自適應(yīng)重合閘在瀑布溝電站500 kV輸出線路中的應(yīng)用

孫 虎 強(qiáng)

(國家能源大渡河流域生產(chǎn)指揮中心，四川 成都 610041)

1 概 述

隨著中國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和能源結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，清潔能源的發(fā)展越來越重視。水電作為清潔能源主要開發(fā)對(duì)象，其建設(shè)步伐不斷加快，近幾年新投產(chǎn)發(fā)電的水電站逐漸增多。水電站一般建在山區(qū)，送出線路沿著山脈送入城市，山上建設(shè)線路桿塔成本高，環(huán)境和氣候比較惡劣，為了節(jié)約成本，提高電力系統(tǒng)供電的穩(wěn)定性，同桿雙回線自適應(yīng)重合閘建設(shè)方案得到越來越多人的選擇。

瀑布溝水電站有四條500 kV輸出線路，采用同桿雙回線送至峨眉東坡變電站。桿塔走廊建在山頂上，冬季山頂氣溫低，線路結(jié)冰嚴(yán)重，線路跳閘頻繁發(fā)生。由于瀑布溝采用同桿雙回線自適應(yīng)重合閘功能，在避免了對(duì)系統(tǒng)嚴(yán)重沖擊的前提下，增加了重合的機(jī)會(huì)和重合成功的幾率，保證電站設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行。

2 自適應(yīng)重合閘原理

2.1 自適應(yīng)重合閘

自適應(yīng)重合閘實(shí)現(xiàn)分相結(jié)合無嚴(yán)重故障順序重合。分相順序重合是指兩回線同時(shí)只有一相重合，如果有多相需要重合，則按一定順序分別重合，避免重合于多相永久故障；無嚴(yán)重故障重合是指判別是否發(fā)生了出口附近的永久性故障，如果是出口附近的嚴(yán)重故障，則采取由遠(yuǎn)故障側(cè)先重合，重合于故障對(duì)側(cè)，本側(cè)就不再重合。若重合成功本側(cè)緊接著重合，就可避免重合于出口單相故障對(duì)系統(tǒng)的沖擊。自適應(yīng)重合閘無嚴(yán)重故障的判別原理及其分相順序重合閘能有效地防止合于多相永久故障對(duì)系統(tǒng)的嚴(yán)重沖擊所造成系統(tǒng)穩(wěn)定破壞，極大地提高輸電的可靠性并提高重合的幾率。

2.2 自適應(yīng)重合閘電壓判據(jù)

故障相跳開后，健全相對(duì)斷開相之間存在著電容耦合電壓和互感電壓。在有并聯(lián)電抗器補(bǔ)償?shù)木€路上，當(dāng)潛供電弧熄滅后，各儲(chǔ)能元件所儲(chǔ)存的電磁能量按網(wǎng)絡(luò)的固有頻率(30～40 Hz)以自由振蕩的方式衰減。

當(dāng)發(fā)生永久性接地故障時(shí)，電容耦合電壓將很小，因此，利用跳開相電壓判據(jù)可以確定是否發(fā)生了近處的永久性接地故障：

Uφ>Uzd

當(dāng)滿足上面判據(jù)時(shí)，可判斷線路沒有發(fā)生近處的永久性接地故障，重合閘啟動(dòng)。

2.3 自適應(yīng)重合閘輔助判據(jù)

當(dāng)發(fā)生如ⅠAⅡBC的瞬時(shí)性故障，跳開后保留了ⅠBCⅡA準(zhǔn)三相運(yùn)行，如果線路完全換位，健全的對(duì)稱三相對(duì)跳開相的電容耦合電壓和互感電壓很小，不能滿足電壓判據(jù)，兩側(cè)均認(rèn)為是發(fā)生了嚴(yán)重永久性故障而不重合，為彌補(bǔ)采用端電壓判據(jù)的不足，引入了輔助判據(jù)。

滿足下列任一條件認(rèn)為沒有發(fā)生近處的嚴(yán)重故障，可以給予重合：

(1)故障時(shí)相電壓、相間電壓均大于50%的額定電壓；

(2)阻抗Ⅰ段、工頻變化量阻抗沒有動(dòng)作；

(3)線路全長測距結(jié)果大于40%。

2.4 自適應(yīng)重合閘分相順序重合原則

分相重合順序原則為：

(1)如果兩回線有同名相故障，同名相優(yōu)先合閘；

(2)如果兩回線無同名相故障，按兩回線超前相合閘。

按以上分相順序重合原則，分析出各種故障情況下的重合閘順序，詳見下面重合閘順序策略表。

表1 重合閘順序策略表

3 瀑布溝輸出線路自適應(yīng)重合閘的功能

3.1 保護(hù)配置

瀑布溝電站有四條輸出線路，每回線路保護(hù)配置相同。線路保護(hù)有兩套完整獨(dú)立的線路保護(hù)裝置，每套線路保護(hù)采集的電壓電流來自不同PT、CT繞組，一套退出不影響另一套運(yùn)行。線路保護(hù)配置如圖1所示(瀑布溝四回線路保護(hù)配置相同，圖以布—坡三線為例，下同)。

圖1 線路保護(hù)配置圖

線路兩側(cè)斷路器有獨(dú)立的保護(hù)屏，每回線路保護(hù)配置總共由四面保護(hù)屏組成，每面屏保護(hù)配置見表2。

表2 保護(hù)屏保護(hù)配置

3.2 保護(hù)通信

瀑布溝線路保護(hù)通信，一方面要與對(duì)端線路保護(hù)交換信息，滿足線路保護(hù)跳閘需求；另一方面要與同桿的另一回線路交換信息，滿足自適應(yīng)重合閘功能要求。RCS-931E線路保護(hù)裝置有兩個(gè)相同的光纖接口，分別為A通道和B通道。A通道與線路對(duì)端光纖連接，用于線路差動(dòng)保護(hù)交換電流信息和收發(fā)開關(guān)量信息，為自適應(yīng)重合閘提供判別依據(jù)；B通道與同桿另一回線路保護(hù)裝置連接，用于兩回線交換開關(guān)和重合閘信息，為實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)重合閘功能提供信息。

3.3 自適應(yīng)重合閘功能的實(shí)現(xiàn)

RCS-931E保護(hù)裝置包括以分相電流差動(dòng)和零序電流差動(dòng)為主體的快速主保護(hù)，由工頻變化量距離元件構(gòu)成的快速Ⅰ段保護(hù)，由三段式相間和接地距離及二個(gè)延時(shí)段零序方向過流構(gòu)成的全套后備保護(hù)。保護(hù)有分相合閘及跳閘出口，配有自適應(yīng)重合閘及常規(guī)重合閘功能。

RCS-921C裝置功能包括斷路器失靈保護(hù)、三相不一致保護(hù)、死區(qū)保護(hù)、充電保護(hù)和常規(guī)重合閘及自適應(yīng)重合閘。RCS-921C設(shè)有兩組分相跳閘開入，第一組分相跳閘開入TA1、TB1、TC1接同桿雙回線線路保護(hù)跳閘接點(diǎn)，第二組分相跳閘開入TA2、TB2、TC2接本串非同桿雙回線路保護(hù)跳閘接點(diǎn)。設(shè)置兩組分相跳閘接點(diǎn)輸入是為了中開關(guān)保護(hù)能識(shí)別是哪一回線路保護(hù)跳閘，以便RCS-921C決定采用自適應(yīng)重合閘還是常規(guī)重合閘。

當(dāng)同桿雙回線采用自適應(yīng)重合閘時(shí)，RCS-921C與RCS-931E配合完成自適應(yīng)重合閘功能。線路保護(hù)RCS-931E綜合同桿兩回線路的信息，將兩回線路三相六線作為整體考慮，保護(hù)只跳故障相；當(dāng)兩條線路在故障跳閘后還存在至少兩健全異名相連接時(shí)，RCS-931E結(jié)合無嚴(yán)重故障判據(jù)，按照分相順序重合策略發(fā)出分相重合令，并由RCS-921C根據(jù)斷路器本身的狀態(tài)和斷路器先合后合關(guān)系來實(shí)現(xiàn)重合出口。

圖2 保護(hù)通道連接圖

瀑布溝輸出線路正常運(yùn)行時(shí)，同桿雙回線路采用自適應(yīng)重合閘。當(dāng)有一回線路停運(yùn)、發(fā)生光纖通道故障、TV斷線等情況時(shí)，RCS-931E線路保護(hù)裝置會(huì)自動(dòng)將自適應(yīng)重合閘功能退出，改為常規(guī)重合閘方式運(yùn)行，不需要人為切換。當(dāng)同桿另一回線路需要正常停運(yùn)、維護(hù)、檢修時(shí)，當(dāng)前輸出線路能滿足正常運(yùn)行要求。

4 結(jié) 語

瀑布溝500 kV輸出線路采用自適應(yīng)重合閘功能，安全可靠向電網(wǎng)持續(xù)供電，沒有因?yàn)槠俨紲瞎╇娋€路的原因，造成電網(wǎng)停電事故。經(jīng)過多年的運(yùn)行，總結(jié)出自適應(yīng)重合閘功能的優(yōu)點(diǎn)：

(1)線路能避免重合于永久性接地故障，避免對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)造成兩次故障沖擊，提高了電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

(2)當(dāng)同桿雙回線路都出現(xiàn)瞬時(shí)性多相故障時(shí)，兩回線路不會(huì)同時(shí)跳閘而影響系統(tǒng)供電，破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

(3)方便線路的停運(yùn)、維護(hù)、檢修，節(jié)約經(jīng)濟(jì)成本和作業(yè)時(shí)間。