xxx水電站主要電氣設(shè)備保護(hù)配置及特點(diǎn)

1、 水電站主要電氣設(shè)備保護(hù)配置及特點(diǎn)摘要: 由于水xxx電站接入系統(tǒng)方式較特殊，因而對(duì)電站主要電氣設(shè)備保護(hù)配置要求亦較高。介紹了清江水布埡水電站發(fā)變組（包括高壓廠用變、勵(lì)磁變）保護(hù)、550kv開關(guān)站保護(hù)（包括母線、斷路器、線路）及自動(dòng)裝置的配置、功能及特點(diǎn)。重點(diǎn)敘述了電站繼電保護(hù)系統(tǒng)為適應(yīng)一次系統(tǒng)較為特殊的接線方式所采取的應(yīng)對(duì)措施。隨著各項(xiàng)設(shè)計(jì)方案的具體落實(shí)，電站各主要電氣設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行將得到有力的保證。關(guān) 鍵 詞: 機(jī)組;母線;斷路器;線路;保護(hù);功能;特點(diǎn);水布埡水利樞紐中圖分類號(hào): tv734 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: a1 概述水布埡水電站總裝機(jī)容量4400mw，在電網(wǎng)中主要承擔(dān)調(diào)峰、調(diào)頻及事故

2、備用的任務(wù)。電站的主要電氣設(shè)備分別布置在地下主廠房和地面315m高程500kv變電站內(nèi)。地下主廠房布置水輪發(fā)電機(jī)等電氣設(shè)備;變電站管理樓1層布置4組主變壓器，2層布置gis配電裝置，樓頂布置500kv出線設(shè)備。電站采用500kv電壓接入系統(tǒng)，出線2回，送至約5km遠(yuǎn)的500kv漁峽開關(guān)站。發(fā)電機(jī)和變壓器的組合方式為單元接線，變壓器高壓側(cè)裝設(shè)500kv斷路器，兩組單元接線組成聯(lián)合單元接線，并在兩組聯(lián)合單元接線之間設(shè)連接跨條（跨條上裝2組隔離開關(guān)）。由于電站單機(jī)容量大，500kv系統(tǒng)接線特殊，配置可靠性高、靈敏度好、動(dòng)作快速及選擇性能優(yōu)異的電氣主設(shè)備保護(hù)系統(tǒng)是確保電站安全運(yùn)行乃至電力系統(tǒng)穩(wěn)定的首要

3、條件。為此，在主設(shè)備的保護(hù)配置方面，必須嚴(yán)格遵守現(xiàn)行的有關(guān)保護(hù)規(guī)程和防事故措施，充分借鑒目前國(guó)內(nèi)已建或在建大型水電站的成功經(jīng)驗(yàn)或成果;保護(hù)裝置的選型應(yīng)經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的招/投標(biāo)和專家評(píng)審;在保護(hù)裝置選型招標(biāo)過(guò)程中，功能齊全、合理，運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)成熟、可靠，分別為發(fā)變組、500kv母線/斷路器/線路度身訂做的各個(gè)保護(hù)裝置應(yīng)運(yùn)而生。2 機(jī)組保護(hù)2.1 保護(hù)配置發(fā)電機(jī)和變壓器組采用單元接線方式接入500kv系統(tǒng)，每臺(tái)機(jī)組需要保護(hù)的電氣設(shè)備有發(fā)電機(jī)、主變壓器、廠用變壓器和勵(lì)磁變壓器。為提高廠用電系統(tǒng)的可靠性，2、3號(hào)發(fā)電機(jī)機(jī)端設(shè)有發(fā)電機(jī)出口斷路器（gcb）。機(jī)組保護(hù)裝置由奧地利維奧機(jī)電設(shè)備有限公司生產(chǎn)制造。每臺(tái)發(fā)變

4、組（含高壓廠用變壓器和勵(lì)磁變壓器）按雙重化原則配置保護(hù)，共設(shè)2塊電氣量保護(hù)盤，每塊盤配置完整的主保護(hù)及后備保護(hù)，能反應(yīng)被保護(hù)設(shè)備的各種電氣故障及異常狀態(tài)，2塊電氣量保護(hù)盤的配置如表1、表2。另設(shè)1塊非電量保護(hù)盤，實(shí)現(xiàn)的保護(hù)功能如表3。2塊電氣量保護(hù)盤的下列配置完全相同。2.2 功能特點(diǎn)除了數(shù)字式保護(hù)所具有的自檢、容錯(cuò)、順序記錄及故障錄波、時(shí)鐘同步、通信接口等基本功能外，本套保護(hù)系統(tǒng)還具有以下較為鮮明的特點(diǎn):（1）保護(hù)盤a由5套（編號(hào)a1a5）規(guī)格型號(hào)完全相同的緊湊型數(shù)字式繼電器系統(tǒng)drs-compact2和1套（編號(hào)a6）多功能數(shù)字式保護(hù)繼電器drs（light構(gòu)成完整的電氣量保護(hù);保護(hù)盤b由

5、5套（編號(hào)b1b5）規(guī)格型號(hào)完全相同的緊湊型數(shù)字式繼電器系統(tǒng)drs-compact2構(gòu)成完整的電氣量保護(hù)。它們經(jīng)各自的通信接口注入不同的功能軟件實(shí)現(xiàn)以上相應(yīng)的保護(hù)功能。整臺(tái)機(jī)組的2塊電氣量保護(hù)盤所用到的10個(gè)數(shù)字式繼電器中，有9個(gè)的規(guī)格型號(hào)完全相同，極大地方便了運(yùn)行和維護(hù)，減少了購(gòu)買備品備件的費(fèi)用。（2）drs-compact2裝置為一個(gè)集成式的機(jī)箱，包括了所有的外圍設(shè)備，諸如開關(guān)量輸入板（光電隔離板）、中央處理器板、報(bào)警及跳閘模板、模擬量輸入處理板、直流逆變電源板、液晶顯示面板、信號(hào)燈標(biāo)簽板等。某一子系統(tǒng)的部分軟件或硬件故障均不影響該系統(tǒng)其他部分的正常工作，增加了整個(gè)保護(hù)系統(tǒng)的可靠性。（3）

6、2塊電氣量保護(hù)盤的跳閘或報(bào)警輸出以及盤上各種信號(hào)燈的指示，均可由用戶通過(guò)軟件矩陣自由定義，極大地增加了實(shí)現(xiàn)各種邏輯功能的靈活性，簡(jiǎn)化了現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試工作量，有效地減少了各種繼電器的使用，相應(yīng)增加了整個(gè)保護(hù)系統(tǒng)的可靠性。（4）其中一套定子接地保護(hù)（64g）采用外部注入低頻交流電源原理，可以探測(cè)包括發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)在內(nèi)的定子繞組的全部接地故障，即使在發(fā)電機(jī)停機(jī)時(shí)依然有效。（5）勵(lì)磁繞組一點(diǎn)接地保護(hù)（64e）采用外部注入低頻方波方式，通過(guò)高阻值電阻對(duì)稱耦合到勵(lì)磁回路，能有效地消除轉(zhuǎn)子對(duì)地電容的影響，具有較高的靈敏度。（6）對(duì)于非電量保護(hù)，為防止繼電器接點(diǎn)抖動(dòng)引起斷路器誤動(dòng)，對(duì)主變溫度過(guò)高跳閘輸出回路，用主變溫

7、度報(bào)警接點(diǎn)進(jìn)行閉鎖;對(duì)主變冷卻器全停跳閘輸出回路，用電流盤據(jù)進(jìn)行閉鎖。3 500kv開關(guān)站保護(hù)500kv開關(guān)站采用單母線分段接線形式，為節(jié)省投資，僅在4臺(tái)主變的高壓側(cè)裝設(shè)斷路器，母聯(lián)回路及2回出線均不設(shè)斷路器，代之以隔離開關(guān)，以滿足設(shè)備檢修時(shí)電氣隔離的要求。除了嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)規(guī)范，還要根據(jù)上述較為特殊的接線方式統(tǒng)籌相關(guān)保護(hù)之間、保護(hù)與斷路器操作回路之間以及2臺(tái)斷路器重合閘之間的關(guān)系，確保各保護(hù)裝置各司其職，動(dòng)作無(wú)誤。3.1 500kv斷路器保護(hù)每個(gè)斷路器設(shè)置1塊斷路器保護(hù)盤，盤內(nèi)主要配置prs-721a斷路器失靈/自動(dòng)重合閘綜合裝置以及分相操作箱。由于abb提供的gis配有較為完善的斷路器操作回

8、路，本柜的分相操作箱主要用于斷路器位置接點(diǎn)的重復(fù)。由于1、2號(hào)機(jī)之間及3、4號(hào)機(jī)之間均為聯(lián)合單元接線，其重合閘接線具有如下特點(diǎn):（1）prs-721a具有綜合重合閘功能。綜合重合閘裝置經(jīng)選擇開關(guān)可分別實(shí)現(xiàn)綜合重合閘、單相重合閘、三相重合閘及重合閘停用。（2）由于1、2號(hào)機(jī)之間及3、4號(hào)機(jī)之間均為聯(lián)合單元接線，在出線故障啟動(dòng)重合閘時(shí)，由選擇開關(guān)事先任意指定其中1臺(tái)為先重合，在先重合成功后另1臺(tái)經(jīng)一定延時(shí)t再發(fā)重合指令;若指定先重合的斷路器退出運(yùn)行，則后重合的斷路器無(wú)需經(jīng)過(guò)前述的t延時(shí)發(fā)重合命令。（3）先重合斷路器在重合失敗后，有接點(diǎn)輸出以閉鎖另一斷路器的重合閘啟動(dòng)回路。（4）機(jī)組保護(hù)動(dòng)作、母線差

9、動(dòng)保護(hù)動(dòng)作、三相不一致動(dòng)作、失靈保護(hù)延時(shí)跳閘、手動(dòng)跳閘、手動(dòng)合閘、斷路器操作壓力降低時(shí)，均將閉鎖重合閘。（5）由于實(shí)際存在3臺(tái)或4臺(tái)機(jī)經(jīng)1回出線送電的可能性，為避免線路發(fā)生瞬時(shí)故障導(dǎo)致4臺(tái)斷路器相繼重合給系統(tǒng)帶來(lái)持續(xù)的沖擊，同時(shí)避免接線過(guò)于復(fù)雜引起運(yùn)行、維護(hù)不便，任一出線退出運(yùn)行，均將自動(dòng)退出與其在同一母線的斷路器的重合閘操作。此外，prs-721a還有斷路器失靈保護(hù)及三相不一致保護(hù)功能。失靈保護(hù)起動(dòng)后，瞬時(shí)重跳本斷路器1次;如不成功，則延時(shí)動(dòng)作于與該斷路器在同一母線的另一個(gè)斷路器的2個(gè)跳閘線圈、發(fā)遠(yuǎn)跳令、并動(dòng)作于同一母線相連的機(jī)組的停機(jī);對(duì)于接于另一段母線的斷路器，則通過(guò)啟動(dòng)本段母線的兩套保

10、護(hù)裝置，由這兩套母線保護(hù)視母聯(lián)跨條的連接情況，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)有關(guān)斷路器或機(jī)組的聯(lián)切。3.2 500kv母線保護(hù)500kv開關(guān)站的2段單母線各配置兩套母線保護(hù)裝置。兩段母線的第1套保護(hù)裝置均為深圳南瑞科技有限公司生產(chǎn)的bp-2b型保護(hù)裝置，兩段母線的第2套保護(hù)裝置均為國(guó)電南京自動(dòng)化股份有限公司生產(chǎn)的gsgb750型保護(hù)裝置，每套保護(hù)裝置各配1塊保護(hù)盤。每套母線差動(dòng)保護(hù)的保護(hù)范圍均為各自范圍內(nèi)的主變高壓側(cè)ct至500kv線路ct以及母聯(lián)跨條ct之間的一段電氣設(shè)備。4套保護(hù)裝置均采用比率制動(dòng)原理，具有抗ct暫態(tài)飽和功能，在外部短路時(shí)能可靠不誤動(dòng)。為確保動(dòng)作可靠，用母線復(fù)合電壓元件進(jìn)行閉鎖。每套保護(hù)動(dòng)作于跳

11、開所保護(hù)母線段相連的主變壓器高壓側(cè)的2臺(tái)斷路器、停機(jī)以及啟動(dòng)遠(yuǎn)方跳閘;在兩段單母線的連接跨條處于合閘的情況下，還要?jiǎng)幼饔谙噜彾文妇€的2臺(tái)斷路器、停機(jī)以及啟動(dòng)遠(yuǎn)方跳閘。每段母線的第1套保護(hù)裝置均動(dòng)作于斷路器的第1跳閘線圈，第2套保護(hù)均動(dòng)作于斷路器的第2跳閘線圈。3.3 500kv線路保護(hù)500kv開關(guān)站的2回出線各配置兩套保護(hù)，每套保護(hù)均以光纖分相電流差動(dòng)作為主保護(hù)，并配有3段式相間距離保護(hù)、接地距離保護(hù)和4段接地方向電流保護(hù)。兩回線路的第1套保護(hù)裝置均為南京南瑞繼保工程技術(shù)有限公司生產(chǎn)的rcs-931a型保護(hù)裝置以及rcs-925a型數(shù)字式故障啟動(dòng)判別裝置;兩回線路的第2套保護(hù)均為北京四方繼保

12、自動(dòng)化有限公司生產(chǎn)的csc-103c型保護(hù)裝置以及csc-125a型數(shù)字式故障啟動(dòng)判別裝置。遠(yuǎn)方跳閘采用就地判據(jù)，即收到對(duì)側(cè)跳閘信號(hào)且本側(cè)就地判據(jù)動(dòng)作才允許跳閘。由于上述保護(hù)裝置在電力系統(tǒng)應(yīng)用廣泛，性能廣為人知，在此不多贅述。兩回線路的第1套保護(hù)均動(dòng)作于所在母線段相連的主變高壓側(cè)的2臺(tái)斷路器的第1跳閘線圈，第2套保護(hù)均動(dòng)作于所在母線段相連的主變高壓側(cè)的2臺(tái)斷路器的第2跳閘線圈;在兩段單母線的連接跨條處于合閘的情況下，還要?jiǎng)幼饔谙噜彾文妇€2臺(tái)斷路器第1或第2跳閘線圈。3.4 安全穩(wěn)定裝置本電站共配有2套安穩(wěn)裝置，各設(shè)1塊屏，由南京南瑞繼保電氣有限公司生產(chǎn)制造，主要檢測(cè)500kv母線的4回進(jìn)線電流、2回出線電流以及2段500kv母線的電壓。2塊屏的交/直流電源、電流回路、電壓回路相互獨(dú)立。2套安穩(wěn)裝置按事先設(shè)定以主、輔方式運(yùn)行，主機(jī)故障或主機(jī)通道故障等情況下，輔機(jī)將自動(dòng)切換為主機(jī)，并履行如下功能:（1）500kv線路無(wú)故障跳閘時(shí)，經(jīng)高周判別，自動(dòng)切除有關(guān)機(jī)組;（2）在系統(tǒng)頻率超出規(guī)定的范圍時(shí)，能自動(dòng)切機(jī)