孫昌穩(wěn)

唐山三友氯堿有限責(zé)任公司 河北唐山 063305

1 系統(tǒng)情況

氯堿公司35 kV變電站一期供電系統(tǒng)如圖1所示,有兩條35 kV供電線路,分別為319線路、328線路,來自上級110 kV變電站,引入35 kV變電站3191開關(guān)柜和3281開關(guān)柜,構(gòu)成35 kVⅠ段母線和35 kVⅡ段母線。35 kVⅠ段和35 kVⅡ段為單母線分列運(yùn)行方式,裝設(shè)345母聯(lián)開關(guān)柜。35 kV 1號動力變壓器、2號動力變壓器分別接入3194開關(guān)柜和3284開關(guān)柜。10 kVⅠ段、10 kVⅡ段的進(jìn)線開關(guān)柜分別為501開關(guān)柜和502開關(guān)柜,為單母線分列運(yùn)行方式,裝設(shè)545母聯(lián)開關(guān)柜。

2 系統(tǒng)設(shè)備參數(shù)

35 kV供電系統(tǒng)設(shè)備參數(shù)見表1。筆者以圖1中設(shè)備為例,計(jì)算氯堿公司35 kV變電站動力變壓器保護(hù)整定值,并論證合理性。35 kV供電系統(tǒng)工程計(jì)算時,一般取基準(zhǔn)容量為100 MVA,已知氯堿公司35 kV供電系統(tǒng)最大運(yùn)行方式正序阻抗標(biāo)幺值為0.093 9,最小運(yùn)行方式正序阻抗標(biāo)幺值為0.460 7。Ⅰ段母線最大三相短路電流為16 620.9 A,最小兩相短路電流為4 257.57 A。Ⅱ段母線最大三相短路電流為11 908.57 A,最小兩相短路電流為4 054.46 A。319線路、328線路阻抗標(biāo)幺值均為0.001 2。1號動力變壓器、2號動力變壓器阻抗標(biāo)幺值均為0.625 6。

圖1 氯堿公司35 kV變電站一期供電系統(tǒng)

表1 35 kV供電系統(tǒng)設(shè)備參數(shù)

3 動力變壓器短路電流

3.1 三相短路故障

折算到高壓側(cè),最大三相短路電流I(3)′khmax為:

I(3)′khmax=1÷0.720 7×1 560.41=2 165.13 A

3.2 兩相短路故障

折算到高壓側(cè),最小兩相短路電流I(2)′khmin為:

4 動力變壓器繼電保護(hù)整定值

4.1 性能參數(shù)

1號動力變壓器、2號動力變壓器的性能參數(shù)見表2。

表2 動力變壓器性能參數(shù)

4.2 差動保護(hù)計(jì)算過程

通過計(jì)算,高壓側(cè)二次額定電流Ieh為:

Ieh=206.2÷(600/5)=1.72 A

低壓側(cè)二次額定電流Iel為:

Iel=687.3÷(1 000/5)=3.44 A

速斷靈敏度校驗(yàn)整定原則為:在靈敏度校驗(yàn)整定值不小于1.2的基礎(chǔ)上,按正常運(yùn)行方式保護(hù)安裝處兩相短路校驗(yàn)整定,此時靈敏度校驗(yàn)整定值Ksen為:

Ksen=2 925.55÷(7×206.2)=2.02>1.2

此處差動速斷電流取7倍動力變壓器高壓側(cè)額定電流?？梢?靈敏度校驗(yàn)整定值符合要求。

差動保護(hù)裝置原型號為SEL587,經(jīng)技術(shù)改進(jìn)后更新為ISA-387G。原保護(hù)整定值沿用SEL587的保護(hù)整定值,由于兩種型號保護(hù)設(shè)置的內(nèi)部運(yùn)算存在差異,原保護(hù)裝置整定值較小,存在誤動風(fēng)險,新保護(hù)裝置的整定值按原理需要乘以1.732。實(shí)際操作中根據(jù)保護(hù)整定值計(jì)算結(jié)果進(jìn)行變更。

4.3 動力變壓器高壓側(cè)過流保護(hù)整定值

復(fù)壓取自動力變壓器高壓側(cè),過流Ⅰ段方向元件退出,電壓元件投入。

電壓互感器二次額定線電壓取100 V,復(fù)壓閉鎖低電壓整定值Uop按躲過正常運(yùn)行時可能出現(xiàn)的最低線電壓整定,Uop為:

Uop=0.7×100=70 V

電壓互感器二次額定線電壓取57.7 V,復(fù)壓閉鎖負(fù)序電壓整定值U2op按躲過系統(tǒng)正常運(yùn)行時的最大不平衡相電壓整定,U2op為:

U2op=0.07×57.7=4 V

可靠度因數(shù)取1.3,返回因數(shù)取0.95,過流保護(hù)整定值Iop按躲過動力變壓器高壓側(cè)額定電流整定,Iop為:

Iop=1.3×206.2÷0.95=282 A

在靈敏度校驗(yàn)整定值不小于1.2的基礎(chǔ)上,低壓側(cè)靈敏度校驗(yàn)整定值按動力變壓器低壓側(cè)保護(hù)出口最小兩相短路電流校驗(yàn)整定,此時靈敏度校驗(yàn)整定值為Ksen1為:

Ksen1=1 434.85÷282=5.08>1.2

可見,低壓側(cè)靈敏度校驗(yàn)整定值符合要求。

原過流保護(hù)整定值為540 A,動作時間為0.7 s。原電流值過大,不滿足規(guī)程要求,且無復(fù)壓閉鎖,不能保證可靠性。因此需要投入復(fù)壓元件,按規(guī)程減小電流整定值,提高靈敏度。由此,過流保護(hù)整定值變更為282 A,動作時間為0.7 s。

4.4 動力變壓器低壓側(cè)過流保護(hù)整定值

復(fù)壓取自動力變壓器低壓側(cè),過流I段方向元件退出,電壓元件投入。

與前述相同,復(fù)壓閉鎖低電壓整定值為70 V,復(fù)壓閉鎖負(fù)序電壓整定值為4 V。

過流Ⅰ段過流保護(hù)整定值Iop1按保證最小方式動力變壓器低壓側(cè)10 kV母線故障整定時,靈敏因數(shù)取1.5,有:

Iop1=4 378.63÷1.5=2 919.08 A

過流Ⅰ段過流保護(hù)整定值Iop1按與下級出線速斷保護(hù)配合整定時,配合因數(shù)取1.05,下級最大過流保護(hù)速斷整定值為2 133.33 A,有:

Iop1=1.05×2 133.33=2 240 A

通過動力變壓器低壓側(cè)電流互感器變比后,過流保護(hù)整定值Iop1為:

Iop1=2 240÷(1 000/5)=11.2 A

過流Ⅰ段保護(hù)動作時間按與下級設(shè)備的速斷最長時間整定,過流時間取0.4 s,跳動力變壓器低壓側(cè)。

過流Ⅱ段過流保護(hù)整定值Iop2按躲過動力變壓器低壓側(cè)額定電流整定,Iop2為:

Iop2=1.3×687.3÷0.95=940 A

過流Ⅱ段保護(hù)動作時間為0.7 s,跳動力變壓器低壓側(cè)。

動力變壓器低壓側(cè)過流保護(hù)作為下級出線保護(hù)的遠(yuǎn)后備保護(hù),要求電流定值、時間定值與上下級嚴(yán)格配合。原整定值在未投入復(fù)壓閉鎖的情況下,過流Ⅱ段電流保護(hù)整定值為1 480 A,動作時間為1.5 s,當(dāng)?shù)蛪簞恿ψ儔浩鞯蛪簜?cè)出口最小短路電流折算到高壓側(cè)為1 408 A時,若5104開關(guān)或變壓器保護(hù)拒動,動力變壓器低后備無法達(dá)到靈敏度要求,存在嚴(yán)重的安全隱患。經(jīng)過本次計(jì)算,過流Ⅰ段過流保護(hù)整定值為2 240 A,動作時間為0.4 s,過流Ⅱ段過流保護(hù)整定值為940 A,動作時間為0.7 s,并投入復(fù)壓閉鎖,以實(shí)現(xiàn)保護(hù)規(guī)程的要求。

5 結(jié)束語

經(jīng)過繼電保護(hù)整定計(jì)算與分析,主要發(fā)現(xiàn)兩方面問題。

第一,動力變壓器差動保護(hù)整定值不準(zhǔn)確,無法躲開正常運(yùn)行時產(chǎn)生的不平衡電流及勵磁涌流等,容易誤動,存在運(yùn)行隱患。

第二,動力變壓器高低后備保護(hù)未投入復(fù)壓,過流保護(hù)整定值靈敏度不高,無法保護(hù)線路全長,不能作為下級出線保護(hù)的遠(yuǎn)后備保護(hù),當(dāng)下級保護(hù)拒動時,會引起事故擴(kuò)大,危及電網(wǎng)安全。

動力變壓器過流保護(hù)整定值經(jīng)過計(jì)算修改后,消除了供電穩(wěn)定性的影響因素,滿足了過流保護(hù)運(yùn)行整定規(guī)程的要求,提高了供電系統(tǒng)的可靠性、速斷性。