自適應重合閘在瀑布溝電站500 kV輸出線路中的應用

孫 虎 強

(國家能源大渡河流域生產指揮中心，四川 成都 610041)

1 概 述

隨著中國經濟的發展和能源結構的優化，清潔能源的發展越來越重視。水電作為清潔能源主要開發對象，其建設步伐不斷加快，近幾年新投產發電的水電站逐漸增多。水電站一般建在山區，送出線路沿著山脈送入城市，山上建設線路桿塔成本高，環境和氣候比較惡劣，為了節約成本，提高電力系統供電的穩定性，同桿雙回線自適應重合閘建設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，線路結冰嚴重，線路跳閘頻繁發生。由于瀑布溝采用同桿雙回線自適應重合閘功能，在避免了對系統嚴重沖擊的前提下，增加了重合的機會和重合成功的幾率，保證電站設備穩定運行。

2 自適應重合閘原理

2.1 自適應重合閘

自適應重合閘實現分相結合無嚴重故障順序重合。分相順序重合是指兩回線同時只有一相重合，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；無嚴重故障重合是指判別是否發生了出口附近的永久性故障，如果是出口附近的嚴重故障，則采取由遠故障側先重合，重合于故障對側，本側就不再重合。若重合成功本側緊接著重合，就可避免重合于出口單相故障對系統的沖擊。自適應重合閘無嚴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系統的嚴重沖擊所造成系統穩定破壞，極大地提高輸電的可靠性并提高重合的幾率。

2.2 自適應重合閘電壓判據

故障相跳開后，健全相對斷開相之間存在著電容耦合電壓和互感電壓。在有并聯電抗器補償的線路上，當潛供電弧熄滅后，各儲能元件所儲存的電磁能量按網絡的固有頻率(30～40 Hz)以自由振蕩的方式衰減。

當發生永久性接地故障時，電容耦合電壓將很小，因此，利用跳開相電壓判據可以確定是否發生了近處的永久性接地故障：

Uφ>Uzd

當滿足上面判據時，可判斷線路沒有發生近處的永久性接地故障，重合閘啟動。

2.3 自適應重合閘輔助判據

當發生如ⅠAⅡBC的瞬時性故障，跳開后保留了ⅠBCⅡA準三相運行，如果線路完全換位，健全的對稱三相對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，兩側均認為是發生了嚴重永久性故障而不重合，為彌補采用端電壓判據的不足，引入了輔助判據。

滿足下列任一條件認為沒有發生近處的嚴重故障，可以給予重合：

(1)故障時相電壓、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作；

(3)線路全長測距結果大于40%。

2.4 自適應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重合閘的功能

3.1 保護配置

瀑布溝電站有四條輸出線路，每回線路保護配置相同。線路保護有兩套完整獨立的線路保護裝置，每套線路保護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行。線路保護配置如圖1所示(瀑布溝四回線路保護配置相同，圖以布—坡三線為例，下同)。

圖1 線路保護配置圖

線路兩側斷路器有獨立的保護屏，每回線路保護配置總共由四面保護屏組成，每面屏保護配置見表2。

表2 保護屏保護配置

3.2 保護通信

瀑布溝線路保護通信，一方面要與對端線路保護交換信息，滿足線路保護跳閘需求；另一方面要與同桿的另一回線路交換信息，滿足自適應重合閘功能要求。RCS-931E線路保護裝置有兩個相同的光纖接口，分別為A通道和B通道。A通道與線路對端光纖連接，用于線路差動保護交換電流信息和收發開關量信息，為自適應重合閘提供判別依據；B通道與同桿另一回線路保護裝置連接，用于兩回線交換開關和重合閘信息，為實現自適應重合閘功能提供信息。

3.3 自適應重合閘功能的實現

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

RCS-921C裝置功能包括斷路器失靈保護、三相不一致保護、死區保護、充電保護和常規重合閘及自適應重合閘。RCS-921C設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跳閘接點，第二組分相跳閘開入TA2、TB2、TC2接本串非同桿雙回線路保護跳閘接點。設置兩組分相跳閘接點輸入是為了中開關保護能識別是哪一回線路保護跳閘，以便RCS-921C決定采用自適應重合閘還是常規重合閘。

當同桿雙回線采用自適應重合閘時，RCS-921C與RCS-931E配合完成自適應重合閘功能。線路保護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，保護只跳故障相；當兩條線路在故障跳閘后還存在至少兩健全異名相連接時，RCS-931E結合無嚴重故障判據，按照分相順序重合策略發出分相重合令，并由RCS-921C根據斷路器本身的狀態和斷路器先合后合關系來實現重合出口。

圖2 保護通道連接圖

瀑布溝輸出線路正常運行時，同桿雙回線路采用自適應重合閘。當有一回線路停運、發生光纖通道故障、TV斷線等情況時，RCS-931E線路保護裝置會自動將自適應重合閘功能退出，改為常規重合閘方式運行，不需要人為切換。當同桿另一回線路需要正常停運、維護、檢修時，當前輸出線路能滿足正常運行要求。

4 結 語

瀑布溝500 kV輸出線路采用自適應重合閘功能，安全可靠向電網持續供電，沒有因為瀑布溝供電線路的原因，造成電網停電事故。經過多年的運行，總結出自適應重合閘功能的優點：

(1)線路能避免重合于永久性接地故障，避免對電網系統造成兩次故障沖擊，提高了電網系統的穩定性。

(2)當同桿雙回線路都出現瞬時性多相故障時，兩回線路不會同時跳閘而影響系統供電，破壞系統的穩定性。

(3)方便線路的停運、維護、檢修，節約經濟成本和作業時間。