高雪峰，常新海，曹 強

（酒鋼（集團）能源中心，甘肅嘉峪關(guān) 735100）

1 事件經(jīng)過

2015年9月19日，某電廠電氣檢修人員因1#爐本體38 m層照明失電，在試投照明開關(guān)箱空氣斷路器過程中，1#照明變跳閘，1#爐本體照明全部消失。

1#照明變保護裝置動作信息：2015.9.19 09:31:45保護啟動，變壓器低壓側(cè)單相接地保護動作，變壓器跳閘；低壓側(cè)零序動作電流0.19 A，動作時間708 ms。

2 電廠照明系統(tǒng)設(shè)計及保護配置

該電廠4臺350 MW機組設(shè)計均為發(fā)-變-線單元機組，低壓廠用電源采用400 V中性點直接接地系統(tǒng)，每臺機組設(shè)1臺容量400 kVA的照明變，供本機組照明負荷。圖1為系統(tǒng)接線圖。

照明變配置WDZ-5242綜合保護裝置，具有速斷保護、過流保護、高壓側(cè)零序保護和低壓側(cè)零序保護等功能，低壓側(cè)零序保護采用通過在變壓器低壓側(cè)中性線上裝設(shè)的專用零序CT來實現(xiàn)。

照明變銘牌參數(shù)及CT配置：型號SCB10-400/10，接線組別Dyn11，短路阻抗UD=4.5%,高壓側(cè)額定電流21.99 A，低壓側(cè)額定電流577.37 A；CT變比50/1，高壓側(cè)零序CT變比150/5，低壓側(cè)零序CT變比800/1。

照明段負荷利用空氣斷路器固有保護功能，負荷開關(guān)型號NSX100N，額定電流50 A，脫扣器D型脫扣曲線，電纜型號ZRC-YJLV22-0.6/1，電纜截面4×10 mm2，電纜長度40～200 m不等。

照明箱負荷利用空氣斷路器固有保護功能，脫扣器C型脫扣曲線，空氣斷路器額定電流選用10 A、16 A、20 A、25 A 四種。

3 保護動作原因分析

圖1 系統(tǒng)接線圖

接地短路故障點如圖1標示點④，保護裝置動作時二次電流為0.19 A，一次值短路電流為0.19×800=152 A，大于變壓器低壓側(cè)單相接地保護保護定值電流0.18 A（一次值144 A），短路持續(xù)時間大于動作時限0.7 s，滿足保護動作條件導(dǎo)致變壓器跳閘。

照明段支路斷路器額定電流50 A，脫扣器為型號TM50D，選用D型脫扣曲線，故障時刻短路電流是斷路器額定電流的3.04倍。圖2為空氣斷路器時間-電流特性曲線圖，根據(jù)圖2D特性曲線，對應(yīng)脫扣跳閘時間在1～10.5 s之間，即分支斷路器在故障0.7 s時不跳閘。

圖2 空氣斷路器時間-電流特性曲線圖

照明箱斷路器為C型脫扣曲線，空氣斷路器額定電流為16 A；故障時刻短路電流為斷路器額定電流的9.5倍。根據(jù)圖2C曲線,脫扣跳閘時間在0.01～1.1 s之間；照明箱分支斷路器可能在變壓器跳閘前（0.7 s）快速跳閘，但也存在慢于變壓器（0.7 s）跳閘的可能；不能夠確定滿足保護動作的選擇性要求。

綜上分析，本次短路故障造成的保護越級跳閘，是由于上級保護與下級空氣斷路器配合沒有達到選擇性要求所造成的。

4 保護定值校核

原保護定值整定為低壓側(cè)單相接地保護電流0.18 A，動作時限0.7 s。按照取0.25倍變壓器二次額定電流計算，可靠系數(shù)取1。

4.1 依據(jù)《工業(yè)與民用配電設(shè)計手冊》[1]表7-3變壓器的電流保護整定計算，低壓側(cè)單相接地保護（采用在低壓側(cè)中性線上裝設(shè)專用零序保護），保護裝置的動作電流應(yīng)躲過正常運行時，變壓器中性線上流過的最大不平衡電流。

式中，IOP·K——保護動作電流二次值；

Kre1——可靠系數(shù)；用于低壓側(cè)單相接地保護時（變壓器中性線上裝設(shè)零序CT）取1.2；

I2rt——變壓器低壓側(cè)額定電流；

nTA——電流互感器變比；

0.25 ——系數(shù)。

4.2 依據(jù)《工業(yè)與民用配電設(shè)計手冊》[1]表7-3說明，對于Y，yn0接線的變壓器為25%，對于D，yn11接線的變壓器可大于25%，一般取35%。

照明變低壓側(cè)單相接地保護定值確定為0.3 A（一次值240 A），動作時限0.7 s。

4.3 變壓器低壓側(cè)單相接地保護為第一級接地保護（最上一級），直接保護變壓器，該定值按保護變壓器規(guī)定選取的最大值，不宜為滿足選擇性要求而增大電流及時間定值，應(yīng)由下一級斷路器的選型進行保護級差配合。

5 照明段分支斷路器選擇分析

依據(jù)《工業(yè)與民用配電設(shè)計手冊》[1]表7-3保護裝置動作電流應(yīng)與低壓出線上零序保護配合：

式中，Kco——配合系數(shù)；取1.1；

Iop·fz——低壓側(cè)分支上零序保護的動作電流，A。

式（2）說明上級接地短路保護動作電流需大于1.1倍的下級接地短路保護動作電流。

（1）查圖2D曲線50 A斷路器快速脫扣電流倍數(shù)為14倍（50×14=700 A），按公式2計算照明變低壓側(cè)單相接地保護定值的最小值為0.9625 A（一次值770 A），不符合選擇性要求。

（2）查圖2C曲線50 A斷路器快速脫扣電流倍數(shù)為10倍（50×10=500 A），按公式2計算照明變低壓側(cè)單相接地保護定值的最小值為0.6875 A（一次值550 A），不符合選擇性要求。

（3）查圖2 B曲線50 A斷路器快速脫扣電流倍數(shù)為5倍（50×5=250 A），按公式2計算照明變低壓側(cè)單相接地保護定值的最小值0.3438 A（一次值275 A）。與公式1計算結(jié)果0.303 A（一次值240 A）接近，基本符合選擇性要求。

照明段各支路將斷路器的脫扣器由D型脫扣曲線更換為等額定電流的B型脫扣曲線的脫扣器，另外照明變低壓側(cè)單相接地保護定值有0.7 s動作時限，滿足選擇性要求

6 照明箱分支斷路器選擇分析

按照上述同樣的分析方法將照明箱分支斷路器分析結(jié)果填入表1。

表1 照明箱分支斷路器選擇分析表

結(jié)論：照明箱分支斷路器應(yīng)選用不大于20 A的C曲線脫扣斷路器。

7 改進措施

綜合上述分析，進行以下改進方法可以滿足選擇性的要求：

（1）照明變低壓側(cè)單相接地保護定值整定為0.3 A(一次值 240 A)，動作時限 0.7 s。

（2）照明段支路斷路器由D脫扣曲線更換為B脫扣曲線的額定電流相同的斷路器（50 A）。

（3）將照明箱分支斷路器大于20 A的支路拆分為兩個小于20 A的支路。

8 結(jié)束語

火電廠廠用低壓變壓器是為廠用低壓負荷供電的重要電源，變壓器元件保護整定及相應(yīng)供電系統(tǒng)的各級保護級差配合對于電廠的安全穩(wěn)定運行具有非常重要的作用，一方面工程設(shè)計單位在設(shè)計和元件選型時應(yīng)高度重視這一方面工作，另一方面，運行單位在基建完成工程投產(chǎn)前應(yīng)認真對各級保護的級差配合進行詳細的整定計算和校核，及時發(fā)現(xiàn)設(shè)計中存在的問題并進行糾正，這樣才能保證電廠投產(chǎn)后的安全穩(wěn)定運行。

[1]中國航空工業(yè)規(guī)劃設(shè)計研究院.工業(yè)與民用配電設(shè)計手冊[M].北京：中國電力出版社，2005.