發電廠廠用電整定計算分析

田豐源,姜 偉,張延鵬

(1.東科電力有限公司,遼寧 沈陽 110016;2.神華國華綏中發電有限責任公司,遼寧 綏中 125000;3.東北電力科學研究院有限公司,遼寧 沈陽 110006)

隨著微機保護的廣泛應用,發電廠廠用電保護的種類日趨繁多。許多新出現的保護,如低廠變限時速斷保護、低廠變負序保護,由于沒有相應的規程標準,整定原則混亂。由于原有主設備保護的功能也在擴展,廠用電源進線保護存在的重復配置問題。因此,依照理論分析和現場實踐,提出了相應的整定原則和解決辦法。

1 低廠變限時速斷保護

低廠變速斷保護作為發電廠低壓廠用變的后備保護,保護范圍為低廠變及其低壓出線。此處故障對于低廠變低壓斷路器保護由于是區外故障,不會動作;對于低廠變電壓側速斷保護,由于靈敏度不夠,也不會動作。因此,需要配置限時速斷保護,斷開低廠變高壓側斷路器。整定原則為躲過低廠變低壓斷路器速斷保護,同時低廠變低壓出線電纜接地故障有靈敏度。延時應躲過低廠變高低壓斷路器保護速斷時間和低廠變高低壓斷路器動作時間,一般取0.3 s。

低廠變低壓側出線短路靈敏度應整定為

式中 Ixssd——限時速斷定值;

Ij400V——400 V系統基準電流;

Xs——系統折算到低廠變高壓側阻抗;

XT——低廠變阻抗;

KLM——靈敏度;

Isd——低廠變低壓側速斷定值;

ntl——低廠變低壓側TA變比;

nT——低廠變變比;

nth——低廠變高壓側TA變比;

Krel——可靠系數。

需要說明的是與低廠變低壓側速斷配合時,定值需除 3,主要原因為:低廠變低壓側為大電流接地系統,單相接地時電流接近三相故障時電流,大于兩相相間短路電流。負序電流經過低廠變轉角方向和正序電流相反。以低廠變低壓側A相短路為例,低廠變低壓側故障電流如圖1所示,分為正序、負序和零序電流,經過低廠變后,零序電流被濾除,只剩下正序和負序,且轉角方向相反,都轉角30°(如圖2所示)。設低廠變低壓側A相故障電流為IkA,低廠變高壓側B相電流為0,A相和C相電流為

2 低廠變負序保護

低廠變負序保護作為低壓側相間故障的后備保護,當低壓側母線發生相間故障,同時低壓側斷路器保護拒動或斷路器拒動,此時高壓側限時速斷保護靈敏度不夠,需要高壓側負序保護切除故障。整定原則為低壓側母線相間故障有足夠靈敏度,延時應躲過低廠變高低壓斷路器保護速斷時間和低廠變高低壓斷路器動作時間,一般取0.3 s。

低廠變低壓側母線相間短路靈敏度應整定為

式中 I2zd——保護負序定值;

Ij400V——380 V母線相間短路電流;

Xs——系統阻抗;

XT——低廠變阻抗;

nT——低廠變變比;

KLM——靈敏度系數。

低壓母線發生相間短路時故障電流Ij400V除以3,除以 3的原因如圖3所示,設低壓側BC相短路則有:

圖3 低壓母線相間故障時序分量圖

3 廠用電電源進線保護

目前廠用電電源進線過流保護配置一般由啟備變、低廠變低壓側過流、電源進線斷路器配置過流保護、分段 (饋線)斷路器過流保護等進行配合(如圖4所示)。而每一處保護又配置過流Ⅰ段和過流Ⅲ段,這樣造成了保護配合過于繁瑣、重復。

圖4 電廠廠用電保護配置示意圖

啟備變、高廠變保護中的低壓側過流保護(保護1)和廠用電備用、工作電源進線斷路器保護 (保護2)中的過流保護所選用的TA都為低壓側進線TA,由于二者功能一致,可以退出保護2或保護1和保護2整定值一致。當保護1和保護2整定值一致時,要求備用電源進線斷路器過流保護具備后加速功能,即工作電源進線過流動作啟動快切,同時給備用電源進線保護一個保護動作接點,備用電源進線過流保護合閘于故障后會加速跳開。如果未配置后加速保護,則應退出保護2,采用快切裝置中的加速過流保護。這種保護配置優點是在瞬時故障下,能保證供電可靠。此外,由于保護3和保護4之間一般配置了電纜差動保護,為了縮短級差配置,宜將保護3和保護4定值配置相同。

對于傳統保護配置,按0.3 s級差配置,從保護5延時0 s起配,保護1延時1.2 s,廠用電故障電流很大,破壞力巨大,延時過長使后備保護失去意義。因此,建議按如下原則配合:對于保護1～5的延時配置,由于目前開關延時普遍在60～80 ms,保護動作在10 ms左右,較傳統保護和斷路器延時大大縮小,級差宜考慮為0.2 s,則保護5延時0 s,保護3和保護4延時0.2 s,保護1和保護2延時0.4 s。這樣大大縮短了后備保護延時,保證了廠用電后備保護的快速性。

4 結論

a. 明確了低廠變限時速斷保護和低廠變負序保護的保護范圍和整定原則,保證了低廠變保護的可靠性。

b. 提出了廠用電電源進線保護的配置和整定原則解決方案,解決了廠用電電源進線整定重復、難于配合的問題。

[1] 朱聲石.高壓電網繼電保護原理與技術 (第二版) [M].北京:電力工業出版社,1998.

[2] 高春如.大型發電機組繼電保護整定計算 [M].北京:電力工業出版社,2006.