核電站低壓廠用變壓器零序保護(hù)的分析與改進(jìn)

宋鵬飛,馮慶冬

(中廣核工程有限公司設(shè)計(jì)院,廣東 深圳 518172)

核電站低壓廠用變壓器零序保護(hù)的分析與改進(jìn)

宋鵬飛,馮慶冬

(中廣核工程有限公司設(shè)計(jì)院,廣東 深圳 518172)

核電站低壓廠用變壓器中性點(diǎn)零序保護(hù)采用“定時(shí)限”設(shè)計(jì),多次出現(xiàn)因低壓負(fù)荷回路發(fā)生單相接地故障引起的低壓廠用變壓器零序保護(hù)越級(jí)動(dòng)作事件。梳理低壓廠用變壓器零序保護(hù)整定原則和分析上下級(jí)差保護(hù)配合要求,提出低壓廠用變壓器零序保護(hù)采用“定時(shí)限＋反時(shí)限”兩段式保護(hù)改進(jìn)方案,經(jīng)過(guò)保護(hù)校驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證,改進(jìn)方案可在核電站應(yīng)用和推廣。

低壓廠用變壓器;零序保護(hù);定時(shí)限;反時(shí)限

核電站低壓廠用變壓器作為核電站廠用電系統(tǒng)關(guān)鍵電氣設(shè)備,主要為廠用低壓380 V/220 V負(fù)荷提供電源。低壓廠用變壓器單相接地故障保護(hù)可以利用高壓側(cè)的三相過(guò)流保護(hù),也可以利用低壓側(cè)中性點(diǎn)裝設(shè)專用零序保護(hù)實(shí)現(xiàn)。

核電站低壓廠用變壓器的零序保護(hù)采用變壓器低壓側(cè)中性點(diǎn)裝設(shè)專用的零序保護(hù),國(guó)內(nèi)外核電工程中發(fā)生多起因低壓負(fù)荷回路故障導(dǎo)致低壓變壓器零序保護(hù)動(dòng)作越級(jí)跳閘事件。低壓廠用變壓器零序保護(hù)與下級(jí)低壓負(fù)荷回路保護(hù)存在級(jí)差配合的問(wèn)題,需對(duì)核電站低壓廠用變壓器中性點(diǎn)零序保護(hù)進(jìn)行深入分析和改進(jìn)。

1 問(wèn)題與現(xiàn)狀

1.1 典型事件

2009年2月法國(guó)CHOOZ核電站2號(hào)機(jī)組發(fā)生因加熱器(2DVC105RS)絕緣故障,加熱器低壓回路保護(hù)未動(dòng)作,造成低壓廠用變壓器中性點(diǎn)零序保護(hù)越級(jí)動(dòng)作跳閘,導(dǎo)致低壓配電盤(2LLA001TB)全盤失電。2013年6月國(guó)內(nèi)某核電站水泵電機(jī)(4SEK004MO)發(fā)生接地故障,低壓負(fù)荷回路保護(hù)未及時(shí)動(dòng)作,低壓廠用變壓器零序保護(hù)越級(jí)跳閘,導(dǎo)致低壓廠用配電盤(4LKT001TB)全盤斷電。2014年2月在國(guó)內(nèi)另一核電站發(fā)生因電加熱器(9DVN017S)燒熔,低壓負(fù)荷回路保護(hù)未動(dòng)作,低壓廠用變壓器零序保護(hù)越級(jí)跳閘,導(dǎo)致低壓配電盤(1LLC001TB)全盤斷電。

國(guó)內(nèi)外多個(gè)核電站發(fā)生多起事件,均因低壓負(fù)荷回路發(fā)生單相接地故障,其低壓保護(hù)未及時(shí)動(dòng)作,越級(jí)至低壓廠用變壓器零序保護(hù)動(dòng)作,斷開(kāi)變壓器6.6 k V側(cè)中壓接觸器,造成整列低壓配電盤失電。國(guó)內(nèi)外核電站典型越級(jí)跳閘事件說(shuō)明低壓廠用變壓器零序保護(hù)設(shè)計(jì)存在一定的設(shè)計(jì)缺陷和改進(jìn)空間。

1.2 設(shè)計(jì)現(xiàn)狀

核電站低壓系統(tǒng)為中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng),低壓廠用變壓器中性點(diǎn)均設(shè)置有專用的零序保護(hù)裝置,用于保護(hù)低壓廠用變壓器單相接地故障。一旦保護(hù)動(dòng)作,觸發(fā)變壓器6.6 k V側(cè)中壓接觸器斷開(kāi)。以往核電站低壓廠用變壓器中性點(diǎn)零序保護(hù)采用定時(shí)限特性設(shè)計(jì),以630 k VA低壓廠用變壓器為例,中性點(diǎn)零序保護(hù)整定值為440 A,動(dòng)作延時(shí)設(shè)定為1 s。

核電站低壓廠用電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,低壓負(fù)荷回路設(shè)置專用接地故障保護(hù)時(shí),因低壓負(fù)荷回路接地故障保護(hù)比較靈敏,能夠滿足與低壓廠用變壓器零序保護(hù)的級(jí)差配合要求。電動(dòng)機(jī)回路額定功率大于等于55 k W時(shí)配置專用的接地故障保護(hù);電加熱器回路額定電流大于100 A時(shí)配置專用的接地故障保護(hù)。國(guó)內(nèi)外核電站典型越級(jí)跳閘事件中發(fā)生故障的低壓負(fù)荷回路均是未配置專用接地故障保護(hù)的回路。

1.3 保護(hù)配合

核電站低壓廠用電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,未配置專用接地故障保護(hù)的最大電動(dòng)機(jī)功率為45 k W。故以630 k VA低壓廠用變壓器零序保護(hù)與45 k W電動(dòng)機(jī)回路的熔斷器和熱繼電器保護(hù)配合(見(jiàn)圖1)為例,進(jìn)行以下分析。

圖1 變壓器及電動(dòng)機(jī)回路保護(hù)配置Fig．1 The protection devices of the transformer and the motor feeder

原先設(shè)計(jì)的低壓廠用變壓器零序保護(hù)采用定時(shí)限特性,其與45 k W電動(dòng)機(jī)熔斷器和熱繼電器級(jí)差配合曲線(見(jiàn)圖2)。當(dāng)故障電流值小于850 A時(shí),由熱繼電器控制接觸器斷開(kāi)該回路。當(dāng)故障電流值大于等于850 A時(shí),則由熔斷器在相應(yīng)時(shí)間內(nèi)熔斷隔離故障。630 k VA低壓廠用變壓器零序故障電流達(dá)到440 A后,延時(shí)1 s觸發(fā)上級(jí)6.6 k V接觸器動(dòng)作斷開(kāi)變壓器進(jìn)線電源。

從圖2配合曲線中可以看出,45 k W電動(dòng)機(jī)回路發(fā)生單相接地故障時(shí),當(dāng)電流值小于440 A時(shí),低壓廠用變壓器零序保護(hù)不動(dòng)作;當(dāng)故障電流值大于1 200 A時(shí),熔斷器則要先于變壓器零序保護(hù)動(dòng)作;當(dāng)故障電流值在440～850 A之間時(shí),低壓廠用變壓器零序保護(hù)先于熱繼電器動(dòng)作,發(fā)生越級(jí)跳閘。當(dāng)故障電流值在850～1 200 A之間時(shí),低壓廠用變壓器零序保護(hù)先于熔斷器和熱繼電器動(dòng)作,也會(huì)導(dǎo)致越級(jí)跳閘。

圖2 定時(shí)限保護(hù)配合曲線Fig.2 The coordination curve of definite time protection

綜上分析,當(dāng)?shù)蛪夯芈饭收想娏髦翟?40～1 200 A之間時(shí),低壓廠用變壓器零序保護(hù)與低壓回路的熔斷器和熱繼電器級(jí)差配合無(wú)法滿足要求,低壓廠用變壓器零序保護(hù)會(huì)越級(jí)動(dòng)作,這是國(guó)內(nèi)外核電站越級(jí)跳閘的根本原因。

2 零序保護(hù)設(shè)計(jì)

2.1 保護(hù)整定原則

核電站低壓廠用變壓器采用中性點(diǎn)零序保護(hù)設(shè)計(jì),低壓電動(dòng)機(jī)、電動(dòng)閥和電加熱器采用“熔斷器-接觸器-熱繼電器”回路配置,其低壓廠用變壓器零序保護(hù)整定原則需滿足作為用電負(fù)荷的后備保護(hù)和上下級(jí)差配合要求。

(1)保護(hù)裝置動(dòng)作電流值必須大于等于正常運(yùn)行時(shí)PEN線上流過(guò)的最大三相不平衡電流、諧波電流、正常泄露電流之和,并在發(fā)生接地故障時(shí)可靠動(dòng)作。

式中:Iop0——廠用變壓器零序保護(hù)整定值;

IPEN——PEN線最大三相不平衡電流。

(2)當(dāng)變壓器低壓側(cè)或低壓盤母線上發(fā)生單相接地故障時(shí),短路靈敏度系數(shù)大于等于1.5。

式中:Id——變壓器低壓側(cè)或低壓盤單相接地故障電流。

(3)變壓器零序保護(hù)動(dòng)作電流應(yīng)與帶專用接地故障保護(hù)低壓回路的接地故障保護(hù)相配合。

式中:I0max——帶專用接地故障保護(hù)低壓回路的接地故障保護(hù)整定最大值。

(4)不帶專用接地故障保護(hù)回路,熔斷器或斷路器作為短路保護(hù)元器件,兼做接地保護(hù)元器件。為與變壓器零序保護(hù)開(kāi)展級(jí)差配合,需要滿足當(dāng)?shù)蛪贺?fù)荷回路發(fā)生單相接地故障時(shí),變壓器零序保護(hù)時(shí)間比低壓負(fù)荷回路動(dòng)作時(shí)間長(zhǎng)Δt。

式中:top0——廠用變壓器零序保護(hù)動(dòng)作時(shí)間;

t0max——低壓負(fù)荷回路熔斷器或熱繼電器動(dòng)作時(shí)間最大值;

Δt——保護(hù)級(jí)差時(shí)間,一般取0.1～0.5 s。

2.2 繼電器功能

核電站低壓變壓器中性點(diǎn)零序保護(hù)采用通用的過(guò)流及接地保護(hù)繼電器。以發(fā)生越級(jí)跳閘故障的國(guó)內(nèi)某一核電站為例,低壓廠用變壓器零序保護(hù)繼電器采用的是某供貨商生產(chǎn)的通用過(guò)流及接地保護(hù)繼電器SPAJ142C。該繼電器的零序電流元件SPCJ4D29模塊包括兩段零序保護(hù),即Ⅰ段零序過(guò)電流保護(hù)(I0Ⅰ)和Ⅱ段零序過(guò)電流保護(hù)(I0Ⅱ)。

1)Ⅰ段零序過(guò)電流保護(hù)(I0Ⅰ),電流整定值范圍為(0.1～10.0)IN或∞,Ⅰ段零序過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間(t0Ⅰ)范圍為0.05～300 s。

2)Ⅱ段零序過(guò)電流保護(hù)(I0Ⅱ),電流整定范圍為(0.1～0.8)IN。動(dòng)作方式分為定時(shí)限和反時(shí)限兩種特性。定時(shí)限動(dòng)作特性的動(dòng)作時(shí)間(t0Ⅱ)范圍為0.05 s～300 s;反時(shí)限動(dòng)作特性又包括甚反時(shí)限,極反時(shí)限,正常反時(shí)限和長(zhǎng)反時(shí)限四種特性。

四種標(biāo)準(zhǔn)的反時(shí)限特性曲線,時(shí)間和電流的關(guān)系按照IEC 60255-3《繼電器 第3部分:非固定時(shí)限或固定時(shí)限的單輸入激勵(lì)量的量度繼電器》推薦的反時(shí)限曲線特性,通用表達(dá)式為:

式中:t——反時(shí)限保護(hù)動(dòng)作時(shí)間,s;

K——反時(shí)限保護(hù)時(shí)間系數(shù),取值范圍為0.05～1.0;

I0——零序過(guò)電流故障電流值,A;

α——反時(shí)限特性曲線常數(shù)值;

β——反時(shí)限特性曲線常數(shù)值。

根據(jù)電氣回路配合要求,選用不同的常數(shù)α和β(見(jiàn)表1),選取相應(yīng)的反時(shí)限特性曲線作為低壓廠用變壓器Ⅱ段零序過(guò)電流保護(hù)。

表1 反時(shí)限特性曲線的常數(shù)選擇Table 1 Constant of inverse time characterizing curve

3 設(shè)計(jì)改進(jìn)

以往的核電站低壓廠用變壓器中性點(diǎn)零序保護(hù)采用定時(shí)限特性設(shè)計(jì),保護(hù)配合的分析結(jié)果說(shuō)明廠用電系統(tǒng)在一定故障電流范圍內(nèi)保護(hù)級(jí)差配合無(wú)法實(shí)現(xiàn),存在越級(jí)跳閘風(fēng)險(xiǎn),對(duì)零序保護(hù)設(shè)計(jì)改進(jìn)顯得十分必要。

3.1 改進(jìn)依據(jù)

低壓廠用變壓器中性點(diǎn)零序保護(hù)主要有兩方面的功能。一是作為低壓廠用變壓器和低壓配電盤發(fā)生單相接地短路故障的主保護(hù),二是作為低壓負(fù)荷回路發(fā)生單相接地故障的后備保護(hù)。

對(duì)于低壓側(cè)中性點(diǎn)直接接地的變壓器,低壓側(cè)單相接地短路故障應(yīng)在變壓器低壓側(cè)中性點(diǎn)上裝設(shè)零序過(guò)電流保護(hù)[1]。為了與低壓負(fù)荷回路的熔斷器和熱繼電器特性相配合,保護(hù)裝置可由反時(shí)限電流繼電器組成。低壓廠用變壓器中性點(diǎn)Ⅰ段零序過(guò)電流保護(hù)整定值一般大于或接近變壓器低壓側(cè)額定電流,當(dāng)廠用變壓器經(jīng)過(guò)渡電阻單相接地短路時(shí),單相接地短路電流小于Ⅰ段零序過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作電流,則失去了后備保護(hù)功能,應(yīng)對(duì)此類小電流故障,可設(shè)置Ⅱ段零序過(guò)電流反時(shí)限保護(hù)[2]。

3.2 改進(jìn)方案

低壓廠用變壓器中性點(diǎn)零序保護(hù)設(shè)計(jì)需要滿足零序保護(hù)整定原則,同時(shí)滿足廠用電系統(tǒng)上下級(jí)保護(hù)級(jí)差配合要求。改進(jìn)方案結(jié)合通用過(guò)流及接地保護(hù)繼電器(SPAJ142C)功能,低壓廠用變壓器采用Ⅰ段零序過(guò)電流定時(shí)限和Ⅱ段零序過(guò)電流反時(shí)限的兩段式零序保護(hù)。

3.2.1 Ⅰ段零序過(guò)電流定時(shí)限保護(hù)

與不帶專用接地故障保護(hù)的低壓負(fù)荷回路熔斷器(NH00-160 A,a M)配合時(shí),低壓廠用變壓器中性點(diǎn)Ⅰ段零序過(guò)電流采用定時(shí)限,零序保護(hù)動(dòng)作延時(shí)需要比熔斷器熔斷時(shí)間長(zhǎng),確保低壓負(fù)荷熔斷器先動(dòng)作。變壓器零序保護(hù)在滿足動(dòng)作靈敏性系數(shù)1.5要求的前提下,Ⅰ段零序過(guò)電流保護(hù)整定值越小、延時(shí)越短對(duì)低壓廠用變壓器保護(hù)越有利。

低壓負(fù)荷回路中不帶專用接地故障保護(hù)的最大熔斷器(NH00-160 A,aM)作為保護(hù)配合分析依據(jù)。從圖2分析看出,熔斷器1 s內(nèi)熔斷的電流為1 200 A,0.2 s內(nèi)熔斷電流為1 800 A。根據(jù)廠用電系統(tǒng)短路電流計(jì)算結(jié)果,低壓廠用變壓器低壓側(cè)發(fā)生單相接地短路時(shí),最小短路電流約為17.9 k A。

綜上分析,改進(jìn)后的低壓廠用變壓器Ⅰ段零序過(guò)電流保護(hù)可采用定時(shí)限設(shè)計(jì),整定值為2 000 A,延時(shí)0.4 s。

3.2.2 Ⅱ段零序過(guò)電流反時(shí)限保護(hù)

與不帶專用接地故障保護(hù)的低壓負(fù)荷回路熔斷器(NH00-160 A,a M)配合,低壓廠用變壓器中性點(diǎn)Ⅱ段零序過(guò)電流保護(hù)采用反時(shí)限特性,相同故障電流下Ⅱ段零序過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間長(zhǎng)于低壓負(fù)荷回路熔斷器熔斷時(shí)間。

可采用甚反時(shí)限特性時(shí),查詢表1,公式(5)中的常數(shù)α采用2.0,常數(shù)β采用80.0,零序保護(hù)整定電流值Iop0為400 A,時(shí)間系數(shù)為1.0。由公式5可得到:

改進(jìn)后的Ⅱ段零序過(guò)電流反時(shí)限保護(hù)曲線時(shí)間電流特性計(jì)算值見(jiàn)表2。

表2 甚反時(shí)限保護(hù)曲線計(jì)算值Table 2 Calculated data of even inverse time characteristic protection curve

3.2.3 兩段式零序保護(hù)

改進(jìn)后的低壓廠用變壓器中性點(diǎn)零序保護(hù)采用兩段式零序保護(hù),Ⅰ段零序過(guò)電流定時(shí)限保護(hù),整定值為2 000 A,延時(shí)0.4 s。Ⅱ段零序過(guò)電流反時(shí)限保護(hù),反時(shí)限特性采用甚反時(shí)限,整定電流為400 A,時(shí)間系數(shù)為1.0。

低壓廠用變壓器中性點(diǎn)采用Ⅰ段零序過(guò)電流定時(shí)限保護(hù)作為低壓廠用變壓器低壓側(cè)發(fā)生單相接地短路故障的主保護(hù)。Ⅱ段零序過(guò)電流反時(shí)限保護(hù),作為低壓廠用變壓器低壓側(cè)發(fā)故障電流較小的非金屬性接地故障保護(hù),也作為低壓負(fù)荷回路接地故障的后備保護(hù)。低壓廠用變壓器中性點(diǎn)兩段式零序過(guò)電流保護(hù)能在故障電流范圍內(nèi)的保護(hù)可靠動(dòng)作,并滿足保護(hù)級(jí)差配合要求。

3.3 配合與校驗(yàn)

3.3.1 曲線配合

改進(jìn)方案,將低壓廠用變壓器中性點(diǎn)零序保護(hù)采用“定時(shí)限＋反時(shí)限”兩段式零序過(guò)電流保護(hù),將其保護(hù)曲線繪制入對(duì)數(shù)坐標(biāo)(見(jiàn)圖3),進(jìn)行保護(hù)曲線的配合分析。

從時(shí)間-電流特性曲線看出,低壓廠用變壓器中性點(diǎn)兩段式零序過(guò)電流保護(hù)曲線在熱繼電器-熔斷器動(dòng)作曲線的上方。當(dāng)故障電流小于850 A時(shí),熱繼電器先于零序保護(hù)動(dòng)作,當(dāng)故障電流大于等于850 A時(shí),熔斷器先于零序保護(hù)動(dòng)作。

3.3.2 保護(hù)校驗(yàn)

按照低壓廠用變壓器中性點(diǎn)零序保護(hù)整定原則,逐條校驗(yàn)兩段式零序保護(hù)方案。

(1)保護(hù)裝置動(dòng)作電流值應(yīng)躲過(guò)變壓器中性點(diǎn)上流過(guò)的最大不平衡電流值。

圖3 兩段式保護(hù)配合曲線Fig.3 The coordination curve of two section protection

變壓器中性點(diǎn)零序保護(hù)最小動(dòng)作電流值為400 A,低壓廠用變壓器最大不平衡電流值為25%。其中ITR為低壓廠用變壓器額定電流值,對(duì)于630 k VA變壓器為957 A。

Iop0＝400 A≥1.2IPEN＝1.2×25%×957＝287 A,滿足校驗(yàn)公式(1)。

(2)變壓器低壓側(cè)發(fā)生短路故障,靈敏度系統(tǒng)大于1.5。

低壓廠用變壓器低壓側(cè)發(fā)生單相接地故障短路電流值為17.9 k A。最大動(dòng)作電流為2 000 A。

Id/Iop0＝17.9/0.2＝89.5≥1.5,滿足校驗(yàn)公式(2)。

(3)低壓廠用變壓器零序保護(hù)與帶專用接地故障保護(hù)低壓回路的接地故障保護(hù)相配合。

低壓負(fù)荷回路專用接地故障保護(hù)最大整定值為30 A,零序保護(hù)與30 A相配合。

Iop0＝400 A≥1.1I0max＝1.1×30＝33 A,滿足校驗(yàn)公式(3)。

(4)低壓廠用變壓器零序保護(hù)與不帶專用接地故障保護(hù)的低壓負(fù)荷回路動(dòng)作時(shí)間相配合。

低壓負(fù)荷回路不帶專用接地故障保護(hù)的回路,電動(dòng)機(jī)回路最大功率為45 k W,加熱器回路額定電流值不超過(guò)100 A,選用熔斷器(NH00-160 A,a M)和及熱繼電器(TA25DU4,TC20)。

從圖3中看出,當(dāng)故障電流值小于850 A時(shí),熱繼電器先于零序保護(hù)反時(shí)限動(dòng)作,當(dāng)故障電流達(dá)到850 A時(shí)熱繼電器動(dòng)作時(shí)間為15 s,零序保護(hù)動(dòng)作時(shí)間為24 s。當(dāng)故障電流值大于850 A時(shí),熔斷器先于零序保護(hù)動(dòng)作,當(dāng)故障電流2 000 A時(shí)熔斷器熔斷時(shí)間為0.13 s,零序保護(hù)動(dòng)作時(shí)間為0.4 s。從配合曲線中看出,在任意故障電流范圍內(nèi),Δt大于0.2 s,滿足校驗(yàn)公式(4)。

3.3.3 現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證

2014年8月某核電站低壓廠用變壓器中性點(diǎn)零序保護(hù)改進(jìn)方案開(kāi)展了現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證試驗(yàn)。試驗(yàn)過(guò)程采用某供貨商生產(chǎn)的通用過(guò)流及接地保護(hù)繼電器(SPAJ142C)。

試驗(yàn)中的低壓廠用變壓器中性點(diǎn)上的零序電流互感器變比為500/1 A。Ⅰ段零序過(guò)電流保護(hù)采用定時(shí)限設(shè)置,保護(hù)整定值4 A(2 000/500),延時(shí)0.4 s。Ⅱ段零序過(guò)電流保護(hù)采用甚反時(shí)限設(shè)置,甚反時(shí)限曲線選用時(shí)間系數(shù)為K＝1,啟動(dòng)電流整定值0.8 A(400/500)。

現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)見(jiàn)表3。按照保護(hù)繼電器功能顯示,“8”代表Ⅰ段零序過(guò)電流定時(shí)限保護(hù)動(dòng)作,“6”代表Ⅱ段零序過(guò)電流甚反時(shí)限保護(hù)動(dòng)作。

現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)測(cè)得動(dòng)作時(shí)間電流值與供貨商提供的甚反時(shí)限特性曲線(K＝1)吻合,繼電器均能可靠動(dòng)作。當(dāng)采樣電流值為4 A時(shí),現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)得動(dòng)作時(shí)間為0.413 s,為Ⅰ段零序過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間定值,而且從繼電器顯示為“8”說(shuō)明Ⅰ段零序過(guò)電流保護(hù)可靠動(dòng)作。

當(dāng)故障電流大于或等于Ⅰ段零序過(guò)電流定時(shí)限整定定值時(shí),Ⅰ段零序過(guò)電流定時(shí)限保護(hù)可靠動(dòng)作。在故障電流小于Ⅰ段零序過(guò)電流定時(shí)限整定值時(shí),保護(hù)繼電器的Ⅱ段零序過(guò)電流反時(shí)限保護(hù)可靠動(dòng)作。核電站現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)改進(jìn)后的低壓廠用變壓器中性點(diǎn)零序保護(hù)功能驗(yàn)證,說(shuō)明“定時(shí)限＋反時(shí)限”兩段式零序保護(hù)成功地解決了故障電流范圍內(nèi)的低壓變壓器中性點(diǎn)零序保護(hù)與低壓負(fù)荷回路保護(hù)的級(jí)差配合問(wèn)題。

4 結(jié)論

核電站低壓廠用變壓器是廠用電系統(tǒng)的核心設(shè)備。低壓廠用變壓器中性點(diǎn)零序保護(hù)是對(duì)低壓廠用變壓器發(fā)生單相接地故障的主保護(hù),也作為低壓負(fù)荷回路接地故障保護(hù)的后備保護(hù)。以往核電站低壓廠用變壓器中性點(diǎn)零序保護(hù)設(shè)計(jì)采用的是“定時(shí)限”特性,導(dǎo)致國(guó)內(nèi)外核電站發(fā)生多起低壓負(fù)荷回路故障引起低壓廠用變壓器中性點(diǎn)零序保護(hù)動(dòng)作越級(jí)跳閘事件。

改進(jìn)后的低壓廠用變壓器中性點(diǎn)零序保護(hù)采用“定時(shí)限＋反時(shí)限”兩段式零序保護(hù)。Ⅰ段保護(hù)采用零序過(guò)電流定時(shí)限功能,Ⅱ段保護(hù)采用零序過(guò)電流反時(shí)限功能。變壓器中性點(diǎn)零序保護(hù)在定值和時(shí)限上均滿足與低壓負(fù)荷回路保護(hù)級(jí)差配合,根本上解決因低壓負(fù)荷回路接地故障導(dǎo)致的越級(jí)跳閘問(wèn)題。

[1] 電力行業(yè)電力規(guī)劃設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)．DL/T 5153—2002火力發(fā)電廠廠用電設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定[S]．北京:電力出版社,2002．

[2] 高春如．發(fā)電廠廠用電及工業(yè)用電系統(tǒng)繼電保護(hù)整定計(jì)算[M]．北京:電力出版社,2012．

[3] 中國(guó)航空工業(yè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院．工業(yè)與民用配電設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]．北京:電力出版社,2005．

Analysis and improvement on zero sequence protection of low voltage auxiliary power transformer in nuclear power station

SONG Peng-fei,FENG Qing-dong
(Design Institute of China Nuclear Power Engineering Co．,Ltd,Shenzhen Guangdong,518172,China)

The zero sequence protection for neutral point of low voltage transformer is the definite time characteristic in nuclear power station．Low voltage electrical feeder fault resulted in zero sequence protection of low voltage transformer leapfrog trip．According to the setting principle of zero sequence of low voltage transformer and analysis of protection coordination,the zero sequence protection scheme was improved with definite time and inverse time characteristic．The improved two section protection scheme can be used in the low voltage transformer of nuclear power station after protection checking and onside testing．

Low voltage auxiliary power transformer;Zero sequence protection;Definite time;Inverse time

TM623.1

A

0258-0918(2016)02-0245-06

2015-06-23

宋鵬飛(1986—),男,山西省晉中市人,工程師,工學(xué)學(xué)士,現(xiàn)主要從事核電廠電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作