35KV變電站繼電保護(hù)及繼電器整定的分析探討

姚馥楨

摘要：隨著變電站綜合自動化系統(tǒng)的普及，煤礦供電系統(tǒng)也變得越來越復(fù)雜，這就進(jìn)一步提高了變電站繼電保護(hù)及自動裝置穩(wěn)定運行的工作要求。作為煤礦企業(yè)礦井供電系統(tǒng)的工作人員必須合理選擇變電站繼電保護(hù)方案和繼電器整定，才能有效提高變電站繼電保護(hù)穩(wěn)定運行的可靠性，為企業(yè)安全生產(chǎn)奠定堅實基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：變電站；繼電保護(hù)；繼電器整定

變電站綜合自動化系統(tǒng)是礦山供電系統(tǒng)的重要組成部分，繼電保護(hù)及自動裝置則是保證變電站綜合自動化系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運行和保護(hù)電力設(shè)備的重要裝置。保護(hù)裝置使用不當(dāng)或不能正確動作，礦山供電系統(tǒng)可能會發(fā)生一些故障和不正常狀態(tài)，往往會造成嚴(yán)重后果。因此，當(dāng)出現(xiàn)故障或不正常狀態(tài)時，必須及時消除。為了保證企業(yè)安全生產(chǎn)、可靠供電，供電系統(tǒng)的主要電氣設(shè)備及線路都要裝設(shè)繼電保護(hù)裝置。下面以某國有煤礦企業(yè)35KV變電站為例，對繼電保護(hù)方案和繼電器整定進(jìn)行分析探討。

一、變電站基本參數(shù)

該變電站現(xiàn)采用電源為兩條雙回路電源供電，電壓等級為35KV，采用鐵構(gòu)架空鐵塔輸入。系統(tǒng)電抗：最大運行方式為1.0248，最小運行方式為1.3458，選取基準(zhǔn)容量為100MVA，系統(tǒng)出線過流保護(hù)動作時間為3秒。電費收取方法采用兩部電價制，在變電站35KV側(cè)計量，固定部分按最高負(fù)荷收費。

二、35KV進(jìn)出線與聯(lián)絡(luò)開關(guān)繼電保護(hù)方案的選擇

對于雙回路供電，當(dāng)選用一路運行一路備用時，備用回路應(yīng)裝設(shè)備用電源自動投入裝置。35KV過流保護(hù)時限整定，應(yīng)與后一級變電所及前一級負(fù)荷的過流時限整定相配合，并根據(jù)最大工作電流及短路電流對保護(hù)進(jìn)行整定與校驗并根據(jù)電流速斷整定值校驗電流互感器的10%的誤差倍數(shù)是否合格。

三、主變壓器的繼電保護(hù)方案的確定

主變壓器保護(hù)只在變壓器原邊設(shè)置。對容量較小的變壓器當(dāng)電流速斷不能滿足要求時，可裝設(shè)變壓器縱差保護(hù)。變壓器差動保護(hù)應(yīng)選用專用的差動電流互感器。

（一）變壓器的過流保護(hù)

為了防止外部短路引起變壓器線圈的過電流，并作為差動和瓦斯保護(hù)的后備保護(hù)，變壓器還必須裝設(shè)過電流保護(hù)，對于單側(cè)電源的變壓器，過流保護(hù)裝在電源側(cè)，保護(hù)動作是切斷變壓器各側(cè)開關(guān)。過流保護(hù)的動作應(yīng)按躲過變壓器的最大工作電流整定。

經(jīng)測算，一次動作電流為A，繼電器動作電流為A，可靠系數(shù)取1.2，返回系數(shù)取0.85。變壓器最大工作電流，無法確定最大負(fù)荷時，按額定電流乘以13代替。變壓器二次側(cè)最小運行方式下的兩相短路電流折算到變壓器一次側(cè)的電流值為679A，選用DL-31/10型繼電器，校驗靈敏系數(shù)為1.8>1.5，動作時限整定為2s，符合工作要求。

（二）變壓器的過負(fù)荷保護(hù)

變壓器過負(fù)荷保護(hù)大都是三相的，所以過負(fù)荷保護(hù)可采用單電流繼電器接線方式，經(jīng)過一定延時作用于信號，保護(hù)裝置的電能工作電流按躲過變壓器額定電流整定。

經(jīng)測算，一次動作電流為A，繼電器動作電流為A，可靠系數(shù)取1.05，返回系數(shù)取0.85。同樣，選用DL-31/10型繼電器，動作時限整定為10s。

（三）變壓器的縱聯(lián)差動保護(hù)

該35KV變電所主變壓器是兩臺變壓器，其容量為12.5

MVA，采用BCD-2差動繼電器保護(hù)。網(wǎng)絡(luò)參數(shù)：35KV母線歸算至平均電壓為37KV的最大運行方式三相短路電流為1.52KA，最小兩相短路電流為1.004KA，6KV母線歸算至平均電流為6.3KV的最大運行方式三相短路電流為5.5KA，最小方式兩相短路電流為3.99KA。把6KV側(cè)短路參數(shù)歸算到35KV側(cè)后，最大運行方式三相短路電流為KA，最小運行方式兩相短路電流為KA。

四、差動保護(hù)的整定計算

在進(jìn)行差動保護(hù)整定計算前，測算出變壓器各側(cè)一次、二次回路參數(shù)：35KV側(cè)額定電流為206A，電流互感器接線方式為△，電流互感器計算變比為357：5，選擇電流互感器變比為400：5，二次回路額定變比為4.46A；6KV側(cè)額定電流為1202.8A，電流互感器接線方式為Y，電流互感器計算變比為1202.8：5，選擇電流互感器變比為1500：5，二次回路額定變比為4A。

（一）確定基本側(cè)

首先確定基本側(cè)，基本側(cè)是指繼電器中差動線圈的首端。當(dāng)保護(hù)范圍發(fā)生故障，差動保護(hù)裝置動作，為使保護(hù)裝置至少不致造成靈敏度降低，應(yīng)將正常情況下，變壓器各側(cè)電流互感器中二次電流最大的一側(cè)直接接入基本側(cè)。

由測算參數(shù)可看出，35KV側(cè)電流互感器二次回路電流大于6KV側(cè)，因此確定35KV側(cè)為基本側(cè)。

（二）基本側(cè)動作電流整定

計算保護(hù)裝置基本側(cè)一次動作電流，可靠系數(shù)取1_3，電流互感器同型系數(shù)取0.5（型號相同）或1.0（型號不同），電流互感器允許最大相對誤差取0.1，變壓器調(diào)壓側(cè)由于調(diào)壓引起相對誤差，取調(diào)壓范圍的一般，一般為5%，由于繼電器整定匝數(shù)與計算匝數(shù)不等而產(chǎn)生的相對誤差，計算時可取中間值0.05。經(jīng)測算，躲過穿越性故障時的最大不平衡電流為243.36A，躲過變壓器空載投入或故障切除后電壓恢復(fù)時的勵磁涌流為267.8A，躲過二次回路斷線時為267.8A，因此按躲過外部故障不平衡電流的條件，取以上三個結(jié)果較大者作為基本側(cè)的動作電流整定值為267.8A

（三）確定相對誤差

確定繼電器整定匝數(shù)與計算匝數(shù)的相對誤差，進(jìn)而確定是否需要核算動作電流。平衡線圈I、Ⅱ分別接于35KV側(cè)及6KV側(cè)，連接系數(shù)，Y形接法為1，△形接法為，基本側(cè)（35KV）繼電器動作電流為5.8A，工作匝數(shù)為10.3匝，取10匝，實際動作電流為6A。確定6KV側(cè)平衡線圈匝為1.15匝，取1匝，實際動作電流為5.45A。經(jīng)測算，繼電器整定匝數(shù)與計算匝數(shù)的相對誤差為0.01，小于中間值0.05，因此不需要核算動作電流。

初步確定短路線圈抽頭，選取“c-c”抽頭，在保護(hù)裝置投入運行時，通過變壓器空載投入試驗確定。按小運行方式下，6K側(cè)兩相短路電流校驗最小靈敏度為2.45>2，符合要求。

五、結(jié)語

在35KV變電站繼電保護(hù)方案選擇及進(jìn)行整定計算的過程中，應(yīng)根據(jù)實際計算結(jié)果做出是否整定的決策。此外，在繼電保護(hù)和繼電器整定工作中，對于定值管理要給予足夠重視，要結(jié)合礦井供電系統(tǒng)實際運行狀態(tài)，定期更新完善繼電保護(hù)方案。在運行過程中一定要嚴(yán)格按照方案執(zhí)行，在工作現(xiàn)場要建立二次設(shè)備臺帳，一旦出現(xiàn)設(shè)備變更，要進(jìn)行及時記錄和更換。

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