下坂地水電站220 kV線路保護的設計及特點

王紅,曹暉

（1.陜西省水利電力勘測設計研究院，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，是喀什克州電網的一座地區性骨干電源，其主要作用是滿足喀什克州電網的用電需要，增加電網的調峰容量。對改善電網結構，提高供電質量和供電安全度發揮關鍵作用。

電站裝機容量為3×50 MW，總額定裝機容量為150 MW，電站年發電量為4.644億kW·h，年利用小時數為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，沿塔什庫爾干河向東走線約50 km后，沿山谷向北經約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英吉沙220 kV變電所分別送往喀什和莎車負荷中心，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，預留1回。電站的電氣主接線采用發電機—變壓器組單元接線，設置3臺額定容量為63MV·A三相雙卷升壓型無勵磁調壓銅芯電力變壓器。

2 線路保護設計原則

1）配置2套獨立的、不同原理的全線速動的主保護;

2）每套主保護分別起動1組跳閘線圈;

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

4）2套主保護從交流電流、電壓，交流電源，直流電源，跳閘回路應相互獨立;

5）2套主保護分別使用獨立的遠方信號傳輸設備;

6）線路保護成套組盤。為了提高可靠性,220 kV斷路器應為雙跳閘線圈。

3 保護配置

根據繼電保護和安全自動裝置技術規程和對側線路保護的配置情況,下坂地電站的線路保護按雙重化配置，第1套為光纖差動保護,第1套為高頻距離保護,具體的線路保護配置如表1所示。下坂地電站送電線路為下坂地－英吉沙線。

表1 下英線保護配置

第1套保護為光纖分相電流差動,含1套光纖分相電流差動主保護，并配置三段式相間距離保護、接地距離保護、二段式零序保護作為后備保護。主保護與后備保護一體化。操作箱配在這套保護柜內。

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

2套保護裝置的通道接口方式如表2所示。

表2 通道接口配置

根據2套保護的交流電流、電壓回路彼此獨立的原則，2套保護的電流分別取自220 kV線路斷路器靠近母線側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 各保護的主要特點

4.1 WXH-803A的主要特點

WXH-803A線路保護裝置包括以光纖電流差動保護為主體的全線速動保護，當光纖通道異常時，可自動切換到高頻距離保護，由三段式相間和接地距離保護及四段零序保護構成的全套后備保護，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，全線以內典型金屬性故障主保護動作時間小于20 ms；

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

3）采用雙重數字濾波算法協調工作，有效保證距離保護的快速動作及測量精度；

4）自適應的振蕩判據及先進的振蕩識別功能，確保距離保護在系統振蕩加區外故障能可靠閉鎖，而在系統未振蕩時，區內故障快速動作，振蕩中區內故障可靠動作;

5）先進抗TA飽和方案，差動保護抗區外飽和指標不大于3ms；

6）差動元件針對線路保護區內各種故障類型配置了分相穩態量差動，分相故障分量差動及零序電流差動；

7）差動保護提供雙通道工作方式，雙通道（CHA、CHB）并行工作，獨立收發數據。一通道中斷不影響另一通道工作，提高了通道的可靠性；

8）保護啟動元件包含相電流突變量啟動、零序電流啟動、靜穩破壞啟動、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

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

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

2）縱聯距離，距離保護采用變動特性的原理，在保證保護速動性基礎上大大提高保護靈敏度；

3）采用雙重數字濾波算法協調工作，有效保證距離保護的快速動作及測量精度；

4）自適應的振蕩判據及先進的振蕩識別功能，確保距離保護在系統振蕩區外故障能可靠閉鎖，而在系統未振蕩時區內故障快速動作，振蕩中區內故障可靠動作；

5）在保護裝置中，啟動元件主要用于系統故障檢測、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，在滿足復歸條件后返回。保護啟動元件包含相電流突變量啟動、零序電流啟動、靜穩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）序電流復合選相，基于序電流相位關系的序分量選區元件是根據單相接地故障及兩相接地故障等類型下零序、負序電流的相位關系進行判別，該元件選相靈敏度高，允許接地故障時過渡電阻較大，選相不受非全相運行的影響；

7）本裝置縱聯主保護由縱聯距離（相間、接地）方向保護和零序功率方向保護構成。縱聯距離方向元件采用快速相量算法，以實際故障后快速發信，使保護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，并帶零序電壓補償，使系統末端高阻故障可靠動作；

8）保護啟動后，收發信機即被起動發閉鎖信號；收信8ms后才允許正方向元件投入工作，縱聯距離元件或縱聯零序元件任一動作時，停止發信；三相跳閘固定或三相跳閘位置動作且無流時，始終停止發信；

9）通道實驗，遠方起信邏輯由本裝置實現，這樣進行通道實驗時就把兩側的保護裝置、收發信機和通道一起進行檢查。

5 結語

220 kV線路保護采用按對側英吉沙線路保護同樣型號采購。配置雙重化保護，對220 kV線路，有選擇性地快速切除故障，防止電網事故擴大，保證了電網運行的可靠性，安全性。下坂地電站已于2010年6月份正式并網發電。從運行看,也證明了線路保護的優質、經濟和穩定性。

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

[2]GB/T14285-2006繼電保護和安全自動裝置技術規程[S]．

[3]國家電力公司．防止電力生產重大事故的二十五項重點要求[M]．2000．