枕頭壩水電站廠用電繼電保護(hù)整定的探討

摘 要：枕頭壩電站廠用電系統(tǒng)具有七段10kV母線，10kV母線間存在上下級(jí)。在進(jìn)行保護(hù)整定時(shí)，涉及到多個(gè)開關(guān)在時(shí)間整定上的配合，導(dǎo)致時(shí)間整定過長(zhǎng)不滿足規(guī)定。在本文中，將通過不同整定原則的選取和過流段數(shù)的配合，保證保護(hù)定值的正確性并滿足延時(shí)要求。

關(guān)鍵詞：廠用電;繼電保護(hù);定值整定

1.枕頭壩水電站廠用電系統(tǒng)介紹

枕頭壩水電站廠用電系統(tǒng)共有兩個(gè)電壓等級(jí)為10.5kV和400V。10kV廠用電分七段，10kVⅠ-Ⅳ段母線分段運(yùn)行，分別由高廠變1CB-4CB供電，10kV Ⅳ段聯(lián)絡(luò)Ⅴ段運(yùn)行，10kV Ⅵ、Ⅶ段母線分段運(yùn)行，分別由10kVⅡ、Ⅴ段母線供電。400V系統(tǒng)由機(jī)組自用電、公用電系統(tǒng)、照明電系統(tǒng)、泄洪配電系統(tǒng)組成，各段母線分段運(yùn)行。10kV系統(tǒng)和400V系統(tǒng)通過400V廠用變連接。

2.枕頭壩水電站廠用電相關(guān)設(shè)備參數(shù)

2.1 各設(shè)備參數(shù)

發(fā)電機(jī)參數(shù)：Pn=180MW;CosФ=0.9;Ie=7331.432A;X”d=0.2068;X2=0.2502

主變壓器參數(shù)：Sn=200MVA;運(yùn)行變比：550kV/15.75kV;連接組別YNd11;Ud=14%

高壓廠用變壓器參數(shù)：Sn=3000kVA;運(yùn)行變比：15.75kV/10.5kV;連接組別YNd11;Ud=6%

400V大壩廠用變壓器參數(shù)：Sn=1000kVA;運(yùn)行變比：10.5kV/0.4kV;連接組別YNd11;Ud=6%

2.2 電抗標(biāo)幺值換算

基準(zhǔn)容量為100MVA，各設(shè)備電抗標(biāo)幺值：

發(fā)電機(jī)：X”d=X”d×（SB/Sn）=0.2068×100/（180/0.9）=0.1034

X2=X2×（SB/Sn）=0.2502×100/（180/0.9）=0.1251

主變壓器：XT=Ud×（SB/Sn）=0.14×100/200=0.07

高壓廠用變壓器：XCB =2.0;400V廠用變壓器：XDB =6.0。

2.3 10kV高壓廠用變母線短路電流計(jì)算

最大運(yùn)行方式：系統(tǒng)由四臺(tái)發(fā)電機(jī)1F～4F供電

變壓器低壓側(cè)三相短路電流

最小運(yùn)行方式：系統(tǒng)由發(fā)電機(jī)1F供電

變壓器低壓側(cè)兩相短路電流

2.4 400V 大壩廠用電母線短路電流計(jì)算

最大運(yùn)行方式：系統(tǒng)由四臺(tái)發(fā)電機(jī)1F～4F供電

變壓器低壓側(cè)三相短路電流

最小運(yùn)行方式：系統(tǒng)由發(fā)電機(jī)1F供電

變壓器低壓側(cè)兩相短路電流

3.保護(hù)整定的探討

當(dāng)開關(guān)站失電，一臺(tái)發(fā)電機(jī)帶廠用電孤網(wǎng)運(yùn)行。一號(hào)機(jī)運(yùn)行時(shí)的連接方式如下圖1所示。

3.1 DL6411保護(hù)整定

DL6411裝設(shè)保護(hù)的保護(hù)范圍為本開關(guān)的下側(cè)到下一級(jí)開關(guān)DB11的上側(cè)。從圖2可以看出，此保護(hù)的保護(hù)范圍包括了兩個(gè)電壓等級(jí)，其中本開關(guān)到400V大壩廠用變高壓側(cè)為10kV段，400V大壩廠用變低壓側(cè)到下一級(jí)開關(guān)前段為400V段。如此，DL6411的保護(hù)整定，可作為兩個(gè)電壓等級(jí)間的聯(lián)絡(luò)，聯(lián)系到整個(gè)廠用電系統(tǒng)，確定全站廠用電的整定原則選取和動(dòng)作時(shí)間的確定【1】。

3.1.1電流速斷保護(hù)整定

DL6411開關(guān)保護(hù)的電流速斷保護(hù)整定原則的選取應(yīng)包含大壩400V廠用變的低壓側(cè)。

DL6411保護(hù)的電流速斷整定為：

整定原則1：按躲過最大電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流整定

400V母線上最大電動(dòng)機(jī)功率為132kW，功率因素為0.8，啟動(dòng)電流Iqdmax=952.628A【2】，動(dòng)作電流：Idz=4*Iqdmax/nTA1=38.10A（nTA1為電流互感器一二次側(cè)比值150：1），換算到變壓器高壓側(cè)，Idz=1.45A

整定原則2：按保配變低壓側(cè)小方式下兩相短路有靈敏度3整定

短路點(diǎn)：1-3F機(jī)組自用電I段節(jié)點(diǎn)，Idmin=567A，Idz=Idmin/nTA2/Klm=1.89A（nTA2為電流互感器一二次側(cè)比值100：1）

靈敏度Ksen=I（2）kmin/nTA2/Idz=12.31

通過比較，取Idz=1.89A

DL6411保護(hù)的電流速斷動(dòng)作時(shí)間應(yīng)與DB11之間有一定時(shí)間級(jí)差。DB11和DB15也是如此。當(dāng)DB15護(hù)的電流速斷保護(hù)的整定時(shí)間為t1，則DL6411保護(hù)的電流速斷整定時(shí)間：tDL6411=t1+2Δt，其中Δt為時(shí)間級(jí)差。

DL6411保護(hù)的保護(hù)范圍包括有10kV側(cè)，需要與10kV上級(jí)開關(guān)的電流速斷保護(hù)整定時(shí)間保持時(shí)間級(jí)差，保證圖3所示d1處發(fā)生故障時(shí)，故障電流所過開關(guān)不會(huì)越級(jí)跳閘而擴(kuò)大停電范圍。10kV側(cè)的級(jí)差可由圖3可知DLC1電流速斷保護(hù)的整定時(shí)間tDLC1=tDL6411+3Δt=t1+5Δt，取t1=0.1s，Δt=0.3s，則有tDLC1 =1.6s不滿足電流速斷的整定時(shí)間為不大于0.5s-0.7s【3】的要求。枕頭壩10kV廠用電所用開關(guān)為施耐德HVX-12型開關(guān)，分閘時(shí)間（上/下限）為30～60 ms，考慮保護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)間，可以選取Δt=0.2s，則tDLC1 =0.1+5*0.2=1.1s ，也不滿足要求。

此時(shí)，應(yīng)選擇再設(shè)一級(jí)電流速斷保護(hù)，其整定選擇以10kV母線最小方式下兩相短路電流的靈敏度2.5來整定：Idz=9.31。大壩400V廠用電上產(chǎn)生最大電流換算到變壓器高壓側(cè)為IdMax=655A。有：Idz=9.31>Idmax/nTA=6.55滿足要求。

此段保護(hù)的保護(hù)范圍為大壩400V變壓器的高壓側(cè)，不會(huì)延伸到其低壓側(cè)。如此10kV側(cè)上級(jí)開關(guān)的電流速斷保護(hù)整定時(shí)間的時(shí)間級(jí)差可以重新開始，有tDLC1=tDL6411+3Δt。取t=0.1s，Δt=0.2s，則tDLC1=0.7s，滿足要求。

DL6411開關(guān)所配保護(hù)的電流速斷保護(hù)有兩段。電流速斷I段選擇以10kV母線最小方式下兩相短路電流的靈敏度2.5來整定：Idz=9.31A，t=0.1s。電流速斷II 段按躲過變壓器低壓側(cè)大方式下三相短路整定：Idz=9.31A，t=0.5s。

3.1.2過流保護(hù)整定

整定原則1：按躲母線所帶總的負(fù)荷電流整定：Idz=0.27A

整定原則2：按躲過配變額定電流整定：Idz=0.83A

整定原則1的動(dòng)作電流定值較小，在變壓器額定運(yùn)行時(shí)保護(hù)會(huì)誤動(dòng)，整定原則2在變壓器正常運(yùn)行時(shí)不會(huì)動(dòng)作，符合運(yùn)行要求。取整定原則2所得定值進(jìn)行整定。電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)保護(hù)不應(yīng)該動(dòng)作，保護(hù)應(yīng)能可靠躲過電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)時(shí)間，動(dòng)作時(shí)限取為15s。

4、結(jié)語(yǔ)

通過對(duì)枕頭壩水電站廠用電繼電保護(hù)整定的探討，確定保護(hù)計(jì)算整定原則和保護(hù)種類。研究枕頭壩電站特殊的廠用電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，在通用廠用電保護(hù)整定基礎(chǔ)上，得出枕頭壩電站廠用電可行的保護(hù)整定成果。同時(shí)研究日常運(yùn)行的新情況和實(shí)際狀態(tài)，完善廠用電系統(tǒng)保護(hù)定值整定，提高廠用電保護(hù)系統(tǒng)的實(shí)用性，為整個(gè)電廠的平穩(wěn)運(yùn)行提供有效保證。

參考文獻(xiàn)：

[1]申學(xué)記.興化自備電廠廠用變繼電保護(hù)整定值計(jì)算.石油和化工設(shè)備，2009，12（2）：51-52.

[2]劉玉福.高壓異步電動(dòng)機(jī)保護(hù)的整定[J].上海大中型電機(jī)，2007，1：11-12.

[3]中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì). GB/T 14285—2006 繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2006.

作者簡(jiǎn)介：

周正（1991- ），男，四川仁壽，大學(xué)本科，助理工程師，繼電保護(hù)。

（國(guó)家能源集團(tuán)大渡河流域水電開發(fā)有限公司 四川 成都 610065）