某專機樓10kV變電站綜合繼保參數(shù)計算整定和發(fā)電機聯(lián)調(diào)

李紫蔚

(中鐵十六局集團北京工程有限公司，北京100018)

某專機樓10kV變電站綜合繼保參數(shù)計算整定和發(fā)電機聯(lián)調(diào)

李紫蔚

(中鐵十六局集團北京工程有限公司，北京100018)

變電站綜合繼保參數(shù)計算和發(fā)電機與市電的聯(lián)調(diào)是變電站安裝調(diào)試中的關鍵技術，本文從安裝調(diào)試實際操作上對綜合繼保參數(shù)計算整定和發(fā)電機聯(lián)調(diào)作出了詳細的介紹。

變電站 綜合繼保 發(fā)電機聯(lián)調(diào)

0 引言

在電氣工程系統(tǒng)中，確保變配電系統(tǒng)的可靠、正常運行是至關重要的。機場專機樓是針對世界各國元首、企業(yè)集團領導而專門設置的專機接待樓，是我國的“國門”，是給世界各國首腦第一印象的空間，是展現(xiàn)我國國家形象的一個重要窗口。因此，本文所介紹的專機樓電力負荷按照特一級電力負荷進行設置，10kV變電站高壓采用內(nèi)橋型主接線，用5臺斷路器控制環(huán)網(wǎng)及5臺變壓器，變電站兩路高壓進線斷路器與母聯(lián)斷路器設置電氣及機械聯(lián)鎖，采用微機綜合保護器進行監(jiān)控。變電站內(nèi)安裝兩臺1 000kVA干式電力變壓器，負荷率分別為47%、48%，正常情況下兩臺變壓器分列運行。低壓側(cè)兩路進線與聯(lián)絡斷路器設置電氣聯(lián)鎖，避免并聯(lián)運行及電能倒送，當一臺變壓器停電時，可自動或手動切換為另一臺變壓器供全部負荷。變電站低壓側(cè)設功率因數(shù)集中自動補償裝置，補償后的功率因數(shù)達到0.95。同時，為保證該專機樓特一級負荷供電要求，變電站內(nèi)安裝200kW柴油發(fā)電機組一臺，當市電停電時，柴油發(fā)電機組在15s內(nèi)完成自動啟動并投入滿載運行，當市電恢復時，發(fā)電機繼續(xù)運行10min后自動停機。

1 綜合繼保參數(shù)計算整定

在整個變配電系統(tǒng)的安裝調(diào)試過程中，該機場供電部門沒有提供上一級總復阻抗，設計師嚴格按照該變電站供電負荷等級要求，結(jié)合變電站供電設備電氣實際性能，對綜合繼保參數(shù)整定值進行了多次試算，獲得了切實可行的參數(shù)，并得到了電力管理部門的一致認可。

1.1 變電站主接線、運行方式和設備參數(shù)

1.1.1 主接線

該變電站一次系統(tǒng)(見圖1)采用典型的內(nèi)橋型主接線，通常應用于35kV級的重要負荷。兩路高壓進線，兩路高壓出線，中間加母聯(lián)的接線方式，具有高可靠性和靈活的運行方式。

圖1 變電站一次系統(tǒng)圖

1.1.2 運行方式

1)雙路電源分別運行，母聯(lián)斷路器不合閘。

2)一用一備運行方式：當一路高壓電源檢修或發(fā)生故障退出運行時，由另一路擔任主供，母聯(lián)斷路器閉合，因此高壓進線斷路器繼電保護整定值應考慮兩臺變壓器電力負荷。

1.1.3 設備參數(shù)

1)第1路高壓進線柜調(diào)度號201，斷路器額定電流1 250A，互感器變比200/5。

2)第2路高壓進線柜調(diào)度號202，斷路器額定電流1 250A，互感器變比200/5。

3)1#變饋電柜調(diào)度號211，斷路器額定電流1 250A，互感器變比75/5，零序互感器變比100/5。

4)2#變饋電柜調(diào)度號221，斷路器額定電流1 250A，互感器變比75/5，零序互感器變比100/5。

5)高壓母聯(lián)柜調(diào)度號212，斷路器額定電流1 250A，互感器變比150/5。

6)隔離柜調(diào)度號212-2。

7)干式變壓器兩臺，1 000kVA，INT1=55A,INT2=1 443A。

1.2 參數(shù)計算

1)變壓器過負荷保護：該變電站選擇的兩臺變壓器為H級絕緣，溫控器設定90℃冷卻風扇起動，110℃報警，130℃跳閘，兩臺變壓器并列運行時可以不設過負荷保護，但要考慮一臺變壓器檢修另一臺帶全部負荷時的安全，故設置過載保護。

IOP=1.1INT1/Ki=1.1×55/15=4A(時限15s)

(1)

2)變壓器過電流保護：變壓器過電流保護應躲過變壓器最大負荷電流(包括尖峰負荷電流)。

IOP=KreINT1/Ki=1.3×55/15=4.77A

(2)

結(jié)果取4.5A，時限0.5s(反映變壓器一次電流為67.5A)。

3)變壓器速斷保護：變壓器速斷保護應躲過低壓母線短路時在高壓側(cè)引起的穿越電流和變壓器合閘時激磁涌流。

(1)變壓器勵磁理論值8～10INT1，實際值是4～6INT1。(由于變壓器鐵芯采用高導磁硅鋼片，故取5INT1)。則5INT1=5×55=275A；整定值IOP=275/Ki=275/15=18.33A，結(jié)果取20A，時限0.05s(反映變壓器一次電流300A)。

(2)系統(tǒng)短路計算：

短路計算電路如圖2所示。

圖2 短路計算電路

電力系統(tǒng)阻抗：

(3)

電纜阻抗：

X2=0.08×0.5=0.04Ω

(4)

(5)

(6)

(7)

變壓器阻抗：

(8)

K2點總阻抗：

(9)

(10)

低壓母線發(fā)生三相短路電流為22.86kA。

低壓母線發(fā)生短路時引起的穿越電流：

(11)

穿越電流大于變壓器合閘時激磁涌流，變壓器速斷保護以變壓器合閘時激磁涌流為準。

4)高壓進線柜斷路器過電流保護：

IOP=Kre·2INT1/Ki=1.3×2×55/40=3.58A

(12)

結(jié)果取3.5A，時限0.5s(反映一次電流140A)。

5)高壓進線柜斷路器速斷保護：躲過一臺變壓器額定運行電流加另一臺變壓器空載合閘涌流。

IOP=6INT1/Ki=6×55/40=8.25A

(13)

結(jié)果取8.5A，時限取0(反映一次電流340A)。

6)高壓母聯(lián)柜斷路器速斷保護(考慮單臺變壓器合閘時激磁涌流)：

IOP=300/30=10A

(14)

結(jié)果取10A，時限0(反映一次電流300A)。

7)高壓母聯(lián)柜斷路器過電流保護：

IOP=1.4INT1/Ki=1.4×55/30=2.6A

(15)

結(jié)果取2.6A，時限0.4s(反映一次電流78A)。

8)繼電保護整定值統(tǒng)計見表1。

表1 高壓柜電氣參數(shù)列表

2 柴油發(fā)電機聯(lián)調(diào)

柴油發(fā)電機作為重要的備用電源，在變電站無人值守情況下，要求在檢測到兩路市電斷電時，柴油發(fā)電機組能夠在15s內(nèi)完成自動啟動并投入滿載運行；當市電恢復時，柴油發(fā)電機能夠繼續(xù)運行10min后自動停機，因此，做好柴油發(fā)電機與市電的聯(lián)調(diào)非常關鍵。在柴油發(fā)電機與變電站低壓端ATS互投開關的聯(lián)調(diào)上，經(jīng)過反復試驗，把發(fā)電機與市電相序和頻率的統(tǒng)一作為調(diào)試的重點，對調(diào)試存在的問題及時做出調(diào)整，確保整個電氣系統(tǒng)運行的安全可靠并完全滿足特一級負荷供電要求。

2.1 發(fā)電機調(diào)試步驟

1)柴油發(fā)電機起動電池充電12h，電池電量符合啟動要求。

2)對發(fā)電機定子轉(zhuǎn)子電路絕緣搖測400MΩ，發(fā)電機輸出電纜絕緣搖測1 000V，搖表500MΩ，符合規(guī)范要求。

3)檢查發(fā)電機電源輸出電纜的相序與發(fā)電機電源輸出柜的端子壓接正確牢固，彈墊螺母用扭矩扳手進行校驗符合規(guī)定扭矩。

4)打開發(fā)動機空氣濾清器封裝膜，抽出濾芯檢查。檢查發(fā)電機，發(fā)動機各部無卡阻，無異常。

5)預加熱發(fā)電機水套，溫度為40℃。將機油液面加注至油尺的L、H之間，靠近H位。

6)發(fā)電機輸出開關置于分斷位置，發(fā)電機四周任何有礙機器運行的物件去除或固定。

7)手動起動發(fā)電機，啟動達到額定轉(zhuǎn)速后，進行發(fā)電機控制器參數(shù)設定：頻率50Hz，電壓400V。電壓調(diào)整范圍：±0.5%；頻率調(diào)整范圍：±0.5%。

8)發(fā)電機相序測定

(1)相序測定裝置聯(lián)接在發(fā)電機電源輸出電纜與變電站低壓側(cè)ATS柜輸入端線路中，采用燈光熄滅法判定相序，相序測定裝置原理圖見圖3。

圖3 相序測定裝置原理圖

(2)發(fā)電機主開關合閘，發(fā)電機電源輸出，相序測定裝置市電側(cè)通電，觀察三組燈亮滅情況，如燈泡同時亮同時滅，說明發(fā)電機輸出電源相序與市電相序一致；若燈光亮滅產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，則說明發(fā)電機相序與市電相序不一致，應調(diào)整發(fā)電機電源輸出相序，直至相序一致。

2.2 發(fā)電機與市電聯(lián)調(diào),測定發(fā)電機自動啟動性能

1)發(fā)電機輸出電源相序與市電相序測定完畢后,發(fā)電機輸出電源電纜與變電站低壓側(cè)ATS柜電源輸入端壓接牢固可靠, 彈墊螺母用扭矩扳手進行校驗符合規(guī)定扭矩。

2)變電站低壓側(cè)ATS互投開關置于自動位，發(fā)電機主開關置于合閘位置，變電站低壓側(cè)帶電，發(fā)電機不啟動。

3)ATS柜低壓側(cè)斷電，發(fā)電機立即自動啟動,運行30min后，無異常。

4)發(fā)電機啟動時間參數(shù)整定：

(1)市電斷電后，ATS切換到發(fā)電機，T=1s(ATS動作時間)。

(2)發(fā)電機延時啟動，T=7s，避免市電電壓波動造成頻繁自啟動。

(3)市電恢復后，發(fā)電機延遲切換，T=10s。

(4)市電恢復后，發(fā)電機延時停車，T=10min。

3 結(jié)束語

在該專機樓變電站供電系統(tǒng)中采用了當今國際上先進的變配電設備，設備性能高，對安裝調(diào)試也提出了很高的要求，筆者根據(jù)廠家設備性能和該變電站供電設計負荷率，在變電站綜合繼保參數(shù)計算整定和發(fā)電機與市電聯(lián)調(diào)上，提出了行之有效的調(diào)試步驟和方法，取得了滿意的結(jié)果，目前該變電站供電運行平穩(wěn)可靠，得到了專業(yè)人士的一致好評。

[1] 賀家李,李永麗等.電力系統(tǒng)繼電保護原理(第4版)[M].北京：中國電力出版社,2010.8.

[2] 孫麗華.電力工程基礎(第2版) [M].北京：機械工業(yè)出版社,2010.2.

李紫蔚

2004年7月畢業(yè)于石家莊鐵道學院電氣工程及其自動化專業(yè)，大學本科學歷，工程師。

Integrated Relay Protection Parameters Calculation and Generator Commissioning of the 10kV Substation in a Plane Building

Li Ziwei

Integrated relay protection parameter calculation and the debugging of generator and electricity are the key technologies in substation installation and debugging，this paper gives a detailed introduction to the integrated relay protection parameter calculation and generator commissioning from the point of the actual operation.

ubstation, integrated relay protection, generator commissioning