亭子口水电站角形接线保护配置

(嘉陵江亭子口水利水电开发有限公司，四川 广元，628400)

亭子口水电站位于四川省广元市苍溪县境内，是嘉陵江干流开发中唯一的控制性工程，是以防洪、发电及城乡供水、灌溉为主，兼顾航运以及拦沙减淤等的综合利用工程。亭子口水电站总装机容量为4×275MW，以500kV电压接入电力系统。基于水库调度方式，汛期电站在电力系统中担任基荷、腰荷和峰荷，非汛期电站在电力系统中担任峰荷和腰荷。本文主要介绍该电站的角形接线保护装置。

1 电气主接线

亭子口水电站采用发电机——变压器联合单元接线，每台发电机——变压器为一组单元接线(设有发电机断路器)，两组单元接线高压侧并联后，经隔离开关接至500kV系统。500kV系统为角形接线，近期为三角形接线方式，现共有3台500kV断路器和1回出线，此回出线采用架空出线接入达州500kV变电站；远期为四角形接线，为4台500kV断路器和2回出线，增加一回出线接入广元500kV变电站。

亭子口水电站采用角形接线，接线简单、清晰，但继电保护和控制相对复杂。1回进线或出线故障时，需操作2台断路器。变压器故障时，短时使电站2台机组停运，经过操作可恢复非故障单元运行。任意断路器故障，四角形接线只停一回线路和两台机组，经过操作可恢复运行。亭子口水电站电气主接线如图1所示。

图1 亭子口水电站电气主接线

2 500kV角形接线保护配置

亭子口水电站继电保护配置遵循《继电保护及安全自动装置运行管理规程(GB/T 14285-2006)》和《水力发电厂继电保护设计导则(DL/T 5177-2003)》等规范。500kV GIS继电保护主要包括线路保护、断路器保护、短引线差动保护、开关间短线保护、自动重合闸等。

2.1 线路保护

亭子口水电站500kV线路保护采用两套主保护原则配置，主一保护采用国电南京自动化股份有限公司的PSL603U数字式超高压线路保护装置，命名为500kV口达线1号线路保护装置；主二保护采用南瑞继保有限公司的RCS-902GPV型微机数字式超高压全线快速成套保护装置，命名为500kV口达线2号线路保护装置。另外，还配置了两套辅助保护，辅A采用国电南京自动化股份有限公司的SSR530U系列数字式远跳判别装置，命名为500kV口达线1号过压远切保护装置；辅B采用南瑞继保有限公司RCS-925G型过压保护及故障起动装置，命名为500kV口达线2号过压远切保护装置。

PSL 603U系列基本型是以纵联电流差动(分相电流差动和零序电流差动)为全线速动保护。装置还设有快速距离保护、三段相间、接地距离保护、零序方向过流保护、零序反时限过流保护。保护装置有分相跳闸出口，配有常规重合闸功能，可根据需要对开关实现单相重合闸、三相重合闸、综合重合闸、停用重合闸，也可以通过控制字来选择退出重合闸功能。

差动保护跳闸逻辑具有以下功能：

(1)差动保护可分相跳闸，区内单相故障时，单独将该相切除，保护发跳闸命令后150ms故障相仍有电流，补发三跳令；三跳令发出后150ms故障相仍有电流，补发永跳令；

(2)当自适应重合闸投入时，两相以上区内故障时跳故障相；

(3)非全相再故障可以通过控制字选择是否三跳还是永跳；

(4)任一侧手合或重合于故障线路，两侧差动保护都三相跳闸并闭锁重合闸。

RCS-902G包括以纵联距离和零序方向元件为主体的快速主保护，由工频变化量距离元件构成的快速Ⅰ段保护，由三段式相间和接地距离及多个零序方向过流构成的全套后备保护。RCS-902G以硬接点方式与对侧交换方向信息，可结合继电保护专用收发信机、复用载波机或继电保护光纤通信接口装置，与对侧保护构成闭锁式或允许式的纵联保护。RCS-902GPV保护有分相出口，配有自动重合闸功能,对单或双母线接线的开关实现单相重合闸和三相重合闸。

辅助保护RCS-925G过电压及故障起动装置，作为线路过电压及远方跳闸的就地判别装置，并根据运行要求可投入零序电压、负序电压、电流变化量、零负序电流、低电流、低功率因素、低功率等就地判据，能提高远方跳闸保护的安全性而不降低保护的可靠性。

辅助保护SSR530系列数字式远跳判别装置,也作为线路过电压及远方跳闸的就地判别装置。亭子口水电站初期采用高频通道，现已改为光纤通道。

2.2 500kV断路器保护

亭子口水电站500kV断路器保护，采用南瑞继保的RCS-921G系列断路器失灵保护及自动重合闸装置，装置功能包括断路器失灵保护、三相不一致保护、死区保护、充电保护和自动重合闸。

断路器失灵保护按照如下几种情况考虑：即分相起动失灵，保护三跳起动失灵，失灵相高定值起动失灵。失灵保护跳闸逻辑为，先经“失灵跳本开关时间”延时发三相跳闸命令跳本断路器，再经“失灵跳相邻断路器时间”延时跳开相邻断路器。

当三相不一致保护投入，断路器某相断开，出现非全相时，可经三相不一致保护回路延时跳开三相。不一致可经零序电流或负序电流开放，由软件控制字控制其投退。

充电保护由两段相过流及一段零序过流组成，其时间定值及过流定值均可设置。

此装置具有一次自动重合闸功能，能实现单相重合闸方式、三相重合闸方式、禁止重合闸方式及停用重合闸方式。单相重合闸方式，单相跳闸单合，多相跳闸不合；三相重合闸方式，任何故障三跳三合。在正常运行方式下，自动重合闸方式采用单相重合闸方式。当口达线路保护跳闸起动重合闸，与线路连接的两开关的重合顺序应通过设置不同重合时间来实现。亭子口水电站初期三角形接线方式时，未与线路相连的开关重合闸方式应停用。

2.3 短引线差动保护

亭子口水电站短引线差动保护，采用南瑞继保的RCS-924B型T区保护装置，每回短引线配置两套差动保护。短引线差动保护采用四侧电流比率差动方式，通过发——变组联合单元高压侧两组CT和500kV GIS三角形接线的两组断路器CT，保护短引线和隔离开关间的区域。短引线差动保护用于快速切除短引线上的各种短路故障，保护瞬时动作于跳开短引线GIS侧的2台断路器和2台发电机断路器。

2.4 开关间短线保护

500kV GIS角形接线的三台断路器的其中两台断路器之间的短联线称为开关间短线，当某发变组联合单元进线停运检修时，短引线差动保护退出，但该联合单元进线连接的两台断路器仍有可能在运行。为此，设置两套开关间短线保护，以切除该短联线上的各种故障，保护动作后瞬时跳开短联线对应两侧的2台断路器。

亭子口水电站开关间短线保护，采用南瑞继保RCS-922G系列数字式短引线保护装置。开关间短线保护采用电流比率差动方式，保护的出口正电源由线路隔离刀闸的辅助接点(或屏上压板)与装置的起动元件共同开放，使保护的安全性得以提高。

3 结语

亭子口水电站采用角形接线，接线简单、清晰，但继电保护和控制相对复杂。因此，值班时运行人员应严格按照运行规程执行，以保证保护装置的正确运行。

〔1〕施 怡.变电站220kV 4角形接线的继电保护改造探索[J].华东电力，2008.