6kV系統(tǒng)分支過流保護(hù)與快切的配合應(yīng)用

李艷麗

南京梅山能源有限公司，江蘇南京 210039

0 引言

6kVⅡ段#2爐排粉風(fēng)機(jī)甲高壓斷路器在合閘瞬間B相真空包爆炸，造成三相弧光短路，6kVⅡ段進(jìn)線開關(guān)622跳閘，6kVⅠ段進(jìn)線開關(guān)611跳閘，Ⅰ段快切裝置動作由備用電源結(jié)5Ⅰ供電，Ⅱ段快切裝置雖然正確動作但由于備用電源合于故障母線使備用進(jìn)線開關(guān)624及Ⅳ段備用饋線開關(guān)642跳閘，6kVⅡ母線失電。事后檢查知道故障發(fā)生時(shí)6kVⅡ母線分支過流保護(hù)沒有動作，而由快切裝置的低電壓啟動將6kVⅠⅡ段進(jìn)線開關(guān)611、622跳開。

1 6kV分支過流保護(hù)與快切合理配置

6kV系統(tǒng)如發(fā)生短路現(xiàn)象，短路電流的熱效應(yīng)和電流的電動力使設(shè)備過熱燒毀。系統(tǒng)電壓大幅度降低會引起電動機(jī)停轉(zhuǎn)。短路對電網(wǎng)的沖擊會破壞系統(tǒng)穩(wěn)定造成大面積停電。因此6kV分支過流保護(hù)和快切的應(yīng)用顯得尤為突出。二者的密切配合是保證系統(tǒng)安全用電的重要因素。主變低壓側(cè)的后備保護(hù)是將6kV系統(tǒng)故障及時(shí)切除?？烨惺?kV母線的一進(jìn)線電源失電時(shí)，迅速將其切換到備用電源進(jìn)線，保證所帶負(fù)荷正常用電。

1.1 電廠用電系統(tǒng)

3#主變低壓側(cè)帶6kV Ⅰ段和6kV Ⅱ段，5#主變低壓側(cè)帶6kVⅢ段和6kV Ⅳ段，6kV 0段與6kV ⅠⅡ Ⅲ Ⅳ段之間有聯(lián)絡(luò)段，6kV Ⅰ段、Ⅲ段與6kV Ⅱ段、Ⅳ段間設(shè)有聯(lián)絡(luò)線。每段各有兩路備用電源，快切裝置可任意選擇一路作為備用。正常運(yùn)行方式為結(jié)5Ⅰ、結(jié)5Ⅲ分別為6kVⅠ、Ⅲ段備用電源，6kVⅡ段、Ⅳ段互切，即互為備用。每段母線對應(yīng)一臺鍋爐，一旦6kV某段失電則對應(yīng)的鍋爐就只能熄火停爐。具體接線圖一。#3、#5主變均為16000kVA，110kV/6.3kV，84A/1466.3A,低壓側(cè)每一分支有過流保護(hù)，整定為25A，1s；快切裝置低電壓啟動整定為65V，0.3s；

圖1 電廠一次系統(tǒng)圖

1.2 原電廠用電系統(tǒng)存在的問題

6kVⅡ段母線故障時(shí)分支過流保護(hù)沒動，不能閉瑣故障段快切裝置，而是快切低電壓啟動跳進(jìn)線開關(guān)622，然后合備用進(jìn)線642，這樣就使備用電源合于故障母線，一方面使故障點(diǎn)擴(kuò)大，同時(shí)也給#5主變及6kVⅢ Ⅳ段正常用電造成不小的沖擊，另一方面若624、642開關(guān)沒有及時(shí)跳開必將造成6kVⅢⅣ段快切低電壓啟動，這時(shí)6kVⅡⅣ段肯定失電，結(jié)5Ⅰ、結(jié)5Ⅲ幾乎同時(shí)動作，切換瞬間電流肯定超過整定值，則燒結(jié)饋線結(jié)5保護(hù)動作，造成6kVⅠ Ⅲ段也將失電。

1.3 解決方案

1.3.1 增加過流保護(hù)對快切的硬件上的關(guān)聯(lián)。

在硬件處理上將主變低壓側(cè)分支過流保護(hù)的一副空接點(diǎn)DL2接至快切裝置的保護(hù)閉鎖端子8。當(dāng)主變低壓側(cè)出現(xiàn)短路故障，分支過流保護(hù)動作?？烨醒b置將給出“保護(hù)閉鎖”信號并進(jìn)入等待復(fù)歸狀態(tài)。在此狀態(tài)下，裝置不能切換，必須經(jīng)手動復(fù)歸且不存在造成快切裝置閉鎖的條件后，裝置才能進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)，可以進(jìn)行下一次切換。將3#主變的主保護(hù)及高壓側(cè)后備保護(hù)一跳閘出口DL1接至快切裝置的保護(hù)啟動端子6。當(dāng)主變高壓側(cè)出現(xiàn)故障而引起高壓側(cè)開關(guān)跳閘時(shí)，及時(shí)啟動快切裝置將6kV側(cè)進(jìn)線電源切至備用電源上。保證6kV系統(tǒng)的安全用電。將如圖二，快切開關(guān)量接點(diǎn)圖。

1.3.2 在軟件上優(yōu)化過流保護(hù)

將原來的一般分支過流保護(hù)，優(yōu)化為復(fù)合電壓閉鎖過電流保護(hù)。變壓器具有相當(dāng)大的過載能力，在實(shí)際運(yùn)行時(shí)往往要利用它的過載能力。因此，變壓器過電流保護(hù)在整定時(shí)必須考慮變壓器過載的可能，防止過載時(shí)過電流保護(hù)誤動。如果從定值上避開最大過載電流，保護(hù)的靈敏度往往就不能滿足要求。采用電壓閉鎖，以降低動作電流，提高靈敏度。即發(fā)生對稱性故障保護(hù)安裝處電壓低于定值或發(fā)生不對稱故障負(fù)序電壓高于定值時(shí)，開放過電流保護(hù)。

圖2 快切開入接點(diǎn)圖

1.3.3 分支過流保護(hù)和快切裝置在定值整定上要配合整定

6kVⅡ段母線短路瞬間，Ⅱ段母線電壓跌至Ua=11.8%Ub=9.7% Uc=10.7%，雖然6kVⅡ段母線短路電流為13920A（依據(jù)624開關(guān)動作時(shí)保護(hù)裝置報(bào)文），但快切低電壓時(shí)限為0.3s小于分支過流保護(hù)，這樣6KVⅡ段快切必然同時(shí)動作且先于6kVⅡ段分支過流保護(hù)。如果將快切低電壓動作時(shí)限大于1s，從快切裝置的工作原理可知，時(shí)限越長母線電壓衰減越多，當(dāng)母線電壓低到一定程度時(shí)就只能實(shí)現(xiàn)殘壓切換，這樣母線停電時(shí)間就長，對設(shè)備的沖擊也較大，另外從試驗(yàn)及故障的動作記錄可以看出，母線失電后電壓跌至41%也就0.5s左右,所以將快切低電壓時(shí)限整定0.3s已經(jīng)太長，但要考慮切換瞬間電壓下降避免誤動。那么將分支過流保護(hù)時(shí)限整定小于0.3s呢？624、642微機(jī)速斷保護(hù)的固有動作時(shí)限為25ms，真空開關(guān)的分閘時(shí)間為60ms，考慮保護(hù)動作時(shí)間的誤差以及躲過快切動作或給水泵啟動時(shí)的電流，再加適量的裕度時(shí)間，分支過流保護(hù)時(shí)限應(yīng)不小于0.2s。但分支過流保護(hù)的電流值放大，快切低電壓時(shí)限改為0.35s～0.4s。通過以上分析可知，在現(xiàn)有條件下根本不可能做到兼顧。如果將兩者的動作整定時(shí)限都設(shè)為0.2s(如能避免切換瞬間電壓下降誤動，0.3s肯定可以)，前提是給快切啟動條件加一個(gè)母線電流判據(jù)。該電流整定應(yīng)躲過某一分支母線短路時(shí)另一分支母線的最小電流。為避免快切動作或給水泵啟動瞬間電壓下降誤動，將分支過流保護(hù)的電流整定放大為3Ie，即4500A/22.5A?，F(xiàn)假定6kVⅡ段母線短路，母線電壓低于65V，但因短路電流遠(yuǎn)大于整定值快切不會啟動；這時(shí)6kVⅠ段母線電壓也低于65V，雖然電流很小但仍大于整定值快切也不會啟動。這時(shí)分支過流保護(hù)動作，將故障母線切除，同時(shí)將快切裝置閉鎖。

1.3.4 分支過流保護(hù)重新計(jì)算

分支過流保護(hù)整定按躲過相鄰元件電流速斷保護(hù)的最大動作電流配合整定。

與最大容量電動機(jī)電流速斷保護(hù)配合。最大容量的電動機(jī)為給水泵（2500kW），額定電流為In=286A，其速斷動作電流：

低電壓閉鎖為65V，負(fù)序閉鎖為8.4V。動作時(shí)限：與6kV母線所帶設(shè)備速斷保護(hù)的最長延時(shí)配合，取t=0.2+0.3=0.5s。

2 結(jié)論

經(jīng)過多次理論分析和試驗(yàn)，基本上實(shí)現(xiàn)了兩種保護(hù)的合理配合，使他們都能有效的發(fā)揮作用。避免了備用電源合于故障母線和快切動作沒有選擇性等安全隱患。從而避免備用電源切于故障母線，防止故障范圍進(jìn)一步擴(kuò)大；保證快切有選擇性的動作，避免造成非故障母線不必要的切換而帶來的巨大安全隱患，以及由此而造成的停機(jī)停爐甚至高爐休風(fēng)的重大事故。

[1]肖開進(jìn).電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理與實(shí)用技術(shù).中國電力出版社，2006.

[2]MFC2000-2型微機(jī)廠用電快速切換裝置技術(shù)說明書.

[3]陳浩.微機(jī)保護(hù)原理及算法防真.中國電力出版社，2007.