10 kV高壓配電系統(tǒng)及繼電保護(hù)動作實(shí)例分析

付 明 立

(武漢長江航運(yùn)規(guī)劃設(shè)計院有限公司, 湖北 武漢 430030)

0 引 言

繼電保護(hù)是確保電力系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行的重要環(huán)節(jié),它對整個系統(tǒng)的安全運(yùn)行起到直接影響的作用[1]。因此,繼電保護(hù)參數(shù)整定尤為重要,整定不當(dāng)可能起不到保護(hù)作用,甚至可能誤操作,引起非正常的跳閘問題。本文通過實(shí)際參與調(diào)試的項(xiàng)目案例分析,通過繼電保護(hù)整定計算,逐步找到故障根源。

1 項(xiàng)目概況

某工程為碼頭10 kV變電所項(xiàng)目,2回10 kV進(jìn)線電源,互為備用運(yùn)行方式。母線下有500 kVA變壓器1臺,315 kW消防水泵1臺。碼頭設(shè)備總?cè)萘空９r下裝機(jī)容量為421 kW,消防設(shè)備裝機(jī)容量為 544 kW?？偟难b機(jī)容量為965 kW。變電所設(shè)備功率統(tǒng)計如表1所示,變電所10 kV側(cè)高壓系統(tǒng)圖如圖1所示。

表1 變電所設(shè)備功率統(tǒng)計

圖1 變電所10 kV側(cè)高壓系統(tǒng)圖

項(xiàng)目現(xiàn)場根據(jù)設(shè)計提供的系統(tǒng)圖安裝完畢高壓柜后,按照當(dāng)?shù)毓╇姴块T提供的繼電保護(hù)定值整定報告單逐一整定各個高壓柜內(nèi)綜保裝置參數(shù),隨即送電,變壓器送電后無異常,變壓器設(shè)備帶電運(yùn)行一段時間也正常,但是待高壓消防泵送電調(diào)試起動時,AK5、AK1柜跳閘。高壓柜綜保裝置動作報告顯示如圖2所示。

圖2 高壓柜綜保裝置動作報告顯示

2 故障分析

根據(jù)規(guī)范及消防要求,消防泵為直接起動,電動機(jī)廠家提供的數(shù)據(jù)為起動電流約6.5倍額定電流,即144.3 A,起動時間約30 s內(nèi)可達(dá)到額定值(高壓電機(jī)額定電流為22.2 A)。變電所內(nèi)AK5柜為配電型,按線路型綜保裝置選型。

考慮相鄰設(shè)備柜的電機(jī)起動影響,其他電網(wǎng)未知因素暫未考慮,按配四手冊[2]公式計算。

(1) AK1進(jìn)線柜整定(另一進(jìn)線AK7柜與此相同)。

無時限速斷保護(hù)整定:

Iop.k=KrelKconI″2kmax/(nTA) =

1.3×1×I″2kmax/15

(1)

式中:Iop.k——保護(hù)裝置的工作電流;

Krel——可靠系數(shù),用于電流速斷保護(hù)時取值1.3;用于過電流保護(hù)時取值1.2;用于過負(fù)荷時取值1.05～1.1;

Kcon——接線系數(shù),接于相電流時取值1;接于相電流差時取值1.732;

I″2kmax——最大運(yùn)行方式下變壓器低壓側(cè)三相短路時,流過高壓側(cè)(保護(hù)安裝處)電流初始值;

nTA——電壓互感器變比。

I″2kmax為最大運(yùn)行方式下線路末端三相短路電流初始值,需供電局提供,目前無法計算。

過流保護(hù)整定:

Iop.k=1.2×1×22.2×6.5/0.9/15=12.8 A

Iop.k=1.1×1×1×3.7×10/15=2.71 A

綜合取大值,Iop.k取13 A。

以上都是二次值。

AK1柜過流保護(hù)初步計算值12.8 A與供電報告提供的2.5 A出入較大,目前高壓水泵起動時AK1柜內(nèi)斷路器跳閘,綜保跳閘記錄顯示過流保護(hù)動作值為9.8 A。

為解決高壓電機(jī)起動時AK1柜過流保護(hù)值動作,現(xiàn)建議進(jìn)線柜AK1內(nèi)保護(hù)用電流互感器變比由75/5調(diào)整為200/5,外線電源容量取1 000 kVA(大于消防工況下采用需要系數(shù)計算的720 kVA需求),按此條件計算躲過高壓電機(jī)起動影響的進(jìn)線柜AK1的綜保過流保護(hù)計算值Iop.k=1.2×1×22.2×6.5/0.9/40=4.81 A,建議取值5.5 A。

(2) AK5消防電泵配電柜整定。

速斷保護(hù)整定:

Iop.k=KrelKconKstIrM/(nTA)=23.4 A

取值23.5 A。

(2)

式中:Kst——電動機(jī)起動電流倍數(shù);

IrM——電動機(jī)額定電流,取22.2 A。

過流保護(hù)整定:

Iop.k=1.2×1×22.2×6.5/0.9/8=24,取值24 A。

以上綜保值通過供電部門審核后調(diào)整。

事后分析進(jìn)線柜AK1內(nèi)CT變比按40/5選擇是因?yàn)橄蚬╇姴块T報裝容量時,只考慮500 kVA干變的容量,即按500 kVA報裝,未考慮消防工況下容量約720 kVA,也未考慮消防泵直接起動容量,未向供電部門申報消防泵直接起動這一特殊用電設(shè)備,此外CT變比偏小,也是導(dǎo)致各級保護(hù)值的計算值與整定單的數(shù)值相差較大的原因之一。

3 故障解決辦法

高壓柜跳閘原因是:由于用電報裝容量偏小、CT偏小,未考慮消防泵直接起動帶來的沖擊影響,從而導(dǎo)致電機(jī)起動時,綜保裝置未能躲過這一起動電流值而動作跳閘。

采取措施如下:① 重新核實(shí)用電負(fù)荷計算書,重新申報用電容量,按1 000 kVA報裝,同時按供電部門要求填寫影響電能質(zhì)量的用電設(shè)備清單,影響電能質(zhì)量的用電設(shè)備清單如表2所示。

表2 影響電能質(zhì)量的用電設(shè)備清單

② 新的報裝容量提交給供電部門審核并出具新的定值整定報告單?，F(xiàn)場根據(jù)新的整定值賦值。同時進(jìn)線CT變比調(diào)整為200/5。

按以上2個步驟執(zhí)行后,送電,起動消防電泵運(yùn)行正常。至此,一起綜保裝置動作的調(diào)試故障消除。

4 結(jié) 語

結(jié)合實(shí)際的綜保裝置動作跳閘實(shí)例,從用電負(fù)荷容量計算、特殊設(shè)備運(yùn)行特性、綜保整定計算等各個方面入手,層層分析,抽絲剝繭,找到了綜保裝置動作跳閘[3]的根源。母線下變壓器容量與消防電泵負(fù)荷容量相差不大時,需要特別注意電動機(jī)起動沖擊對電網(wǎng)及定值的影響,同時向供電部門申報容量時須注意特殊設(shè)備特性。