張曉偉，錢厚軍，張 旭，李戈超，王東博，陳富杰，李 鑫，郭 興，郭少杰，陳子明，汪運律

(中核核電運行管理有限公司，浙江 海鹽 314300)

秦一廠于2018年實施了發(fā)電機增容及勵磁系統(tǒng)改造工作，勵磁系統(tǒng)由三機勵磁改為靜態(tài)勵磁，拆除與發(fā)電機同軸的勵磁機，在發(fā)電機機端新增勵磁變壓器。本文根據(jù)秦一廠發(fā)電機勵磁變壓器參數(shù)，進行勵磁變壓器CT選型核算，同時針對現(xiàn)場繼電保護屏柜與勵磁變壓器CT距離較遠的實際情況，驗算CT二次電纜線徑，以確保CT抗飽和能力。

1 勵磁變主要參數(shù)

秦一廠勵磁變壓器相關(guān)參數(shù)見表1。

表1 勵磁變壓器主要參數(shù)表

2 CT參數(shù)選擇

依照電流互感器選擇及計算導(dǎo)則要求，電流互感器應(yīng)根據(jù)其所屬的一次設(shè)備的額定電流或最大工作電流(Ib)選擇適當?shù)念~定一次電流Ipn，并應(yīng)使得在額定變比Kn條件下的二次電流滿足該回路測量儀表及保護裝置的準確性要求。

2.1 CT一次額定電流Ipn選擇

根據(jù)相關(guān)要求：Ipn≥1.25Ib，同時測量電流的額定值不宜小于CT一次額定電流的30%，及Ipn×30%≤Ib；

勵磁變壓器高壓側(cè)保護用電流互感器額定一次電流宜根據(jù)變壓器額定容量選擇，取變壓器容量計算電流值的150%～200%，結(jié)果見表2。

表2 保護用高低壓側(cè)額定一次電流

計算選型初選結(jié)果：低壓側(cè)CT一次額定電流確定為3000 A；高壓側(cè)CT一次額定電流選擇200 A或300 A。

2.2 CT二次額定電流Isn選擇

根據(jù)CT選擇及計算導(dǎo)則，勵磁變CT二次額定電流Isn宜選擇1 A。

2.3 CT額定變比Kn

勵磁變壓器的主保護為差動保護，應(yīng)使保護的二次電流基本平衡，結(jié)果見表3、表4。

表3 高壓側(cè)CT額定變比200/1

表4 高壓側(cè)CT額定變比300/1

從表3、表4可見，高壓側(cè)CT變比選用200/1時不平衡電流相對較大，選用300/1時不平衡電流相對較小，有利于勵磁變壓器差動保護配置。

根據(jù)上表計算結(jié)果：確定高壓側(cè)CT額定變比Kn=300/1=300。

2.4 CT的準確級

根據(jù)《電流互感器和電壓互感器選擇及計算規(guī)程》相關(guān)規(guī)定：勵磁變高壓側(cè)電流互感器應(yīng)選用套管式或母線式電流互感器；電氣測量、勵磁用電流互感器宜選用一般用途的測量電流互感器；勵磁變壓器高壓側(cè)電流互感器宜配置2組5P級繞組，1組0.5S級繞組；

結(jié)合《電流互感器和電壓互感器選擇及計算規(guī)程》附錄B“發(fā)電機變壓器組電流互感器繞組數(shù)量及準確級的典型配置”表B.1“300～600 MW發(fā)電機變壓器電流互感器典型配置”選擇如下：

高壓側(cè)：套管式或母線式CT，0.5S級(測量繞組)，5P30級(保護繞組)，5P30級(保護繞組)；

低壓側(cè)：套管式或母線式CT，0.5S級(測量繞組)，5P30級(保護繞組)，5P30級(保護繞組)。

2.5 CT二次容量選擇

測量用CT的二次負荷不應(yīng)超出下表規(guī)定的范圍，結(jié)果見表5。

表5 測量用CT二次負荷值范圍

CT的二次負荷及容量可按下式計算：

式中：Zb——電流互感器的實際二次負荷，Ω；

Kmc——儀表接線的阻抗換算系數(shù)，完全星形接線取1，三角形接線取3；

Zm——測量表計線圈的內(nèi)阻，電子式儀表一般為0.02 Ω，根據(jù)實際表計調(diào)整，此處取0.04；

Klc——連接導(dǎo)線阻抗換算系數(shù)，完全星形接線取1，三角形接線取3；

Rl——連接導(dǎo)線單程電阻，Ω；

Krc——繼電器阻抗換算系數(shù)，完全星形接線取1，三角形接線取3；

Zr——繼電器電流線圈的內(nèi)阻，微機型電流回路功率損耗按全套1 VA/相選取，等值內(nèi)阻0.04 Ω；

Rc——接觸電阻，Ω，一般取0.05～0.1 Ω，此處取0.1Ω。

Rl=L/(γA),L電纜長度,m,A——導(dǎo)線截面,mm2，γ——電導(dǎo)率，銅取57 m/(Ω×mm2)。結(jié)果見表6。

表6 各側(cè)繞組計算結(jié)果(4 mm2)

根據(jù)表5數(shù)據(jù)，選用4 mm2銅芯電纜，為滿足準確級的要求，CT二次容量選擇如下：

高壓側(cè)：測量繞組2.5 VA 保護繞組5 VA、5 VA； 低壓側(cè)：測量繞組2.5 VA 保護繞組2.5 VA、2.5 VA。

2.6 CT動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定保證值選擇

按照規(guī)定，CT的額定動穩(wěn)定電流(Idyn)、額定短時熱電流(Ith)和額定連續(xù)熱電流(Icth)應(yīng)能滿足所在一次回路的最大負荷電流和短路電流的要求。其中額定動穩(wěn)定電流為在二次繞組短路的情況下，電流互感器能承受住其電磁力的作用而無電氣或機械損傷的最大一次峰值電流；額定短時熱穩(wěn)定電流為在二次繞組短路的情況下，電流互感器能夠承受1 s且無損傷的一次電流方均根值。

動穩(wěn)定校驗：Idyn≥Ich；熱穩(wěn)定校驗：Ith2驗tth≥th。

式中:Ich——最大運行方式下沖擊電流，kA；tth=1 s；

Qt——短路電流熱效應(yīng),kA2s。

經(jīng)計算，高壓側(cè)CT：Ich=418 kA，Ith=76 kA；低壓側(cè)CT：Ich=67 kA，Ith=13 kA。

2.7 勵磁變CT的選型結(jié)論

高壓側(cè)CT選型：300/300/300/1 A,0.5S/5P30/5P30,2.5 VA/5 VA/5 VA，動穩(wěn)定電流≮450 kA，1 s熱穩(wěn)定電流≮80 kA。

低壓側(cè)CT選型：3000/3000/3000/1 A,0.5S/5P30/5P30,2.5 VA/2.5 VA/2.5 VA，動穩(wěn)定電流≮80 kA，1 s熱穩(wěn)定電流≮20 kA。

3 提升CT抗飽和能力

以上對CT計算按典型設(shè)計開展，經(jīng)核算采用4 mm2二次電纜 ,CT容量滿足要求但裕度偏小。為提高裕度，需制定可行方案提升CT抗飽和能力，因CT按照典型設(shè)計參數(shù)跟隨勵磁變壓器已采購，但現(xiàn)場二次電纜較長，因此通過增加二次線徑的方式進行優(yōu)化，制定的兩種方案如下。

方案一：采用6 mm2線徑電纜；方案二：采用4 mm2線徑電纜并聯(lián)。

按前述方法計算兩種方案情況下二次回路負荷及容量，見表7。

表7 各側(cè)繞組計算結(jié)果(6 mm2 、2×4 mm2)

從表6可以看出，采用方案二對減小CT二次負荷、增加容量裕度，效果更加顯著，對提高CT抗飽和能力效果更好。同時由于二次回路端子排的限制，采用方案二也更加便于施工接線，最終選擇方案二。

4 結(jié)束語

通過結(jié)合主回路接線與勵磁變壓器參數(shù)，對CT開展各項參數(shù)計算，給出了CT選型及核算的一般方法。同時考慮秦一廠現(xiàn)場應(yīng)用時設(shè)備、電纜的具體情況，對二次電纜線徑進行了調(diào)整，提高了CT容量裕度，提升了CT抗飽和能力，保障了電廠機組的可靠穩(wěn)定運行。