枕頭壩水電站廠用電繼電保護整定的探討

摘 要：枕頭壩電站廠用電系統(tǒng)具有七段10kV母線，10kV母線間存在上下級。在進行保護整定時，涉及到多個開關在時間整定上的配合，導致時間整定過長不滿足規(guī)定。在本文中，將通過不同整定原則的選取和過流段數(shù)的配合，保證保護定值的正確性并滿足延時要求。

關鍵詞：廠用電;繼電保護;定值整定

1.枕頭壩水電站廠用電系統(tǒng)介紹

枕頭壩水電站廠用電系統(tǒng)共有兩個電壓等級為10.5kV和400V。10kV廠用電分七段，10kVⅠ-Ⅳ段母線分段運行，分別由高廠變1CB-4CB供電，10kV Ⅳ段聯(lián)絡Ⅴ段運行，10kV Ⅵ、Ⅶ段母線分段運行，分別由10kVⅡ、Ⅴ段母線供電。400V系統(tǒng)由機組自用電、公用電系統(tǒng)、照明電系統(tǒng)、泄洪配電系統(tǒng)組成，各段母線分段運行。10kV系統(tǒng)和400V系統(tǒng)通過400V廠用變連接。

2.枕頭壩水電站廠用電相關設備參數(shù)

2.1 各設備參數(shù)

發(fā)電機參數(shù)：Pn=180MW;CosФ=0.9;Ie=7331.432A;X”d=0.2068;X2=0.2502

主變壓器參數(shù)：Sn=200MVA;運行變比：550kV/15.75kV;連接組別YNd11;Ud=14%

高壓廠用變壓器參數(shù)：Sn=3000kVA;運行變比：15.75kV/10.5kV;連接組別YNd11;Ud=6%

400V大壩廠用變壓器參數(shù)：Sn=1000kVA;運行變比：10.5kV/0.4kV;連接組別YNd11;Ud=6%

2.2 電抗標幺值換算

基準容量為100MVA，各設備電抗標幺值：

發(fā)電機：X”d=X”d×（SB/Sn）=0.2068×100/（180/0.9）=0.1034

X2=X2×（SB/Sn）=0.2502×100/（180/0.9）=0.1251

主變壓器：XT=Ud×（SB/Sn）=0.14×100/200=0.07

高壓廠用變壓器：XCB =2.0;400V廠用變壓器：XDB =6.0。

2.3 10kV高壓廠用變母線短路電流計算

最大運行方式：系統(tǒng)由四臺發(fā)電機1F～4F供電

變壓器低壓側三相短路電流

最小運行方式：系統(tǒng)由發(fā)電機1F供電

變壓器低壓側兩相短路電流

2.4 400V 大壩廠用電母線短路電流計算

最大運行方式：系統(tǒng)由四臺發(fā)電機1F～4F供電

變壓器低壓側三相短路電流

最小運行方式：系統(tǒng)由發(fā)電機1F供電

變壓器低壓側兩相短路電流

3.保護整定的探討

當開關站失電，一臺發(fā)電機帶廠用電孤網運行。一號機運行時的連接方式如下圖1所示。

3.1 DL6411保護整定

DL6411裝設保護的保護范圍為本開關的下側到下一級開關DB11的上側。從圖2可以看出，此保護的保護范圍包括了兩個電壓等級，其中本開關到400V大壩廠用變高壓側為10kV段，400V大壩廠用變低壓側到下一級開關前段為400V段。如此，DL6411的保護整定，可作為兩個電壓等級間的聯(lián)絡，聯(lián)系到整個廠用電系統(tǒng)，確定全站廠用電的整定原則選取和動作時間的確定【1】。

3.1.1電流速斷保護整定

DL6411開關保護的電流速斷保護整定原則的選取應包含大壩400V廠用變的低壓側。

DL6411保護的電流速斷整定為：

整定原則1：按躲過最大電動機啟動電流整定

400V母線上最大電動機功率為132kW，功率因素為0.8，啟動電流Iqdmax=952.628A【2】，動作電流：Idz=4*Iqdmax/nTA1=38.10A（nTA1為電流互感器一二次側比值150：1），換算到變壓器高壓側，Idz=1.45A

整定原則2：按保配變低壓側小方式下兩相短路有靈敏度3整定

短路點：1-3F機組自用電I段節(jié)點，Idmin=567A，Idz=Idmin/nTA2/Klm=1.89A（nTA2為電流互感器一二次側比值100：1）

靈敏度Ksen=I（2）kmin/nTA2/Idz=12.31

通過比較，取Idz=1.89A

DL6411保護的電流速斷動作時間應與DB11之間有一定時間級差。DB11和DB15也是如此。當DB15護的電流速斷保護的整定時間為t1，則DL6411保護的電流速斷整定時間：tDL6411=t1+2Δt，其中Δt為時間級差。

DL6411保護的保護范圍包括有10kV側，需要與10kV上級開關的電流速斷保護整定時間保持時間級差，保證圖3所示d1處發(fā)生故障時，故障電流所過開關不會越級跳閘而擴大停電范圍。10kV側的級差可由圖3可知DLC1電流速斷保護的整定時間tDLC1=tDL6411+3Δt=t1+5Δt，取t1=0.1s，Δt=0.3s，則有tDLC1 =1.6s不滿足電流速斷的整定時間為不大于0.5s-0.7s【3】的要求。枕頭壩10kV廠用電所用開關為施耐德HVX-12型開關，分閘時間（上/下限）為30～60 ms，考慮保護裝置的動作時間，可以選取Δt=0.2s，則tDLC1 =0.1+5*0.2=1.1s ，也不滿足要求。

此時，應選擇再設一級電流速斷保護，其整定選擇以10kV母線最小方式下兩相短路電流的靈敏度2.5來整定：Idz=9.31。大壩400V廠用電上產生最大電流換算到變壓器高壓側為IdMax=655A。有：Idz=9.31>Idmax/nTA=6.55滿足要求。

此段保護的保護范圍為大壩400V變壓器的高壓側，不會延伸到其低壓側。如此10kV側上級開關的電流速斷保護整定時間的時間級差可以重新開始，有tDLC1=tDL6411+3Δt。取t=0.1s，Δt=0.2s，則tDLC1=0.7s，滿足要求。

DL6411開關所配保護的電流速斷保護有兩段。電流速斷I段選擇以10kV母線最小方式下兩相短路電流的靈敏度2.5來整定：Idz=9.31A，t=0.1s。電流速斷II 段按躲過變壓器低壓側大方式下三相短路整定：Idz=9.31A，t=0.5s。

3.1.2過流保護整定

整定原則1：按躲母線所帶總的負荷電流整定：Idz=0.27A

整定原則2：按躲過配變額定電流整定：Idz=0.83A

整定原則1的動作電流定值較小，在變壓器額定運行時保護會誤動，整定原則2在變壓器正常運行時不會動作，符合運行要求。取整定原則2所得定值進行整定。電動機啟動時保護不應該動作，保護應能可靠躲過電動機的啟動時間，動作時限取為15s。

4、結語

通過對枕頭壩水電站廠用電繼電保護整定的探討，確定保護計算整定原則和保護種類。研究枕頭壩電站特殊的廠用電系統(tǒng)結構，在通用廠用電保護整定基礎上，得出枕頭壩電站廠用電可行的保護整定成果。同時研究日常運行的新情況和實際狀態(tài)，完善廠用電系統(tǒng)保護定值整定，提高廠用電保護系統(tǒng)的實用性，為整個電廠的平穩(wěn)運行提供有效保證。

參考文獻：

[1]申學記.興化自備電廠廠用變繼電保護整定值計算.石油和化工設備，2009，12（2）：51-52.

[2]劉玉福.高壓異步電動機保護的整定[J].上海大中型電機，2007，1：11-12.

[3]中華人民共和國國家標準化委員會. GB/T 14285—2006 繼電保護和安全自動裝置技術規(guī)程[S].北京：中國標準出版社，2006.

作者簡介：

周正（1991- ），男，四川仁壽，大學本科，助理工程師，繼電保護。

（國家能源集團大渡河流域水電開發(fā)有限公司 四川 成都 610065）