西枝江惠东水利枢纽工程继电保护系统设计

西枝江惠东水利枢纽工程继电保护系统设计摘要：本文针对西枝江水电站的主接线方式，着重介绍了电站继电保护系统的设计特点，分别阐述了发电机、主变压器、站用变压器、出线线路的保护配置方案。关键字：西枝江，水电站，继电保护，设计abstract:thisarticleinviewofthewestzhijianghydropowerstationlordconnectionmodeareintroduced,andthedesignofthepowerstationrelayprotectionsystemcharacteristics,respectivelyexpoundsgenerator,themaintransformerandstoodwithtransformer,theprotectionoftheirlineconfigurationscheme.keyword:westzhijiang,hydropowerstation,therelayprotection,design概述西枝江惠东水利枢纽位于东江一级支流西枝江中游，坝址在县城平山镇下游约3.5km，距上游白盆珠水库55km，距下游东江水利枢纽（剑潭）约63km，是一座改善水环境、改善灌溉条件以及发电和航运等综合利用的水利枢纽工程，属于《广东省西枝江干流（石盘头～出口河段）梯级规划修编报告》中的平山梯级。本枢纽水电站为低水头河床式电站，安装两台贯流式灯泡水轮发电机组，总装机容量为5000kw，单机容量2500kw，多年平均发电量为2380万kwh，年利用小时4760h。发电机6.3kv电压侧采用单母线接线，2台发电机组与1台8000kva主变压器组成单母线接线。发电机出口和主变压器6.3kv侧均设有高压真空断路器。升高电压侧(10.5kv)由1台变压器和一回出线组成“变压器－线路组”单元接线。出线线路侧装设一组断路器。电站厂用电系统选用一台6.3/0.4kv400kva的干式变压器对厂内用电负荷供电。变压器接线组别采用d,yn11，选用阻抗电压值为4%。厂用变压器电源取自发电机电压母线。厂用低压母线采用单母线接线，厂用电采用，三相四线制系统，中性点直接接地。船闸/闸坝设置一台10.5/0.4kv400kva的干式变压器，电源从电站10kv出线侧取得。详见图1西枝江电站一次系统接线图。图1西枝江水电站一次系统接线图继电保护系统设计方案西枝江电站保护按对象一对一设置，分别设有发电机保护、主变保护、厂变保护、闸坝变保护、线路保护。主变压器及发电机均采用主、备保护独立分开装置方式，并组成相应屏柜。各保护装置通过硬布线分别与电站监控系统相应的lcu屏柜连接，输出重要的保护动作信号和报警信号。在中控室内的操作员工作站上可查询各电气一次设备的保护状态、实时事件、历史事件、故障录波分析等数据。发电机/励磁变保护配置根据相关规程规范[1]，结合西枝江水电站发电机组的容量和电压等级考虑，发电机应对定子绕组相间短路、接地、匝间短路、发电机外部相间短路、定子绕组过电压、过负荷、发电机逆功率等各种故障及异常状态，装设相应的保护。对于定子绕组及其引出线相间短路故障，配置纵联差动保护，作为发电机主保护。对于发电机外部相间短路故障，配置复合电压起动过流保护，作为发电机后备保护。对于发电机定子绕组的单相接地故障，配置单相接地保护。对于过负荷引起的定子绕组的过电流，配置定子绕组过负荷保护。对于发电机定子绕组异常过电压，配置过电压保护。对于励磁电流异常下降或完全消失的失磁故障，配置失磁保护。对于发电机转子一点接地故障，配置转子一点接地保护。对于贯流式机组变成电动机运行模式的异常情况，配置逆功率保护。发电机保护测量系统接线见图2。图2发电机保护配置测量图对于每台发电机组。设置1块发电机保护屏。其中，发电机纵联差动保护、ct断线判别功能等功能由7ut6121保护装置实现；复合电气闭锁电流保护、过负荷保护、定子接地保护、失磁保护、逆功率保护、过电压保护等功能则由7um6121保护装置实现。变压器保护配置2.2.1主变压器保护根据相关规程规范[1]，结合西枝江水电站变压器的容量和电压等级考虑，对变压器绕组及其引出线的相间短路的接地短路、绕组匝间短路、外部短路引起的过电流、中性点直接接地电网中外部短路引起的过电流、过负荷、过励磁、油面降低、变压器油温、绕组温度过高及油箱压力过高和冷却系统故障等各种故障及异常状态装设相应的保护。对于主变压器绕组及其引出线相间短路障，主变保护设有纵联差动保护，作为主变压器的主保护。对于主变压器外部短路引起的过电流，分以下两种情况分别考虑：倒送电运行时，在主变高压侧设有复合电压过电流保护；发电运行时，在主变低压侧设有复合电压过电流保护。复合电压过电流保护作为主变压器主保护的后备保护。对于主变压器壳内故障和油面降低，设有瓦斯保护。瓦斯保护分重瓦斯保护和轻瓦斯保护，当变压器壳内故障，由于绝缘油分解排出大量气体，使变压器油面急剧降低时，重瓦斯保护瞬时动作；当变压器内部故障不严重时，则轻瓦斯保护动作，发出信号至监控系统。对于变压器温度升高，设有温度保护。西枝江水电站主变压器保护测量接线见图3图3主变压器保护配置测量图电站变压器保护装置安装于保护屏内，全站共设一块主变压/线路保护屏。其中，主变压器保护由纵联差动保护装置，变压器后备保护及非电量保护装置装置组成；纵联差动保护由7ut6125装置实现；复合电压过电流保护、过负荷保护、瓦斯保护等非电量保护由7sj6816装置实现。2.2.2厂变、船闸/闸坝变保护西枝江设有一台厂用变压器、一台船闸/闸坝变压器，接线方式为d,yn11，对于这种容量比较小的厂变压器绕组及其引出线相间短路故障，高压侧采用跌落式熔断器作为电流速断保护。对于低压侧单相接地短路故障，利用负荷开关实现。其它保护配置西枝江水电站6.3kv电压侧母线上设有零序电压继电器，提供母线接地故障时的告警信号输出。另外，10kv线路保护，由电流闭锁电压速断保护、定时限过电流保护构成，采用7js6816保护装置，装于主变/线路保护屏内。结论：本文简要介绍了西枝江水电站继电保护系统设计方案及配置特点，现工程已成功投入运行近两年，本文的设计经验对国内同类型工程的设计具有一定的参考意义。参考文献：[1]gb/t14285-2006，继电保护和安全自动装置技术规程[s].[2]dl/t5177-2003，水利发电厂继电保护设计导则[s].注：文章内所有公式及图表请以pdf形式查看。