水电站主要电气设备及保护配置

彭伟林

浙江正源水利水电勘测设计研究院有限公司，浙江 丽水 323000

0 引言

某中型水电站装机容量为1350MW，地下主厂房共装设6台225MW额立轴半伞式水轮发电机组，其中的1至4号机组以15.75kV分相封闭母线经发电机断路器与500kV 主变压器连接，经主变压器升压后接成两组联合单元GIB和500kV干式电缆，然后我们把电缆出线接入到地面开关站的500kV GIS；5至6号机组分别以15.75kV封闭母线与两组主变压器进行连接，接成220kV发电机-变压器单元，我们把接好的单元经220kV电缆接入地面开关站的220kV GIS，此外，在地面开关站中我们还设有GIS、500kV/220kV联络变压器、并联电抗器及电站出线设备。

1 发电机-变压器保护配置

发电机和变压器作为水电站运行的关键设备，对其进行合理的保护配置是水电站正常运行的前提。本文对发电机-变压器保护的初步配置方案为我们把它的保护装置分成彼此独立的A、B两个系统，其中，我们对子系统A配置完全纵差、故障分量负序方向、主变四端大差等保护；对子系统B配置发电机不完全纵差、高灵敏横差和变压器差动等保护。对于A、B两组保护的基本要求是当其中的一组保护退出运行时，另一组应承当发电机—变压器的保护。此外，每组保护单独设屏，两组保护分别由两路互相独立的电厂直流电源供电，水电站除上述的发电机-变压器部分主保护外，还包括发电机变压器异常运行保护、接地故障保护、断路器失灵保护等，具体保护配置见表1。

表1 微机继电保护配置

2 GIS保护配置

本文中的GIS保护系统和500kV电缆保护系统我们采用日本三菱公司的产品，整个系统主要由一套主保护和一套后备保护组成。工作原理：系统通过从继电器取得电压和电流信号进行相关操作，来使主保护系统和后备保护系统进行相应的操作，使得电气和物理进行隔离，从而保证发生故障时主保护的正常运行。

500kV电缆回路都配有两块保护屏，分别安装在GIS控制室和厂房内发电机旁，每块保护屏装设两套完整的差动保护（87C1、87C2）和一套零序过电流保护（64C）。其中，87C1我们采用的MCD PCM微机型电流差动继电器，因为它具有两段比率差电流特性，可以有效防止当CT饱和时误动，此外它对外部故障具有很好的比率制动特性。继电器采用具有监视功能的光纤电缆。87C2我们采用的是LFCB202微机型电流差动继电器，因为它具有两段比率差电流特性，可以有效防止当CT饱和时误动，此外它对外部故障具有很好的比率制动特性。继电器采用具有监视功能的光纤电缆。64C我们采用的是高速零序过电流继电器，它主要用来检测电缆的接地电流。

15.75kV母线都配有一块保护屏，每块保护屏都装设两套完整的差动保护（87B1、87B2）和一套零序过电流保护（64C）。其中，87B1我们采用的是MBP-C集成电路型低阻抗继电器，它是通过利用相位比较原理来防止当CT饱和时发生误动；87B2我们采用的是MBP-A集成电路型高阻抗继电器，64C我们采用的是高速零序过电流继电器。

500kV线路断路器都配有一块装设MREI-10微机型自动重合闸装置和MCTI-40集成电路型失灵保护的继电器保护屏。每一T区我们都配有两套MCT140集成电路型瞬时过流继电器和MBP-A集成电路型差动继电器。

3 线路保护配置

本文中的水电站有4回500kV输出线路。我们对每一条500kV出线配置两面独立的主保护屏，每面保护屏内我们都装有全线速动的主保护和完善的后备保护。与此同时，每一条线路我们还需要配置一面独立的后备保护屏。本文中的主保护中我们采用的是美国GE公司生产的TLS1B集成电路型和DFP-100微机型保护装置以及南京自动化研究院生产的LFP-901A微机型保护装置，后备保护我们采用的是LFP-902A微机型保护装置。

PLP01-54保护屏内主要装有LFP-901A线路成套快速保护装置和LFP-925故障起动装置，其中LFP-901A为微机型保护装置，它主要包括以复合式距离方向元件和零序方向元件为主体的快速主保护、由线工频变化量距离元件构成的快速I段保护和有三段式相间和接地距离及两个延时段零序方向过流作为后备的全套后备保护这3个部分；此外，该装置还具有自动重合闸、单相重合和三相重合等功能。PLP02-54保护屏内装有LFP-902A线路成套快速保护装置和LFP-925故障起动装置。其中，LFP-902A为微机实现的数字式超高压线路成套快速保护装置，它主要包括以复合式距离方向元件和零序方向元件为主体的快速主保护、由线工频变化量距离元件构成的快速I段保护和有三段式相间和接地距离及两个延时段零序方向过流作为后备的全套后备保护这3个部分。

TLS保护屏内主要装有TLS1B集成电路型和DFP-100微机型保护装置。其中，TLS1B具有3个正向保护段的输电线路继电保护装置，它可以实现阶段式距离保护、超/欠范围允许式保护、方向比较闭锁保护和混合式跳闸保护等功能。DFP-100是数字式保护、控制和测量系统，它通过对电流和电压的输入波形进行采样并以适当的算法来进行线路的保护和监测。DFP-100主要应用在任何需要过电流、过/低电压、高/低频控制、测量的场合。

4 结语

综上所述，本文通过对水电站中的设备采用双重保护配置，当一套保护装置因故障而不能正常工作时，另一套保护可以及时切除故障，这样极大提高了保护动作的可靠性，更好地保证了水电站电气设备的安全、稳定运行。

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