下坂地水电站220 kV线路保护的设计及特点

王红,曹晖

（1.陕西省水利电力勘测设计研究院，陕西西安 710001；2.西安供电局，陕西西安710032）

1 工程概况

下坂地电站接入电力系统主要将向喀什和莎车南北两地输送有功功率，是喀什克州电网的一座地区性骨干电源，其主要作用是满足喀什克州电网的用电需要，增加电网的调峰容量。对改善电网结构，提高供电质量和供电安全度发挥关键作用。

电站装机容量为3×50 MW，总额定装机容量为150 MW，电站年发电量为4.644亿kW·h，年利用小时数为3 096 h，电站保证出力为35.9MW。

电站以220 kV一级电压接入系统，沿塔什库尔干河向东走线约50 km后，沿山谷向北经约120 km至英吉沙县，接入英吉沙220 kV变电所，将下坂地水电站的电能经英吉沙220 kV变电所分别送往喀什和莎车负荷中心，线路总长170km。单母线接线，220kV出线共计2回，本期1回，接入英吉沙220 kV变电所，预留1回。电站的电气主接线采用发电机—变压器组单元接线，设置3台额定容量为63MV·A三相双卷升压型无励磁调压铜芯电力变压器。

2 线路保护设计原则

1）配置2套独立的、不同原理的全线速动的主保护;

2）每套主保护分别起动1组跳闸线圈;

3）每1套全线速动保护，对全线路内发生的各种类型故障，均能快速动作切除故障;

4）2套主保护从交流电流、电压，交流电源，直流电源，跳闸回路应相互独立;

5）2套主保护分别使用独立的远方信号传输设备;

6）线路保护成套组盘。为了提高可靠性,220 kV断路器应为双跳闸线圈。

3 保护配置

根据继电保护和安全自动装置技术规程和对侧线路保护的配置情况,下坂地电站的线路保护按双重化配置，第1套为光纤差动保护,第1套为高频距离保护,具体的线路保护配置如表1所示。下坂地电站送电线路为下坂地－英吉沙线。

表1 下英线保护配置

第1套保护为光纤分相电流差动,含1套光纤分相电流差动主保护，并配置三段式相间距离保护、接地距离保护、二段式零序保护作为后备保护。主保护与后备保护一体化。操作箱配在这套保护柜内。

第2套保护为纵联距离保护，含1套纵联距离(方向)作为主保护，并配有三段式相间距离保护、接地距离保护和多段零序电流保护作为后备保护。

2套保护装置的通道接口方式如表2所示。

表2 通道接口配置

根据2套保护的交流电流、电压回路彼此独立的原则，2套保护的电流分别取自220 kV线路断路器靠近母线侧电流互感器的两组绕组的电流，电压取自220 kV线路出线平台侧电压互感器及220 kV母线电压互感器不同绕组及不同回路。CT、PT配置如图1所示。

4 各保护的主要特点

4.1 WXH-803A的主要特点

WXH-803A线路保护装置包括以光纤电流差动保护为主体的全线速动保护，当光纤通道异常时，可自动切换到高频距离保护，由三段式相间和接地距离保护及四段零序保护构成的全套后备保护，配置自动重合闸。

1）动作速度快，线路近端故障动作时间小于10 ms，全线以内典型金属性故障主保护动作时间小于20 ms；

2）差动保护，距离保护采用变动作特性的原理，在保证保护速动性基础上大大提高保护灵敏度；

3）采用双重数字滤波算法协调工作，有效保证距离保护的快速动作及测量精度；

4）自适应的振荡判据及先进的振荡识别功能，确保距离保护在系统振荡加区外故障能可靠闭锁，而在系统未振荡时，区内故障快速动作，振荡中区内故障可靠动作;

5）先进抗TA饱和方案，差动保护抗区外饱和指标不大于3ms；

6）差动元件针对线路保护区内各种故障类型配置了分相稳态量差动，分相故障分量差动及零序电流差动；

7）差动保护提供双通道工作方式，双通道（CHA、CHB）并行工作，独立收发数据。一通道中断不影响另一通道工作，提高了通道的可靠性；

8）保护启动元件包含相电流突变量启动、零序电流启动、静稳破坏启动、差流启动等启动元件，任一启动元件动作后开放故障处理逻辑。

图1 CT、PT装置图

4.2 WXH-802A的主要特点

WXH-802A线路保护装置包括以纵联综合距离（相间、接地）保护和零序方向保护为主体的全线速动主保护，由三段式相间和接地距离保护及四段零序保护构成的全套后备保护，配有自动重合闸保护。与收发机构成闭锁式纵联距离主保护。

1）动作速度快，线路近端故障动作时间小于10 ms，全线以内典型金属性故障主保护动作时间小于30ms；

2）纵联距离，距离保护采用变动特性的原理，在保证保护速动性基础上大大提高保护灵敏度；

3）采用双重数字滤波算法协调工作，有效保证距离保护的快速动作及测量精度；

4）自适应的振荡判据及先进的振荡识别功能，确保距离保护在系统振荡区外故障能可靠闭锁，而在系统未振荡时区内故障快速动作，振荡中区内故障可靠动作；

5）在保护装置中，启动元件主要用于系统故障检测、开放故障处理逻辑及开放出口继电器的正电源功能，启动元件动作后，在满足复归条件后返回。保护启动元件包含相电流突变量启动、零序电流启动、静稳破坏启动等启动元件，任一启动元件动作后开放故障处理逻辑；

6）序电流复合选相，基于序电流相位关系的序分量选区元件是根据单相接地故障及两相接地故障等类型下零序、负序电流的相位关系进行判别，该元件选相灵敏度高，允许接地故障时过渡电阻较大，选相不受非全相运行的影响；

7）本装置纵联主保护由纵联距离（相间、接地）方向保护和零序功率方向保护构成。纵联距离方向元件采用快速相量算法，以实际故障后快速发信，使保护全线典型金属性故障小于30ms，零序功率方向元件采用全周付氏向量算法，并带零序电压补偿，使系统末端高阻故障可靠动作；

8）保护启动后，收发信机即被起动发闭锁信号；收信8ms后才允许正方向元件投入工作，纵联距离元件或纵联零序元件任一动作时，停止发信；三相跳闸固定或三相跳闸位置动作且无流时，始终停止发信；

9）通道实验，远方起信逻辑由本装置实现，这样进行通道实验时就把两侧的保护装置、收发信机和通道一起进行检查。

5 结语

220 kV线路保护采用按对侧英吉沙线路保护同样型号采购。配置双重化保护，对220 kV线路，有选择性地快速切除故障，防止电网事故扩大，保证了电网运行的可靠性，安全性。下坂地电站已于2010年6月份正式并网发电。从运行看,也证明了线路保护的优质、经济和稳定性。

[1] 贺家李，宋从矩．电力系统继电保护原理[M]．北京：中国电力出版社，2006.

[2]GB/T14285-2006继电保护和安全自动装置技术规程[S]．

[3]国家电力公司．防止电力生产重大事故的二十五项重点要求[M]．2000．