大壩寺主變電所35kV配電變保護級電流互感器處理方案分析

摘要：針對大壩寺主變電所配電變保護裝置定值無法設置的情況，從技術和可操作性等方面進行全面分析，提出了合適的處理方案，以期更好地保障設備運營安全。

關鍵詞：主變電所;保護裝置;整定值;電流互感器

1 背景概述

大壩寺主變電所為重慶軌道交通十號線供電電源，該所位于中央公園東站附近，其110 kV側采用內橋接線方式。正常運行時，主變電所兩臺110/35 kV主變壓器分列運行。35 kV側采用單母線分段接線方式，饋出35 kV電源給沿線牽引和降壓變電所及站內設備供電，主接線圖如圖1所示。該主變電所35 kV饋線開關柜均為SF6氣體絕緣柜，其中35 kV配電變配置的電流互感器保護和測量兩組參數分別為5P30級、1 000/1 A、5 VA和0.5級、100/1 A、5 VA。配電變壓器參數為：SC11-160/35型，35±2×2.5%/0.4 kV，Uk%=6;D，yn11。35 kV配電變回路配置主保護速斷保護、后備過流保護[1]。目前該主變電所已投入運行。

2 存在問題及分析

大壩寺主變電所35 kV開關柜采用上海施耐德電氣自動化有限公司的繼電保護裝置，已配置的35 kV配電變回路速斷保護、過流保護均無法整定，原因為大壩寺主變電所35 kV配電變開關柜回路電流互感器（5P30級、1 000/1 A、5 VA）變比選擇過大。具體無法整定的分析過程如下：

（1）過流Ⅰ段保護裝置整定分析：按躲過配電變壓器低壓側故障整定I1=Kk×I （3 ）? kmax，其中Kk=1.5[2]。

選擇5P30級、1 000/1 A、5 VA電流互感器繞組時，按0.4 kV母線發生短路故障，計算出35 kV配電變高壓側（35 kV）短路電流為42.2 A;電流互感器二次側為42.2 mA，35 kV配電變回路過流Ⅰ段保護按1.5倍短路電流整定：1.5×42.2=63.3 mA;保護裝置最小動作電流為80 mA，故35 kV過流Ⅰ段保護裝置定值無法設置。

（2）過流Ⅱ段保護裝置整定分析：按躲過配電變壓器額定電流整定I2=Kk×Ie/Kf，其中Kk=1.3，Kf=1[2]。

根據35 kV配電變壓器160 kVA計算出35 kV側回路額定電流為2.64 A;選擇5P30級、1 000/1 A、5 VA電流互感器繞組時，電流互感器二次側電流為2.64 mA;35 kV配電變回路過流Ⅱ段保護按1.3倍額定電流整定：1.3×2.64=3.432 mA;而保護裝置最小動作電流為80 mA，故35 kV過流Ⅱ段保護定值無法設置。

因此當有故障發生時，將無法保證設備安全，甚至可能引起主變所35 kV側進線斷路器跳閘，造成其供電范圍內的正線各車站停電，嚴重影響運行安全。

3 處理方案

大壩寺主變所中的35 kV開關柜選用SF6氣體絕緣柜，電流互感器密封在SF6氣室內，現場更換電流互感器困難，施工難度大，改造費用高，且會對運營造成影響。經綜合考慮，采用一組三相5P30級、50/1 A、5 VA穿心式電流互感器安裝于電纜夾層，可實現配電變回路保護。重新驗算如下：

（1）過流Ⅰ段保護：按躲過配電變低壓側故障整定I1=Kk×I （3 ）? kmax，其中Kk=1.5[2]。

按0.4 kV母線發生短路故障，計算出35 kV配電變低壓側（0.4 kV）短路電流為42.2 A，選擇變比為50/1 A的電流互感器時，折算到二次側電流為844 mA，35 kV配電變回路過流Ⅰ段保護按1.5倍短路電流整定：1.5×844=1 266 mA，故35 kV過流Ⅰ段保護裝置定值可以整定。

（2）過流Ⅱ段保護：按躲過配電變壓器額定電流整定I2=Kk×Ie/Kf，其中Kk=1.3，Kf=1[2]。

由35 kV配電變壓器160 kVA計算出35 kV側額定電流為2.64 A;選擇變比為50/1 A的電流互感器時，折算到二次側電流為52.8 mA，按I2=Kk×Ie/Kf =1.3×52.8/1=68.64 mA<80 mA，過流Ⅱ段保護定值無法設置。

但《電流互感器和電壓互感器選擇及計算規程》（DL/T 866—2015）8.2.1規定：“電流互感器額定一次電流宜按回路最大負荷電流選擇。考慮到變壓器過負荷能力，變壓器回路可取1.5倍變壓器額定電流。”[3]

大壩寺主變電所的配電變壓器過載曲線（由廠家提供）如圖2所示。

若考慮到35 kV配電變及相關電纜的過負載能力，35 kV配電變壓器回路過流Ⅱ段保護裝置定值電流按額定電流的1.5倍選擇，即1.5×2.64=3.96 A。折算二次側電流為79.2 mA，按1.3倍額定電流整定：1.3×79.2=102.96 mA>80 mA，因此35 kV過流Ⅱ段保護定值可以整定，在達到設置定值時保護裝置動作，使設備不致損壞。

（3）準確限值電流：Kalf×In=30×50=1 500 A<6 240 A（35 kV母線三相短路電流6.24 kA），不滿足要求。《電流互感器和電壓互感器選擇及計算規程》（DL/T 866—2015）8.2.5規定：“當3 kV～35 kV系統電流互感器最大限值電流小于最大系統短路電流時，互感器準確限值電流宜按大于保護最大動作電流整定值2倍選擇。”[3]按102.96×2=205.92 mA，折算到一次側為10.3 A<50 A，滿足要求。

4 結語

通過分析發現，在35 kV配電變開關柜外電纜出線處安裝一組變比為50/1 A的穿心式電流互感器能夠滿足保護設置要求，該方案簡單可靠、改造費用低、停電作業時間短，對運營基本無影響。因此，在處理實際問題時，只有從技術方案、可操作性及經濟性等方面加以全面考慮，提出合理的整改方案，才能更好地保障設備運營安全。

[參考文獻]

[1] 電力裝置的繼電保護和自動裝置設計規范：GB/T 50062—2008[S].

[2] 中國航空規劃設計研究總院有限公司.工業與民用供配電設計手冊[M].4版.北京：中國電力出版社，2016.

[3] 電流互感器和電壓互感器選擇及計算規程：DL/T 866—2015[S].

收稿日期：2021-06-11

作者簡介：張釗（1977—），男，四川儀隴人，高級工程師，從事供電系統設計與研究工作。