自适应重合闸在瀑布沟电站500 kV输出线路中的应用

孙 虎 强

(国家能源大渡河流域生产指挥中心，四川 成都 610041)

1 概 述

随着中国经济的发展和能源结构的优化，清洁能源的发展越来越重视。水电作为清洁能源主要开发对象，其建设步伐不断加快，近几年新投产发电的水电站逐渐增多。水电站一般建在山区，送出线路沿着山脉送入城市，山上建设线路杆塔成本高，环境和气候比较恶劣，为了节约成本，提高电力系统供电的稳定性，同杆双回线自适应重合闸建设方案得到越来越多人的选择。

瀑布沟水电站有四条500 kV输出线路，采用同杆双回线送至峨眉东坡变电站。杆塔走廊建在山顶上，冬季山顶气温低，线路结冰严重，线路跳闸频繁发生。由于瀑布沟采用同杆双回线自适应重合闸功能，在避免了对系统严重冲击的前提下，增加了重合的机会和重合成功的几率，保证电站设备稳定运行。

2 自适应重合闸原理

2.1 自适应重合闸

自适应重合闸实现分相结合无严重故障顺序重合。分相顺序重合是指两回线同时只有一相重合，如果有多相需要重合，则按一定顺序分别重合，避免重合于多相永久故障；无严重故障重合是指判别是否发生了出口附近的永久性故障，如果是出口附近的严重故障，则采取由远故障侧先重合，重合于故障对侧，本侧就不再重合。若重合成功本侧紧接着重合，就可避免重合于出口单相故障对系统的冲击。自适应重合闸无严重故障的判别原理及其分相顺序重合闸能有效地防止合于多相永久故障对系统的严重冲击所造成系统稳定破坏，极大地提高输电的可靠性并提高重合的几率。

2.2 自适应重合闸电压判据

故障相跳开后，健全相对断开相之间存在着电容耦合电压和互感电压。在有并联电抗器补偿的线路上，当潜供电弧熄灭后，各储能元件所储存的电磁能量按网络的固有频率(30～40 Hz)以自由振荡的方式衰减。

当发生永久性接地故障时，电容耦合电压将很小，因此，利用跳开相电压判据可以确定是否发生了近处的永久性接地故障：

Uφ>Uzd

当满足上面判据时，可判断线路没有发生近处的永久性接地故障，重合闸启动。

2.3 自适应重合闸辅助判据

当发生如ⅠAⅡBC的瞬时性故障，跳开后保留了ⅠBCⅡA准三相运行，如果线路完全换位，健全的对称三相对跳开相的电容耦合电压和互感电压很小，不能满足电压判据，两侧均认为是发生了严重永久性故障而不重合，为弥补采用端电压判据的不足，引入了辅助判据。

满足下列任一条件认为没有发生近处的严重故障，可以给予重合：

(1)故障时相电压、相间电压均大于50%的额定电压；

(2)阻抗Ⅰ段、工频变化量阻抗没有动作；

(3)线路全长测距结果大于40%。

2.4 自适应重合闸分相顺序重合原则

分相重合顺序原则为：

(1)如果两回线有同名相故障，同名相优先合闸；

(2)如果两回线无同名相故障，按两回线超前相合闸。

按以上分相顺序重合原则，分析出各种故障情况下的重合闸顺序，详见下面重合闸顺序策略表。

表1 重合闸顺序策略表

3 瀑布沟输出线路自适应重合闸的功能

3.1 保护配置

瀑布沟电站有四条输出线路，每回线路保护配置相同。线路保护有两套完整独立的线路保护装置，每套线路保护采集的电压电流来自不同PT、CT绕组，一套退出不影响另一套运行。线路保护配置如图1所示(瀑布沟四回线路保护配置相同，图以布—坡三线为例，下同)。

图1 线路保护配置图

线路两侧断路器有独立的保护屏，每回线路保护配置总共由四面保护屏组成，每面屏保护配置见表2。

表2 保护屏保护配置

3.2 保护通信

瀑布沟线路保护通信，一方面要与对端线路保护交换信息，满足线路保护跳闸需求；另一方面要与同杆的另一回线路交换信息，满足自适应重合闸功能要求。RCS-931E线路保护装置有两个相同的光纤接口，分别为A通道和B通道。A通道与线路对端光纤连接，用于线路差动保护交换电流信息和收发开关量信息，为自适应重合闸提供判别依据；B通道与同杆另一回线路保护装置连接，用于两回线交换开关和重合闸信息，为实现自适应重合闸功能提供信息。

3.3 自适应重合闸功能的实现

RCS-931E保护装置包括以分相电流差动和零序电流差动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二个延时段零序方向过流构成的全套后备保护。保护有分相合闸及跳闸出口，配有自适应重合闸及常规重合闸功能。

RCS-921C装置功能包括断路器失灵保护、三相不一致保护、死区保护、充电保护和常规重合闸及自适应重合闸。RCS-921C设有两组分相跳闸开入，第一组分相跳闸开入TA1、TB1、TC1接同杆双回线线路保护跳闸接点，第二组分相跳闸开入TA2、TB2、TC2接本串非同杆双回线路保护跳闸接点。设置两组分相跳闸接点输入是为了中开关保护能识别是哪一回线路保护跳闸，以便RCS-921C决定采用自适应重合闸还是常规重合闸。

当同杆双回线采用自适应重合闸时，RCS-921C与RCS-931E配合完成自适应重合闸功能。线路保护RCS-931E综合同杆两回线路的信息，将两回线路三相六线作为整体考虑，保护只跳故障相；当两条线路在故障跳闸后还存在至少两健全异名相连接时，RCS-931E结合无严重故障判据，按照分相顺序重合策略发出分相重合令，并由RCS-921C根据断路器本身的状态和断路器先合后合关系来实现重合出口。

图2 保护通道连接图

瀑布沟输出线路正常运行时，同杆双回线路采用自适应重合闸。当有一回线路停运、发生光纤通道故障、TV断线等情况时，RCS-931E线路保护装置会自动将自适应重合闸功能退出，改为常规重合闸方式运行，不需要人为切换。当同杆另一回线路需要正常停运、维护、检修时，当前输出线路能满足正常运行要求。

4 结 语

瀑布沟500 kV输出线路采用自适应重合闸功能，安全可靠向电网持续供电，没有因为瀑布沟供电线路的原因，造成电网停电事故。经过多年的运行，总结出自适应重合闸功能的优点：

(1)线路能避免重合于永久性接地故障，避免对电网系统造成两次故障冲击，提高了电网系统的稳定性。

(2)当同杆双回线路都出现瞬时性多相故障时，两回线路不会同时跳闸而影响系统供电，破坏系统的稳定性。

(3)方便线路的停运、维护、检修，节约经济成本和作业时间。