下坂地水電站220 kV線路保護(hù)的設(shè)計及特點(diǎn)

王紅,曹暉

（1.陜西省水利電力勘測設(shè)計研究院，陜西西安 710001；2.西安供電局，陜西西安710032）

1 工程概況

下坂地電站接入電力系統(tǒng)主要將向喀什和莎車南北兩地輸送有功功率，是喀什克州電網(wǎng)的一座地區(qū)性骨干電源，其主要作用是滿足喀什克州電網(wǎng)的用電需要，增加電網(wǎng)的調(diào)峰容量。對改善電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，提高供電質(zhì)量和供電安全度發(fā)揮關(guān)鍵作用。

電站裝機(jī)容量為3×50 MW，總額定裝機(jī)容量為150 MW，電站年發(fā)電量為4.644億kW·h，年利用小時數(shù)為3 096 h，電站保證出力為35.9MW。

電站以220 kV一級電壓接入系統(tǒng)，沿塔什庫爾干河向東走線約50 km后，沿山谷向北經(jīng)約120 km至英吉沙縣，接入英吉沙220 kV變電所，將下坂地水電站的電能經(jīng)英吉沙220 kV變電所分別送往喀什和莎車負(fù)荷中心，線路總長170km。單母線接線，220kV出線共計2回，本期1回，接入英吉沙220 kV變電所，預(yù)留1回。電站的電氣主接線采用發(fā)電機(jī)—變壓器組單元接線，設(shè)置3臺額定容量為63MV·A三相雙卷升壓型無勵磁調(diào)壓銅芯電力變壓器。

2 線路保護(hù)設(shè)計原則

1）配置2套獨(dú)立的、不同原理的全線速動的主保護(hù);

2）每套主保護(hù)分別起動1組跳閘線圈;

3）每1套全線速動保護(hù)，對全線路內(nèi)發(fā)生的各種類型故障，均能快速動作切除故障;

4）2套主保護(hù)從交流電流、電壓，交流電源，直流電源，跳閘回路應(yīng)相互獨(dú)立;

5）2套主保護(hù)分別使用獨(dú)立的遠(yuǎn)方信號傳輸設(shè)備;

6）線路保護(hù)成套組盤。為了提高可靠性,220 kV斷路器應(yīng)為雙跳閘線圈。

3 保護(hù)配置

根據(jù)繼電保護(hù)和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程和對側(cè)線路保護(hù)的配置情況,下坂地電站的線路保護(hù)按雙重化配置，第1套為光纖差動保護(hù),第1套為高頻距離保護(hù),具體的線路保護(hù)配置如表1所示。下坂地電站送電線路為下坂地－英吉沙線。

表1 下英線保護(hù)配置

第1套保護(hù)為光纖分相電流差動,含1套光纖分相電流差動主保護(hù)，并配置三段式相間距離保護(hù)、接地距離保護(hù)、二段式零序保護(hù)作為后備保護(hù)。主保護(hù)與后備保護(hù)一體化。操作箱配在這套保護(hù)柜內(nèi)。

第2套保護(hù)為縱聯(lián)距離保護(hù)，含1套縱聯(lián)距離(方向)作為主保護(hù)，并配有三段式相間距離保護(hù)、接地距離保護(hù)和多段零序電流保護(hù)作為后備保護(hù)。

2套保護(hù)裝置的通道接口方式如表2所示。

表2 通道接口配置

根據(jù)2套保護(hù)的交流電流、電壓回路彼此獨(dú)立的原則，2套保護(hù)的電流分別取自220 kV線路斷路器靠近母線側(cè)電流互感器的兩組繞組的電流，電壓取自220 kV線路出線平臺側(cè)電壓互感器及220 kV母線電壓互感器不同繞組及不同回路。CT、PT配置如圖1所示。

4 各保護(hù)的主要特點(diǎn)

4.1 WXH-803A的主要特點(diǎn)

WXH-803A線路保護(hù)裝置包括以光纖電流差動保護(hù)為主體的全線速動保護(hù)，當(dāng)光纖通道異常時，可自動切換到高頻距離保護(hù)，由三段式相間和接地距離保護(hù)及四段零序保護(hù)構(gòu)成的全套后備保護(hù)，配置自動重合閘。

1）動作速度快，線路近端故障動作時間小于10 ms，全線以內(nèi)典型金屬性故障主保護(hù)動作時間小于20 ms；

2）差動保護(hù)，距離保護(hù)采用變動作特性的原理，在保證保護(hù)速動性基礎(chǔ)上大大提高保護(hù)靈敏度；

3）采用雙重數(shù)字濾波算法協(xié)調(diào)工作，有效保證距離保護(hù)的快速動作及測量精度；

4）自適應(yīng)的振蕩判據(jù)及先進(jìn)的振蕩識別功能，確保距離保護(hù)在系統(tǒng)振蕩加區(qū)外故障能可靠閉鎖，而在系統(tǒng)未振蕩時，區(qū)內(nèi)故障快速動作，振蕩中區(qū)內(nèi)故障可靠動作;

5）先進(jìn)抗TA飽和方案，差動保護(hù)抗區(qū)外飽和指標(biāo)不大于3ms；

6）差動元件針對線路保護(hù)區(qū)內(nèi)各種故障類型配置了分相穩(wěn)態(tài)量差動，分相故障分量差動及零序電流差動；

7）差動保護(hù)提供雙通道工作方式，雙通道（CHA、CHB）并行工作，獨(dú)立收發(fā)數(shù)據(jù)。一通道中斷不影響另一通道工作，提高了通道的可靠性；

8）保護(hù)啟動元件包含相電流突變量啟動、零序電流啟動、靜穩(wěn)破壞啟動、差流啟動等啟動元件，任一啟動元件動作后開放故障處理邏輯。

圖1 CT、PT裝置圖

4.2 WXH-802A的主要特點(diǎn)

WXH-802A線路保護(hù)裝置包括以縱聯(lián)綜合距離（相間、接地）保護(hù)和零序方向保護(hù)為主體的全線速動主保護(hù)，由三段式相間和接地距離保護(hù)及四段零序保護(hù)構(gòu)成的全套后備保護(hù)，配有自動重合閘保護(hù)。與收發(fā)機(jī)構(gòu)成閉鎖式縱聯(lián)距離主保護(hù)。

1）動作速度快，線路近端故障動作時間小于10 ms，全線以內(nèi)典型金屬性故障主保護(hù)動作時間小于30ms；

2）縱聯(lián)距離，距離保護(hù)采用變動特性的原理，在保證保護(hù)速動性基礎(chǔ)上大大提高保護(hù)靈敏度；

3）采用雙重數(shù)字濾波算法協(xié)調(diào)工作，有效保證距離保護(hù)的快速動作及測量精度；

4）自適應(yīng)的振蕩判據(jù)及先進(jìn)的振蕩識別功能，確保距離保護(hù)在系統(tǒng)振蕩區(qū)外故障能可靠閉鎖，而在系統(tǒng)未振蕩時區(qū)內(nèi)故障快速動作，振蕩中區(qū)內(nèi)故障可靠動作；

5）在保護(hù)裝置中，啟動元件主要用于系統(tǒng)故障檢測、開放故障處理邏輯及開放出口繼電器的正電源功能，啟動元件動作后，在滿足復(fù)歸條件后返回。保護(hù)啟動元件包含相電流突變量啟動、零序電流啟動、靜穩(wěn)破壞啟動等啟動元件，任一啟動元件動作后開放故障處理邏輯；

6）序電流復(fù)合選相，基于序電流相位關(guān)系的序分量選區(qū)元件是根據(jù)單相接地故障及兩相接地故障等類型下零序、負(fù)序電流的相位關(guān)系進(jìn)行判別，該元件選相靈敏度高，允許接地故障時過渡電阻較大，選相不受非全相運(yùn)行的影響；

7）本裝置縱聯(lián)主保護(hù)由縱聯(lián)距離（相間、接地）方向保護(hù)和零序功率方向保護(hù)構(gòu)成?？v聯(lián)距離方向元件采用快速相量算法，以實(shí)際故障后快速發(fā)信，使保護(hù)全線典型金屬性故障小于30ms，零序功率方向元件采用全周付氏向量算法，并帶零序電壓補(bǔ)償，使系統(tǒng)末端高阻故障可靠動作；

8）保護(hù)啟動后，收發(fā)信機(jī)即被起動發(fā)閉鎖信號；收信8ms后才允許正方向元件投入工作，縱聯(lián)距離元件或縱聯(lián)零序元件任一動作時，停止發(fā)信；三相跳閘固定或三相跳閘位置動作且無流時，始終停止發(fā)信；

9）通道實(shí)驗(yàn)，遠(yuǎn)方起信邏輯由本裝置實(shí)現(xiàn)，這樣進(jìn)行通道實(shí)驗(yàn)時就把兩側(cè)的保護(hù)裝置、收發(fā)信機(jī)和通道一起進(jìn)行檢查。

5 結(jié)語

220 kV線路保護(hù)采用按對側(cè)英吉沙線路保護(hù)同樣型號采購。配置雙重化保護(hù)，對220 kV線路，有選擇性地快速切除故障，防止電網(wǎng)事故擴(kuò)大，保證了電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性，安全性。下坂地電站已于2010年6月份正式并網(wǎng)發(fā)電。從運(yùn)行看,也證明了線路保護(hù)的優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)和穩(wěn)定性。

[1] 賀家李，宋從矩．電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理[M]．北京：中國電力出版社，2006.

[2]GB/T14285-2006繼電保護(hù)和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程[S]．

[3]國家電力公司．防止電力生產(chǎn)重大事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求[M]．2000．