變電站設計中PRWG2、ZW8、KFE二次保護配合

葛 怡

陜西省地方電力（集團）有限公司，陜西 西安 710061

陜西省地方電力（集團）有限公司在前幾年農網改造中，部分變電站按農村小型化II模式建設，存在部分單位對此模式變電站PRWG2-35型熔斷器中的“K”熔絲的選擇、ZW8-12真空斷路器的過流保護及10kV KFE重合器的配合應用認識不足的問題，隨意改變定值后，失去了三者保護配合的選擇性。在多年從事變電站設計工作中，注意到了三者的配合十分重要，本文對此展開論述。

1 根據保護選擇性要求

圖1

2 伏－秒特性曲線

圖2

1）PRWG2－35，“K”型熔絲，其為反時限特性，見圖2；

2）ZW8的過電流保護特性有兩種：

（1）定時限特性，見圖3。當流過保護裝置的電流（如短路電流）大于其啟動電流Id2時保護動作，保護裝置的動作時限是一定的，與電流無關，如圖3中曲線1所示，具有定時限特性的過電流保護叫做定時限過流保護。

圖3

（2）反比延時特性：老式感應型繼電器均為反比延時特性，在我系統中早已淘汰，故不再贅述。

3）KFE安－秒特性曲線：

圖4

KFE安－秒特性曲線又稱TCC曲線，分為相間短路跳閘TCC曲線和接地短路跳閘TCC曲線。對于小電流不接地系統，規程規定單相接地可運行1h～2h，故對接地跳閘TCC曲線不再陳述。

3 PRWG2、ZW8、KFE二次配合

配合的出發點應首先考慮KFE與ZW8配合，然后再考慮KFE與PRWG的配合。

3.1 KFE與ZW8-12的配合

ZW8均代有CT配備過電流保護裝置，老式電磁感應繼電器和目前配備的微機保護裝置均為定時限特性。過電流保護啟動電流Id2為一定值（有電力局保護班整定），其曲線如圖3。曲線1將重合器曲線和ZW8開關保護裝置曲線給在同一圖上，因KFE與ZW8均在10kV側具有同比性，兩曲線不相交，且重合器曲線低于ZW8保護裝置曲線則能滿足配合要求。配有電磁式過電流保護的斷路器與重合器配合時還需考慮到其返回時間。即在重合器最后一次完成動作時，繼電器的總移動位置應小于繼電器的動作之點，不引起斷路器跳閘。因老式電磁式繼電器已被淘汰，故不再贅述。

從圖1中d1點短路，KFE與ZW8按上述曲線配合后，再考慮二次側KFE與一次側PRWG中的熔絲配合。

3.2 KFE與電源PRWG-35中“K”型熔絲的配合

按選擇性要求“K”型熔絲與負荷側KFE動作必須滿足：

1）d1短路時，KFE按規定程序進行重合直至KFE閉鎖以前“K”型熔絲不應熔斷。

圖5

2）變壓器內部故障，熔絲應該熔斷或10kV母線故障ZW8-12拒動時，熔絲不應熔斷。

為滿足上述配合目的，設計中應考慮：

（1）配合應立足于10kV重合器負荷側故障電流。PRWG2-35裝在35kV側，故需裝“K”型熔絲特性曲線換算到10kV側的曲線方可有可比性。為此要用主變壓器變比來校正熔絲特性曲線，并將此曲線與重合器特性曲線在同一坐標圖中進行分析比較，如圖5。曲線1，“K”熔絲曲線乘以變比后變成曲線4。

（2）KFE重合過程中，最大故障電流對熔絲具有加熱作用，此加熱作用對常溫下，熔絲所測的曲線4有影響，加快了熔絲熔斷時間，使曲線4下降。在配合中不是將曲線4下移，而是將重合器曲線2乘以“K”值，將其上移變為曲線3。“K”值隨重合器間隔及動作程序而變化，如下表所示：

重合器“K”值表

重合器與PRWG-35“K”熔絲配合原則是最大故障電流條件下，重合器的延時曲線乘以K值后，所得的參考曲線3要在“K”型熔絲最小熔化曲線4以下。現舉例說明：

主變變比為35/10kV，一次采用PRWG2-35“K”；10kV母線采用ZW8-12真空開關；10kV出線KFE重合器；主變一次負荷電流60A，重合器安裝處最大短路電流3000A（最大運行方式），最小短路電流600A（最小運行方式）。

重合器和熔絲的配合計算步驟如下：

1）重合器選擇（根據出線負荷選擇）

最大持續電流為400A（相間最小），分閘電流320A，重合時間為2s，采用兩快兩慢，即2A2C。

2）K值的確定

因為重合器重合時間為2s，TCC曲線為兩快兩慢，查表得K值為1.7。

3）作重合器參考特性曲線

將廠家提供的相間最小分閘電流為320A的曲線，乘以1.7得參考曲線C。

4）作熔絲的調整曲線

為了找到熔絲和重合器的配合點。首先將處于主變一次測的PRWG2-35熔絲乘以變比3.5，調整在10kV測與重合器曲線C比較，調整后的曲線B為60A，曲線D為80A，繼續可作100A等曲線。

5）熔絲選擇

從圖6中，曲線C與曲線B交于N點，N點對應電流2800A，這說明重合器在延時跳閘前主變一次側熔絲已熔斷，而重合器安裝處最大短路電流為3000A，即故障電流大于2800A時，熔絲先熔斷。達不到配合目的，故不能用60A熔絲。曲線C與曲線D交于M點，M點對應電流為3500A。故障電流在等于或小于3000A時重合器先動作。達到了選擇性配合要求，故選用80A“K”型熔絲。

6）斷路器（ZW8-12）定值整定范圍

根據10kV線路故障，KFE先動作的要求。KFE過電流定值I應在3000A～3500A之間，時間t應在tN-tM之間整定。結論按5）選擇熔絲；按6）確定ZW8-12開關過流保護定值，則完全滿足了d1、d2故障時保護選擇性的要求。但故障電流大于3500A時失去了選擇性。此問題的解決要靠重合器瞬時跳閘附件。

圖6

4 KFE中瞬時跳閘附件的應用

從圖6中可看出當故障電流大于3500A時，熔絲曲線D均處于重合器曲線C之下，這就是表示當發生故障時，故障電流大于了500A時，35kV PRWG-35“K”熔絲在重合器未分閘之前已經熔斷，故二者已喪失了選擇性配合的目的。

為了擴大重合器與熔絲的配合能力，可采用瞬時跳閘附件。該附件啟動電流根據重合器設定的最小分閘電流的倍數設定。此倍數可分為2、4、6、8倍，配用附件后跳閘均是瞬時的，跳閘時間即為0.05s。例如上述相間分閘電流為320A，將倍數整定為4倍，即跳閘電流將為320x4=1280A。此時，重合器曲線C在S處下拐，與曲線F（粗線）相接。圖6中重合器曲線C變成圖7中CSF曲線。CSF曲線與熔絲曲線D相交于K點，K點對應的電流為7000A。為此，故障電流在7000A范圍內重合器和熔絲可選擇性良好配合。

圖7

陜西省地方電力（集團）有限公司的寶雞、延安等地區部分變電站按上述模式建設，設計時考慮到配備瞬時跳閘附件，但在重合器訂貨和施工中未裝設附件，這為今后留下隱患，應予以重視。

[1]電力工程電氣設計手冊（第一冊）.電氣一次部分/水利電力部西北電力設計院編.

[2]張保會，尹項根.電力系統繼電保護設計[M].中國電力出版社.

[3]DL/T.5218-2005.110～500kV變電站設計技術規程.