500kV電纜回路都配有兩塊保護(hù)屏，分別安裝在GIS控制室和廠房?jī)?nèi)發(fā)電機(jī)旁，每塊保護(hù)屏裝設(shè)兩套完整的差動(dòng)保護(hù)（87C1、87C2）和一套零序過(guò)電流保護(hù)（64C）。其中，87C1我們采用的MCD PCM微機(jī)型電流差動(dòng)繼電器，因?yàn)樗哂袃啥伪嚷什铍娏魈匦?，可以有效防止?dāng)CT飽和時(shí)誤動(dòng)，此外它對(duì)外部故障具有很好的比率制動(dòng)特性。繼電器采用具有監(jiān)視功能的光纖電纜。87C2我們采用的是LFCB202微機(jī)型電流差動(dòng)繼電器，因?yàn)樗哂袃啥伪嚷什铍娏魈匦裕梢杂行Х乐巩?dāng)CT飽和時(shí)誤動(dòng)，此外它對(duì)外部故障具有很好的比率制動(dòng)特性。繼電器采用具有監(jiān)視功能的光纖電纜。64C我們采用的是高速零序過(guò)電流繼電器，它主要用來(lái)檢測(cè)電纜的接地電流。

15.75kV母線都配有一塊保護(hù)屏，每塊保護(hù)屏都裝設(shè)兩套完整的差動(dòng)保護(hù)（87B1、87B2）和一套零序過(guò)電流保護(hù)（64C）。其中，87B1我們采用的是MBP-C集成電路型低阻抗繼電器，它是通過(guò)利用相位比較原理來(lái)防止當(dāng)CT飽和時(shí)發(fā)生誤動(dòng)；87B2我們采用的是MBP-A集成電路型高阻抗繼電器，64C我們采用的是高速零序過(guò)電流繼電器。

500kV線路斷路器都配有一塊裝設(shè)MREI-10微機(jī)型自動(dòng)重合閘裝置和MCTI-40集成電路型失靈保護(hù)的繼電器保護(hù)屏。每一T區(qū)我們都配有兩套MCT140集成電路型瞬時(shí)過(guò)流繼電器和MBP-A集成電路型差動(dòng)繼電器。

3 線路保護(hù)配置

本文中的水電站有4回500kV輸出線路。我們對(duì)每一條500kV出線配置兩面獨(dú)立的主保護(hù)屏，每面保護(hù)屏內(nèi)我們都裝有全線速動(dòng)的主保護(hù)和完善的后備保護(hù)。與此同時(shí)，每一條線路我們還需要配置一面獨(dú)立的后備保護(hù)屏。本文中的主保護(hù)中我們采用的是美國(guó)GE公司生產(chǎn)的TLS1B集成電路型和DFP-100微機(jī)型保護(hù)裝置以及南京自動(dòng)化研究院生產(chǎn)的LFP-901A微機(jī)型保護(hù)裝置，后備保護(hù)我們采用的是LFP-902A微機(jī)型保護(hù)裝置。

PLP01-54保護(hù)屏內(nèi)主要裝有LFP-901A線路成套快速保護(hù)裝置和LFP-925故障起動(dòng)裝置，其中LFP-901A為微機(jī)型保護(hù)裝置，它主要包括以復(fù)合式距離方向元件和零序方向元件為主體的快速主保護(hù)、由線工頻變化量距離元件構(gòu)成的快速I段保護(hù)和有三段式相間和接地距離及兩個(gè)延時(shí)段零序方向過(guò)流作為后備的全套后備保護(hù)這3個(gè)部分；此外，該裝置還具有自動(dòng)重合閘、單相重合和三相重合等功能。PLP02-54保護(hù)屏內(nèi)裝有LFP-902A線路成套快速保護(hù)裝置和LFP-925故障起動(dòng)裝置。其中，LFP-902A為微機(jī)實(shí)現(xiàn)的數(shù)字式超高壓線路成套快速保護(hù)裝置，它主要包括以復(fù)合式距離方向元件和零序方向元件為主體的快速主保護(hù)、由線工頻變化量距離元件構(gòu)成的快速I段保護(hù)和有三段式相間和接地距離及兩個(gè)延時(shí)段零序方向過(guò)流作為后備的全套后備保護(hù)這3個(gè)部分。

TLS保護(hù)屏內(nèi)主要裝有TLS1B集成電路型和DFP-100微機(jī)型保護(hù)裝置。其中，TLS1B具有3個(gè)正向保護(hù)段的輸電線路繼電保護(hù)裝置，它可以實(shí)現(xiàn)階段式距離保護(hù)、超/欠范圍允許式保護(hù)、方向比較閉鎖保護(hù)和混合式跳閘保護(hù)等功能。DFP-100是數(shù)字式保護(hù)、控制和測(cè)量系統(tǒng)，它通過(guò)對(duì)電流和電壓的輸入波形進(jìn)行采樣并以適當(dāng)?shù)乃惴▉?lái)進(jìn)行線路的保護(hù)和監(jiān)測(cè)。DFP-100主要應(yīng)用在任何需要過(guò)電流、過(guò)/低電壓、高/低頻控制、測(cè)量的場(chǎng)合。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，本文通過(guò)對(duì)水電站中的設(shè)備采用雙重保護(hù)配置，當(dāng)一套保護(hù)裝置因故障而不能正常工作時(shí)，另一套保護(hù)可以及時(shí)切除故障，這樣極大提高了保護(hù)動(dòng)作的可靠性，更好地保證了水電站電氣設(shè)備的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

[1]魏百茹.淺談水電站主接線電氣設(shè)計(jì)與注意問(wèn)題[J].中國(guó)科技縱橫，2010(1).

[2]周才全，李歌浩.天荒坪抽水蓄能電站繼電保護(hù)設(shè)計(jì)[J].水力發(fā)電，2001，1(6).

[3]程鋼，劉宇.關(guān)于主變零序電流保護(hù)配置與定值計(jì)算問(wèn)題的探討[J].四川電力技術(shù)，2006，29(4).

[4]蔡光.發(fā)電機(jī)變壓器保護(hù)整定中的問(wèn)題[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2001，25(19).