摘要：随着我国电力系统建设的全面推进，大型及特大型水电站的大量兴建使其安全运行问题备受关注，为保证电站乃至系统稳定运行致使厂用电系统的复杂性大为增加，从而对相关的继电保护及其整定技术提出了新的课题。本文以大型水电站厂用电系统以及高压电网为研究对象，进行了相关分析与探讨。
关键词：大型水电站；继电保护；整定分析
引言：
当今世界，电力是每个国家生存和发展的先决条件，就我国而言，缺电己经成为制约国民经济发展和提高人民生活水平的瓶颈。目前，我国经济正在持续高速发展，电力负荷也必然快速增长，到2020年全社会用电量预计将达到4600TWh左右。另一方面，在我国经济高速发展的同时，由于煤炭资源的快速消耗，火电的发展前景令人堪忧。但我国的水能蕴藏量巨大，可开发资源约为4.93亿千瓦，水能的开发和利用具有广阔的发展空间，大力发展水力发电成为缓解电力负荷压力的有效方法。近年来，以三峡为代表的大型水电站的建设，使水力发电成为电力产业的支柱。
1.大型水电站概况
大型水电站机组容量巨大，这对承担整个电站动力保证的厂用电系统的运行安全性和供电可靠性提出了更高的要求。电站厂用电微机保护系统的性能好坏和保护整定值的合理与否，直接决定厂用电系统的运行安全性和供电可靠性，进而影响着电站的正常运行，最终对整个电网的稳定和安全产生影响。因此，深入分析大型水电站厂用电系统及其保护的特点，采取切实可行的措施，提高其定值水平，保证厂用电系统的可靠运行是一个迫切需要解决的重要课题。
我国能源分布和负荷中心分布极不平衡，因此将大规模电力从发电厂安全可靠地输送到终端用户是一个十分艰巨的任务。按照“全国联网、西电东送、南北互供”的战略思想，我国将陆续完成三峡输变电、华中与华北联网、西北与华中联网等一系列互联工程。联网运行实现了较好的电能互补以及跨区域的电能利用，使各电网获得良好的经济效益和社会效益，但同时也使得输电走廊用地也越来越紧张。同杆并架多回线是利用土地，降低电力建设投资，增加电力输电容量，提高供电可靠性的有效手段。
2.现代大型水电站厂用电系统及其继电保护的特点
2.1现代大型水电站厂用电系统的特点
现代大型水电站的机组容量不断增大，在电网中的作用也越来越重要，一般来说，大型水电站厂用电系统具有以下5个特点：
（1）供电可靠性要求高。一般来说，大型水电站在任何运行方式下都不应少于3个独立电源。厂用电系统的供电可靠性在很大程度上决定了整个电站的可靠性，厂用电供电的中断和辅助机械的停运，都会引起发电机出力的降低，甚至全厂停电。厂用电系统的供电可靠性对大型水电站来说尤为重要。
（2）多供电电压等级。大型水电站中，在坝区和水利枢纽装设有大型机械，如船闸或升船机、闸门启闭装置等，这些设备距主厂房较远，需要在那里设专用变压器，采用lOkV或6kV供电；另外，水轮发电机组辅助设备使用的电动机容量较小，低压侧通常设置0.4kV厂用电压等级，由动力和照明共用的三相四线制系统供电。对于特大型水电站为保证厂用电系统的供电可靠性，往往引接多个外部供电电源，根据现场的接线需要，厂用电系统供电网络还可能存在35kV电压等级。
（3）厂用电系统供电距离长、范围大。大型水电站厂用负荷中大容量电机所占比例较大，并且由于布置以及场地等原因的限制，大容量电机的功率和供电距离不能改变，这种情况致使大型水电站的供电距离大大拉长。此外，大型水电站的大坝、厂房、引水建筑物及辅助生产厂房等彼此相距较远，这就大大增加了厂用电系统的供电范围。
（4）供电负荷大。一般来说，中小型水电站的辅机相对较少，生产过程也相对比较简单，厂用负荷较小。但是大型水电站厂用负荷的电机负荷容量大、数量多，除此之外，大型水电站的建设工期长，因此己投运的变压器等电力设备还需要考虑施工负荷的用电，而且水电站需同时兼顾坝区用电，导致其供电负荷大大增加。
（5）厂用电系统自动化程度要求高。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆大型水电站多采用计算机监控对厂内、外的重要设施进行监视和控制，电站的运行自动化水平高，相应对厂用电系统的运行自动化水平也要求较高。
2.2现代大型水电站厂用电系统接线
对水电站来说，厂用电负荷是最重要的负荷之一，其系统接线是否灵活、可靠直接关系到整个电站的安全稳定运行。一般来说，水电站厂用电系统接线多采用单母分段接线形式。中、小型水电站厂用母线通常只分为两段，由两台厂用变压器以暗备用方式向两段厂用母线供电；而大型水电站厂用母线一般按照机组台数分段，每段母线由单独的厂用变压器供电，并设置专用备用变压器。发电机和主变压器多采用单元接线方式，厂用工作电源从主变压器的低压侧引接，发电机组出口可装设出口断路器，以保证在机组停机的情况下，可由系统引接厂用电源，提高厂用电系统的供电可靠性。
大型水电站厂用电系统应具有较高的供电可靠性和运行安全性，这除了需要从厂用电系统自身结构加以改进以外，还应保证厂用电保护系统的可靠运行。
3.厂用电系统继电保护整定计算
大型水电站厂用电系统网络结构复杂，保护配置多样，这给保护的整定工作带来了一定的困难，下面结合三峡右岸电厂厂用电保护整定实例，具体分析大型水电站厂用电系统保护整定中的特殊问题。
在厂用电系统保护整定过程中遇到的主要问题如下：①由于线路额定负荷标称值较大，给定时限过电流保护整定中自启动系数的确定带来了一定的困难；②由于厂用电系统供电电源灵活、引接方式各异，导致系统最大、最小运行方式相差较大，使保护的灵敏度难以达到整定规程的要求，也对保护间的配合造成一定的影响；③电弧光保护不能保护开关柜外的线路，需要上一级线路的阶段式电流保护兼顾，同时该保护还应该考虑变压器、母线空充电流的影响，避免保护误动；④在右岸电站投运初期，需考虑左岸电站供电等特殊运行方式下的整定问题。下面将举例说明上述问题。
3.1定时限过电流保护自启动系数的选择
水电站计算负荷的确定与诸多因素有关，诸如电站的装机容量、机组机型、单机容量大小、电站的运行方式以及机组检修作业的强度等等，而厂用负荷的性质、大小及分布情况决定了厂用变压器容量的选定。为了使最终所选的厂用变压器容量满足实际负荷运行的需要，在负荷分析阶段常常把负荷统计得过大，致使负荷计算理论值往往高于实际最大负荷运行值，造成了选用的厂用变压器长期在低负载下运行的情形，既增加了电能损耗，又加大了建设投资，同时也给保护整定计算工作带来了困难。
定时限过电流保护最大负荷电流选取的基本原则为：计算全部连接于母线的出线负荷之和，若出线负荷之和大于母线上一级变压器的额定容量时，取变压器的额定容量作为整定计算所需的负荷值。但由于部分线路负荷标称值的裕度太大，若自启动系数选取不当，易出现定时限过电流保护定值大于限时电流速断保护定值的“倒挂”现象，而实际上“倒挂”现象既不符合继电保护整定规程的要求，也不符合厂用电系统的实际运行情况。
对于“倒挂”现象可以采用以下两种处理方法：①在限时电流速断保护整定值灵敏度较高的情况下，适当提高其整定值，取定时限过电流保护整定值的1.1倍作为限时电流速断保护的整定值，此方法对整定值需要躲过母线和变压器空充电流的情况较为有利；②若按方法①处理限时电流速断保护整定值不能满足规程规定的灵敏度要求，可降低定时限过电流保护的整定值，最直接的方法即降低定时限过电流保护的自启动系数。
4.总结语
电力系统继电保护装置在系统发生故障时切除故障设备，起着保证电力系统安全稳定运行的作用。为了满足电网对继电保护提出的可靠性、选择性、灵敏性、速动性的要求，使继电保护达到佳的配合状态，必须做好电网继电保护的整定计算。
参考文献：
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论文作者:黄德强
论文发表刊物:《基层建设》2016年30期
论文发表时间:2017/1/16
标签：水电站论文; 系统论文; 负荷论文; 变压器论文; 电流论文; 母线论文; 电站论文; 《基层建设》2016年30期论文;