變電站設(shè)計(jì)中PRWG2、ZW8、KFE二次保護(hù)配合

葛 怡

陜西省地方電力（集團(tuán)）有限公司，陜西 西安 710061

陜西省地方電力（集團(tuán)）有限公司在前幾年農(nóng)網(wǎng)改造中，部分變電站按農(nóng)村小型化II模式建設(shè)，存在部分單位對(duì)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(guò)流保護(hù)及10kV KFE重合器的配合應(yīng)用認(rèn)識(shí)不足的問(wèn)題，隨意改變定值后，失去了三者保護(hù)配合的選擇性。在多年從事變電站設(shè)計(jì)工作中，注意到了三者的配合十分重要，本文對(duì)此展開(kāi)論述。

1 根據(jù)保護(hù)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(shí)限特性，見(jiàn)圖2；

2）ZW8的過(guò)電流保護(hù)特性有兩種：

（1）定時(shí)限特性，見(jiàn)圖3。當(dāng)流過(guò)保護(hù)裝置的電流（如短路電流）大于其啟動(dòng)電流Id2時(shí)保護(hù)動(dòng)作，保護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)限是一定的，與電流無(wú)關(guān)，如圖3中曲線1所示，具有定時(shí)限特性的過(guò)電流保護(hù)叫做定時(shí)限過(guò)流保護(hù)。

圖3

（2）反比延時(shí)特性：老式感應(yīng)型繼電器均為反比延時(shí)特性，在我系統(tǒng)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(duì)于小電流不接地系統(tǒng)，規(guī)程規(guī)定單相接地可運(yùn)行1h～2h，故對(duì)接地跳閘TCC曲線不再陳述。

3 PRWG2、ZW8、KFE二次配合

配合的出發(fā)點(diǎn)應(yīng)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(guò)電流保護(hù)裝置，老式電磁感應(yīng)繼電器和目前配備的微機(jī)保護(hù)裝置均為定時(shí)限特性。過(guò)電流保護(hù)啟動(dòng)電流Id2為一定值（有電力局保護(hù)班整定），其曲線如圖3。曲線1將重合器曲線和ZW8開(kāi)關(guān)保護(hù)裝置曲線給在同一圖上，因KFE與ZW8均在10kV側(cè)具有同比性，兩曲線不相交，且重合器曲線低于ZW8保護(hù)裝置曲線則能滿足配合要求。配有電磁式過(guò)電流保護(hù)的斷路器與重合器配合時(shí)還需考慮到其返回時(shí)間。即在重合器最后一次完成動(dòng)作時(shí)，繼電器的總移動(dòng)位置應(yīng)小于繼電器的動(dòng)作之點(diǎn)，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(diǎn)短路，KFE與ZW8按上述曲線配合后，再考慮二次側(cè)KFE與一次側(cè)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(fù)荷側(cè)KFE動(dòng)作必須滿足：

1）d1短路時(shí)，KFE按規(guī)定程序進(jìn)行重合直至KFE閉鎖以前“K”型熔絲不應(yīng)熔斷。

圖5

2）變壓器內(nèi)部故障，熔絲應(yīng)該熔斷或10kV母線故障ZW8-12拒動(dòng)時(shí)，熔絲不應(yīng)熔斷。

為滿足上述配合目的，設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮：

（1）配合應(yīng)立足于10kV重合器負(fù)荷側(cè)故障電流。PRWG2-35裝在35kV側(cè)，故需裝“K”型熔絲特性曲線換算到10kV側(cè)的曲線方可有可比性。為此要用主變壓器變比來(lái)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(biāo)圖中進(jìn)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(guò)程中，最大故障電流對(duì)熔絲具有加熱作用，此加熱作用對(duì)常溫下，熔絲所測(cè)的曲線4有影響，加快了熔絲熔斷時(shí)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?yōu)榍€3?！癒”值隨重合器間隔及動(dòng)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(shí)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(xiàn)舉例說(shuō)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(kāi)關(guān)；10kV出線KFE重合器；主變一次負(fù)荷電流60A，重合器安裝處最大短路電流3000A（最大運(yùn)行方式），最小短路電流600A（最小運(yùn)行方式）。

重合器和熔絲的配合計(jì)算步驟如下：

1）重合器選擇（根據(jù)出線負(fù)荷選擇）

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

2）K值的確定

因?yàn)橹睾掀髦睾蠒r(shí)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(diào)整曲線

為了找到熔絲和重合器的配合點(diǎn)。首先將處于主變一次測(cè)的PRWG2-35熔絲乘以變比3.5，調(diào)整在10kV測(cè)與重合器曲線C比較，調(diào)整后的曲線B為60A，曲線D為80A，繼續(xù)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(diǎn)，N點(diǎn)對(duì)應(yīng)電流2800A，這說(shuō)明重合器在延時(shí)跳閘前主變一次側(cè)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(shí)，熔絲先熔斷。達(dá)不到配合目的，故不能用60A熔絲。曲線C與曲線D交于M點(diǎn)，M點(diǎn)對(duì)應(yīng)電流為3500A。故障電流在等于或小于3000A時(shí)重合器先動(dòng)作。達(dá)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(jù)10kV線路故障，KFE先動(dòng)作的要求。KFE過(guò)電流定值I應(yīng)在3000A～3500A之間，時(shí)間t應(yīng)在tN-tM之間整定。結(jié)論按5）選擇熔絲；按6）確定ZW8-12開(kāi)關(guān)過(guò)流保護(hù)定值，則完全滿足了d1、d2故障時(shí)保護(hù)選擇性的要求。但故障電流大于3500A時(shí)失去了選擇性。此問(wèn)題的解決要靠重合器瞬時(shí)跳閘附件。

圖6

4 KFE中瞬時(shí)跳閘附件的應(yīng)用

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

為了擴(kuò)大重合器與熔絲的配合能力，可采用瞬時(shí)跳閘附件。該附件啟動(dòng)電流根據(jù)重合器設(shè)定的最小分閘電流的倍數(shù)設(shè)定。此倍數(shù)可分為2、4、6、8倍，配用附件后跳閘均是瞬時(shí)的，跳閘時(shí)間即為0.05s。例如上述相間分閘電流為320A，將倍數(shù)整定為4倍，即跳閘電流將為320x4=1280A。此時(shí)，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(diǎn)，K點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電流為7000A。為此，故障電流在7000A范圍內(nèi)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(tuán)）有限公司的寶雞、延安等地區(qū)部分變電站按上述模式建設(shè)，設(shè)計(jì)時(shí)考慮到配備瞬時(shí)跳閘附件，但在重合器訂貨和施工中未裝設(shè)附件，這為今后留下隱患，應(yīng)予以重視。

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

[2]張保會(huì)，尹項(xiàng)根.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)設(shè)計(jì)[M].中國(guó)電力出版社.

[3]DL/T.5218-2005.110～500kV變電站設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程.