發(fā)電廠廠用電整定計(jì)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(fā)電有限責(zé)任公司,遼寧 綏中 125000;3.東北電力科學(xué)研究院有限公司,遼寧 沈陽 110006)

隨著微機(jī)保護(hù)的廣泛應(yīng)用,發(fā)電廠廠用電保護(hù)的種類日趨繁多。許多新出現(xiàn)的保護(hù),如低廠變限時速斷保護(hù)、低廠變負(fù)序保護(hù),由于沒有相應(yīng)的規(guī)程標(biāo)準(zhǔn),整定原則混亂。由于原有主設(shè)備保護(hù)的功能也在擴(kuò)展,廠用電源進(jìn)線保護(hù)存在的重復(fù)配置問題。因此,依照理論分析和現(xiàn)場實(shí)踐,提出了相應(yīng)的整定原則和解決辦法。

1 低廠變限時速斷保護(hù)

低廠變速斷保護(hù)作為發(fā)電廠低壓廠用變的后備保護(hù),保護(hù)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(hù)由于是區(qū)外故障,不會動作;對于低廠變電壓側(cè)速斷保護(hù),由于靈敏度不夠,也不會動作。因此,需要配置限時速斷保護(hù),斷開低廠變高壓側(cè)斷路器。整定原則為躲過低廠變低壓斷路器速斷保護(hù),同時低廠變低壓出線電纜接地故障有靈敏度。延時應(yīng)躲過低廠變高低壓斷路器保護(hù)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(cè)出線短路靈敏度應(yīng)整定為

式中 Ixssd——限時速斷定值;

Ij400V——400 V系統(tǒng)基準(zhǔn)電流;

Xs——系統(tǒng)折算到低廠變高壓側(cè)阻抗;

XT——低廠變阻抗;

KLM——靈敏度;

Isd——低廠變低壓側(cè)速斷定值;

ntl——低廠變低壓側(cè)TA變比;

nT——低廠變變比;

nth——低廠變高壓側(cè)TA變比;

Krel——可靠系數(shù)。

需要說明的是與低廠變低壓側(cè)速斷配合時,定值需除 3,主要原因?yàn)?低廠變低壓側(cè)為大電流接地系統(tǒng),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(fù)序電流經(jīng)過低廠變轉(zhuǎn)角方向和正序電流相反。以低廠變低壓側(cè)A相短路為例,低廠變低壓側(cè)故障電流如圖1所示,分為正序、負(fù)序和零序電流,經(jīng)過低廠變后,零序電流被濾除,只剩下正序和負(fù)序,且轉(zhuǎn)角方向相反,都轉(zhuǎn)角30°(如圖2所示)。設(shè)低廠變低壓側(cè)A相故障電流為IkA,低廠變高壓側(cè)B相電流為0,A相和C相電流為

2 低廠變負(fù)序保護(hù)

低廠變負(fù)序保護(hù)作為低壓側(cè)相間故障的后備保護(hù),當(dāng)?shù)蛪簜?cè)母線發(fā)生相間故障,同時低壓側(cè)斷路器保護(hù)拒動或斷路器拒動,此時高壓側(cè)限時速斷保護(hù)靈敏度不夠,需要高壓側(cè)負(fù)序保護(hù)切除故障。整定原則為低壓側(cè)母線相間故障有足夠靈敏度,延時應(yīng)躲過低廠變高低壓斷路器保護(hù)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(cè)母線相間短路靈敏度應(yīng)整定為

式中 I2zd——保護(hù)負(fù)序定值;

Ij400V——380 V母線相間短路電流;

Xs——系統(tǒng)阻抗;

XT——低廠變阻抗;

nT——低廠變變比;

KLM——靈敏度系數(shù)。

低壓母線發(fā)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(shè)低壓側(cè)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(jìn)線保護(hù)

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

圖4 電廠廠用電保護(hù)配置示意圖

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

對于傳統(tǒng)保護(hù)配置,按0.3 s級差配置,從保護(hù)5延時0 s起配,保護(hù)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(hù)失去意義。因此,建議按如下原則配合:對于保護(hù)1～5的延時配置,由于目前開關(guān)延時普遍在60～80 ms,保護(hù)動作在10 ms左右,較傳統(tǒng)保護(hù)和斷路器延時大大縮小,級差宜考慮為0.2 s,則保護(hù)5延時0 s,保護(hù)3和保護(hù)4延時0.2 s,保護(hù)1和保護(hù)2延時0.4 s。這樣大大縮短了后備保護(hù)延時,保證了廠用電后備保護(hù)的快速性。

4 結(jié)論

a. 明確了低廠變限時速斷保護(hù)和低廠變負(fù)序保護(hù)的保護(hù)范圍和整定原則,保證了低廠變保護(hù)的可靠性。

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

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

[2] 高春如.大型發(fā)電機(jī)組繼電保護(hù)整定計(jì)算 [M].北京:電力工業(yè)出版社,2006.