某火力發(fā)電廠2×300MW機組煙氣脫硫系統(tǒng)繼電保護整定計算

趙建東　楊　友（浙江浙大網(wǎng)新機電工程有限公司，浙江 杭州 310012）

某火力發(fā)電廠2×300MW機組煙氣脫硫系統(tǒng)繼電保護整定計算

趙建東楊友
（浙江浙大網(wǎng)新機電工程有限公司，浙江 杭州 310012）

摘要：煙氣濕法脫硫系統(tǒng)是一個完整的系統(tǒng)。其電源供電可靠性要求較高，一旦脫硫系統(tǒng)6（10）kV系統(tǒng)繼電保護配置不當(dāng)或綜合保護裝置整定值設(shè)置不合理將會導(dǎo)致保護誤動作、影響濕法脫硫系統(tǒng)正常運行，甚至?xí)斐芍鳈C系統(tǒng)被迫停止運行。脫硫系統(tǒng)綜合保護裝置整定值與上級主廠房6（10）kV配電系統(tǒng)保護裝置整定值上下級之間配合必須合理，否則會引起上級保護誤動。本文主要敘述某火力發(fā)電廠2×300MW機組煙氣脫硫系統(tǒng)的脫硫變壓器的保護和主廠房6kV母線段至脫硫6kV母線段線路保護的配置和整定計算設(shè)計。保護的配置和整定值通過業(yè)主方審核后已經(jīng)在該工程成功付諸實施和應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：濕法脫硫；繼電保護；脫硫變壓器；脫硫6kV母線段；差動保護

一、概述

本工程高壓廠用電采用6kV中性點不接地系統(tǒng)，低壓廠用電接線采用380/220V中性點直接接地系統(tǒng)。單獨設(shè)置了兩臺脫硫變壓器向脫硫系統(tǒng)供電（脫硫變利用原2000kVA脫硫變），每臺機設(shè)置一段6kV脫硫段，脫硫變壓器、脫硫高壓電機供電由脫硫6kV段供電。

新設(shè)計的濕法脫硫6kV電源取自1、2#機組主廠房6kV母線段，1、2#機組主廠房6kV母線段電源供電的高廠變分支變壓器為31.5MVA，20kV/6.3kV，電流互感器4000/5，6.3kV側(cè)額定電流：2886A，變壓器阻抗電壓百分值：16%。

承包方應(yīng)負責(zé)新增負荷后各級變壓器容量進行核算，電氣保護定值計算、整定，并提交業(yè)主審核。新增脫硫6kV母線采用單母線雙進線接線，進線開關(guān)要求分別設(shè)置一個快切裝置，選型與主廠房一致。

圖1 電氣系統(tǒng)主接線圖

二、保護配置和整定計算

（一）脫硫6kV系統(tǒng)的電氣系統(tǒng)主接線圖

電氣系統(tǒng)主接線圖如圖1所示。

（二）脫硫6kV系統(tǒng)短路電流計算

以1#機脫硫電氣系統(tǒng)短路電流計算為例（2#機脫硫與1#機脫硫相同）。

取全系統(tǒng)的基準(zhǔn)功率為Sj=100MVA，6kV基準(zhǔn)電壓Uj.2=6.3kV，基準(zhǔn)電流為Ij.2==9.164kA；380V的基準(zhǔn)電壓Uj.3=0.4kV，基準(zhǔn)電流是Ij.3==144.3418kA。

主廠房6kVA段至脫硫A段母線工作電源饋線柜、主廠房6kVB段至脫硫6kVA段母線備用電源饋線柜距離為0.29km，2根YJV22-6/10kV3×185電纜

1主廠房6kVA段母線（開關(guān)柜KKS編碼：1A-10）、主廠房6kVB段母線（開關(guān)柜KKS編碼：1B-9）短路電流計算：

高廠變分支變壓器短路阻抗

主廠房6kVA（B）段母線短路時流過的三相短路電流為：

最小運行方式下，主廠房6kVA（B）段母線短路時流過的兩相短路電流為：

2脫硫6kV母線段短路電流

最大運行方式下，脫硫6kV母線短路時流過的三相短路電流為：

最小運行方式下，脫硫6kV母線短路時流過的兩相短路電流為：

32000kVA脫硫變壓器的整定計算（開關(guān)柜KKS編碼10BBG14）

已知廠用變壓器量Se=2.0MVA，6.3/0.4kV，高壓側(cè)額定電流

，

低壓側(cè)額定電流，變壓器阻抗電壓百分值Vs%=9.52%，電流CT變比nl=300/1=300，高壓側(cè)零序電流CT變比n2=60/1=60，低壓側(cè)零序電流CT變比n0=2000/5=400。

變壓器保護裝置額定電流設(shè)定值：

（1）最小運行方式下低壓側(cè)兩相短路時流過高壓側(cè)的短路電流計算：

折算到高壓側(cè)

（2）最大運行方式下低壓側(cè)三相短路時流過高壓側(cè)的短路電流計算：

折算到高壓側(cè)

（三）脫硫變壓器的保護配置和整定值計算

1保護裝置選擇WDZ-5242和WDZ-5241（差動保護）。

2高壓側(cè)電流速斷保護

電流速斷保護按躲過系統(tǒng)最大運行方式下變壓器低壓側(cè)三相短路時流過高壓側(cè)的三相短路電流值和變壓器空載合閘時勵磁涌流值之較大值整定。一般變壓器低壓側(cè)三相短路電流值遠大于其勵磁涌流值。

（1）按照流過變壓器高壓側(cè)三相短路電流值整定，其保護動作電流

（2）按照變壓器空載合閘時勵磁涌流值整定，其保護動作電流

故其保護一次動作電流

電流速斷保護的靈敏系數(shù)按系統(tǒng)最小運行方式下，保護裝置安裝處兩相短路電流校驗

保護出口動作方式：跳閘。電流速斷保護動作時限取0.06秒。

3高壓側(cè)過電流保護

（1）按躲過變壓器所帶負荷中需要自起動電動機最大起動電流之和整定，其保護動作電流?取2.2A。

式中：Kh—返回系數(shù)，Kgh—過負荷系數(shù)，包括電動機自起動引起的過電流倍數(shù)。

（2）按躲過低壓側(cè)一個分支負荷自起動電流和其它分支正常負荷總電流

式中：Kk—可靠系數(shù)，取值1.3，ΣIfh—除最大一臺電動機外，所有正常運行中投入負荷的總電流，Iqd—所帶負荷中最大一個分支電動機自起動電流。

所以，保護動作一次電流

過電流保護的靈敏系數(shù)按系統(tǒng)最小運行方式下，低壓側(cè)兩相短路時流過高壓側(cè)的短路電流進行校驗

保護出口動作方式：跳閘。過電流保護動作時限取0.9秒（變壓器低壓側(cè)斷路器1QF2，2QF2短延時保護定時限值取0.4秒）。

4負序一段保護

使用負序一段保護作為兩相短路的后備保護

保護出口動作方式：跳閘。負序過流一段時間：取0.9s。

5負序二段保護

作為不平衡保護使用，以保證廠變內(nèi)部故障時的靈敏度，

保護出口動作方式：告警。負序過流二段時間：取1.4s。

6過負荷保護

過負荷保護的動作電流，按躲過額定電流整定，即：

保護出口動作方式：告警。過負荷延時取9.0s。

7高壓側(cè)單相接地保護

該6kV系統(tǒng)為不直接接地系統(tǒng)，動作電流一次值取10A，其，保護出口動作方式：告警。動作時間取0.08s。

8低壓側(cè)零序過流保護

（1）按照躲過正常運行時中性線上最大不平衡電流取2.4A。

（2）當(dāng)?shù)蛪簭S用變壓器低壓側(cè)有分支線時，與分支線零序保護相配合，分支線為400廢水MCC段（短延時保護兼作為零序保護）

—廠用分支線上零序保護動

（3）當(dāng)?shù)蛪簭S用變壓器無分支線時，且所帶低壓電動機和饋線上裝有零序過流保護的，則與所帶負荷的零序保護相配合，躲過所帶負荷最大零序保護動作電流

（4）零序保護的靈敏系數(shù)按系統(tǒng)最小運行下，低壓側(cè)母線或母干線末端單相接地電流校驗：

變壓器低壓母線（400V母線）單相接地短路，低壓側(cè)的零序電流（歸算至400V電壓等級）：因變壓器接線為：D，yn11，故X0＝Xt單相接地電流3I （1）d0.min=3Ijs/X∑=Ijs/[2（+ Xt）+X0]=3?×144.3/[2（0.5381+4.76）+4.76]=28.19kA。

靈敏系數(shù)

保護出口動作方式：跳高壓側(cè)斷路器1QF1、低壓側(cè)斷路器1QF2。動作時間取0.7S。

9變壓器差動保護（保護裝置WDZ-5241）

（1）變壓器額定電流Ie

（2）副邊變比系數(shù)Kphl

（3）變壓器鐘點數(shù)

d，YN11。

（4）差動速斷電流Icdsd

Icdsd=7×Ie.2=7×0.61=4.3A

（5）最小動作電流Icdqd

Icdqd=0.8×Ie.2=0.8×0.61=0.49A

（6）比率制動系數(shù)，K

K=0.5

（7）二次諧波制動系數(shù)Kxb

Kxb=0.15

（8）差流越限告警電流Iclyx

Iclyx=0.2×Ie.2=0.2×0.61=0.12A

（四）脫硫6kV母線進線保護配置和整定值計算（10BBG01，10BBG02）

已知CT變比n1=1000/1=1000。

1保護裝置為WDZ-5211。

2帶時限電流速斷保護

（1）保護動作電流

帶時限電流速斷保護：

（a）按躲過相鄰元件末端短路時的最大三相短路電流整定，則保護裝置動作電流：

（b）與相鄰元件的電流速斷保護的動作電流相配合，相鄰元件的速斷保護定值見表1。

與變壓器的配合：

其中：配合系數(shù)Kph取1.3；為2000kVA變壓器電流速斷保護定值。

，

，

根據(jù)靈敏度要求取：

保護一次動作電流

帶時限電流速斷保護的靈敏系數(shù)校驗：

靈敏度滿足要求。

保護出口動作方式：跳閘。帶時限電流速斷保護動作延時取0.2s。

3過電流保護

過電流保護按躲過線路的過負荷電流整定：

其中：Igh為電動機起動時的線路過負荷電流。

保護的一次動作電流

線路過電流保護的靈敏系數(shù)校驗：

保護動作延時應(yīng)考慮與下級變壓器饋線斷路器過流保護保護的時限配合，t=0.9+0.3=1.2S。保護出口動作方式：跳閘。

4過負荷電流保護

保護出口動作方式：告警。過負荷延時取9.0s。

（四）主廠房6kV母線至脫硫6kVA母線段工作電源饋線柜（1A-10）、主廠房6kV母線至脫硫6kVA段母線備用電源饋線柜（1B-9）線路保護配置和整定值計算

已知CT變比n1=1000/1=1000。

1保護裝置為WDZ-5215。

2瞬時電流速斷保護

瞬時電流速斷保護按躲過線路末端短路時的最大三相短路電流整定，保護裝置的動作電流

保護裝置一次動作電流

靈敏系數(shù)按最小運行方式下線路始端兩相短路電流來校驗：

由此可見瞬時電流速斷保護靈敏系數(shù)不滿足要求。線路電纜選擇YJV22 6/10kV2（3×185），單根電纜長度290m。當(dāng)該線路電纜或者脫硫6kVA （B）母線段發(fā)生短路故障，無瞬時動作的主保護能瞬時動作切除故障。因此設(shè)計了帶差動保護功能東大金智的WDZ-5215線路綜合保護裝置。差動保護整定計算過程如下：

3差動保護（作為主保護）3.1折算至本側(cè)平衡系數(shù)Kph

3.2差動速斷電流Icdsd

3.2.1取電纜末端短路時差動保護動作電流，由比差方程

Icdsd取7.8A。

3.2.2按躲過區(qū)外短路時最大不平衡電流計算兩者取大值，所以取Icdsd=7.8A。3.2.3靈敏度校驗

3.3最小動作電流

Icdqd=0.9×Ie=0.9×0.63=0.5A

3.4比率制動系數(shù)K=0.45。

3.5差流越限告警Iclyx=0.2Ie=0.2 0.63=0.13A。

4帶時限電流速斷保護

保護出口動作方式：跳閘。保護動作延時應(yīng)考慮與下級保護的時限配合，t=0.5s

5過電流保護

保護動作延時應(yīng)考慮與下級保護的時限配合，t=1.5S。保護出口動作方式：跳閘。

6過負荷電流保護

保護出口動作方式：告警。過負荷延時取9.0s。

7接地保護

該6kV系統(tǒng)為不直接接地系統(tǒng)，動作保電護流出一口次動值作取方1式0 A：，告其警。動作時間，取0.08s。

表1

結(jié)語

通過上述計算過程，可以看出脫硫變壓器高壓側(cè)的相關(guān)保護整定值和低壓側(cè)400V系統(tǒng)保護裝置的整定值是密切相關(guān)的。只有在低壓側(cè)400V系統(tǒng)的保護裝置設(shè)計可靠、合理的基礎(chǔ)上，才能將高壓側(cè)的保護和整定值設(shè)計合理。同樣脫硫母線段進線開關(guān)柜斷路器的保護配置和脫硫變壓器保護配置的配合關(guān)系及選擇性要求也非常密切。依此從下級入手，逐步推進進行上級系統(tǒng)的保護配置和整定值設(shè)定。

煙氣脫硫系統(tǒng)繼電保護配置和整定計算的目的就是要既能保證脫硫系統(tǒng)的安全生產(chǎn)，又能配合主機組的安全穩(wěn)定運行。

參考文獻

[1]中國航空工業(yè)設(shè)計規(guī)劃研究院.任元會，卞鎧生，姚家祎，等.工業(yè)與民用配電設(shè)計手冊（第三版）[M].北京：中國電力出版社，2005.

[2]熊為群，陶然.繼電保護自動裝置及二次回路[M]. 北京：中國電力出版社，1999.

[3]崔家佩，孟慶炎，陳永芳，熊炳耀.電力系統(tǒng)繼電保護與安全自動裝置整定計算[M].北京：中國電力出版社，2006.

[4]高春如，等.發(fā)電廠廠用電及工業(yè)用電系統(tǒng)繼電保護配置和整定計算[M].北京：中國電力出版社，2012.

[5] DL/T5153-2002，火力發(fā)電廠廠用電設(shè)計技術(shù)規(guī)定[S]. ×

中圖分類號：TM77

文獻標(biāo)識碼：A