大型火电厂6kV厂用分支保护整定方案.pdf

产 品 与 解 决 方 案 大型火 电厂 6 k V厂用分支保护整定方案 王 旅许 双 斌 湖北华电襄阳发 电有限公 司，湖北 襄阳4 4 1 1 4 1 摘要 以某大型火 电厂 6 k V厂用 电系统接线为例 ，详细阐述 了6 k V厂用分支保护整定原则， 当系统运行方式发生变化时，应及 时调整相关分支的保护定值。 关键词6 k V；厂用电系统；保护整定 1 厂 用 电系统 一次接 线 某 大 型火 电厂装机 容量 4 3 3 0 MW ，2 2 0 k V 系 统 电气 主接 线为双 母双 分段 带旁 母 ，群 1 、≠ } 2 机 组及 ≠ } 1 起备变运行于 2 2 0 k V I母或 I I 母，撑 3 、j fI}4机组及 2 起备变运行于 2 2 0 k vI I I 母或Ⅳ母。厂用电系统一 次接线如图 1 所示 。 上 述』 一用 电系统接 线具 有如 下特 点 。 1 机 组负 荷与 公用 负荷严 格分 开 ，机组 负荷 由 高厂变供电，公用负荷 由群 1 、≠ ≠ 2起备变供 电。机组 负荷接 于 6 k V 工作 1 A、1 B 一4 A、4 B段 ，公用 负荷 2 2 0k VI 母／ Ⅱ母 公 接于 6 k V公用 1 A、1 B和 2 A、2 B段，图中撑 2 、≠ ≠ 4 机 组接线 未画 出 。 2 公用联 络 开关 Q F 1 7 、Q F 1 8断开时 ，挣 l 、≠ ≠ 2 起 备变带 各 自公用 段运行 ，同时通 过 Q F 5 一 Q F 8作 为 本单元 两 台机组 的起 动／ 备用 电源 。 任 意 一 台起 备 变如挣 1起备变停电检修时，≠ } 2起备变通过 Q F 1 7 、 O F 1 8带公用 1 A、1 B段运行，同时作为全厂 4台机 组 的起动／ 备用 电源 。 3 公用系统中任意一台设备检修或保护校验 ， 均不会影响其他设备运行 。 2 2 0 k VⅢ 母爪 母 图 1厂用 电系统 一 次接线 2 变压器参数及厂用分支保护配置 问短路故障。 高厂 变 4 0 ／ 2 5 ／ 2 5 MV A，2 0 ／ 6 ． 3 ／ 6 ． 3 k V， 1 1 5 4 ． 7 ／ 2 2 9 l ／ 2 2 9 1 A，半穿越 阻抗 为 0 ． 1 6 6 4 0 MV A，P ． U ． 。 起 备 变 5 0 ／ 3 1 ． 5 ／ 3 1 ． 5 MV A，2 3 0 ／ 6 ． 3 ／ 6 - 3 k V， 1 2 5 ． 5 ／ 2 8 8 6 ． 8 ／ 2 8 8 6 ． 8 A， 半 穿越 阻抗 为 0 ． 2 1 3 5 0 MV A， P ． u ． 。 若将高厂变和起备变高压侧看成无穷大 电源系统， 则低压侧两相金属性短路 电流计算值分别为 1 9 ． 1 2 4 k A 和 1 8 ． 6 3 0 k A。 各厂 用 分支 保护 配置 见表1 ， 同一 分支 两套 保 护电流量接入的是同一二次绕组，限时速断和复压 过流 保护 分别 反应 6 k V系 统金 属性和 经过 渡 电阻相 1 3 4 l 嘲l _ I 麓柬2 0 1 6 年 第5 期 表 1 厂用 分支 保护 配置表 开关名称 定义 保 护配 置 QF 1 一QF 4 起备 变工作 分支 QF 5 一QF 8 起备 变备用 分支 限时速 断保护 QF 9 一QF1 2 机 组工 作分支 复 压过 流保护 QF1 3 一 QF 1 6 机 组备用 分支 QF1 7 一 QF 1 8 公用 联络 限时速 断保护 3 最大电动机起动电流计算 锅炉 给水 系统配 置 了两 台 5 0 ％容 量汽 泵和 一 台 5 0 ％容 量 电泵 ，运 行 中若 一 台汽 泵跳 闸， 电泵将 自 动联动 逻辑在 DC S中实现 。6 k V工作段上最大 电动 机 为 电泵 ，接 于 6 k V工 作 1 B 一 4 B段 ，额定 电 流 l d 6 1 5 A， 电泵 带 5 0 ％负荷 时 ， 实测 电流 为 5 5 0 A。 电泵起动 电流倍数取堵转电流倍数上限 6 ． 5 倍 [ 2 】 ， 起动 电流 ， s t 一 6 ． 5 I d 3 9 9 8 A。6 k V 公用 段 上最 大 电动机为湿式球磨机 ，接于 6 k V公用 1 B段 ，额定 电流 为 7 7 A，起 动 电流 6 ． 5 x 7 7 A 5 0 1 A。 4厂用 分支 最大 负荷 电流计算 机组工作／ 备用分支负荷 电流实测值见表 2 。工 况 1 机组满负荷 3 3 0 MW ，两台汽泵运行，电泵 备 用 。工 况 2 机 组开 机状 态 ，发 电机 已经 并 网， 厂 用 电即将 切换 对 应机 组负荷 1 0 0 MW 左右 ，一 台汽泵 运行 ， 电泵备用 。 表 2 机组工作／ 备用分支负荷电流实测值 6 k V工作段 开关 名称 负荷电流 A 工作 分支 QF 9 、OF 1 1 8 5 7 工况 1 A段 备用 分支 QF 1 3 、QF 1 5 5 5 0 工况 2 工作 分支 OF 1 0 、QF 1 2 1 0 4 3 工况 1 B段 备用 分支 QF 1 4 、QF 1 6 7 4 1 工况 2 机组工作分支 考虑满负荷工况下，一台 汽泵 退 出运行 ， 另外 一 台汽泵和 电泵 各带 5 0 ％负荷 ， 1 0 4 3 A 5 5 0 A l 5 9 3 A B段 ，该工况在实际 运行 中很常见，且计算值与实测值相差不大。机组 备用 分支 工 况 2下 ， 考 虑两 台汽 泵退 出运行 ， 电泵 带负荷直至厂用 电切换 ，碥 7 4 1 A 5 5 0 A 1 2 9 1 A B段 ，该 工况 在实 际运行 中不 常见 。 公用 各段 计算 容量 和计 算 电流 见表 3 。全厂 负 荷最大时，公用负荷不一定最大，要准确实测最大 表 3 公用各段计算容量和计算 电流 6 k v 公用段 计算 容／ k V A 计算 电流／ A 最 大负荷 电流， A 1 A l 40 6 7． 5 1 2 8 9 45 1 1 B 1 3 9 7 2． 2 5 1 2 8 0 4 48 2 A 8 8 7 2． 5 81 3 2 85 2B 5 0 6 2 4 64 1 6 2 公 用 负荷 非 常 困难 ，也不现 实 。据统计 ，公用 1 A、 1 B 段 负荷 电流 不超 过 2 5 0 A，据此 估算 公用各 段最 大负荷 电流为该段计算电流的 3 5 ％，按此假定公用 各段 负荷 电流 裕度 约为 8 0 ％。 起备变备用分支瑶 以计算 工况为 准 ，考虑 群 1 起 备变停 电检 修 ，此 时流过 Q F 8的负荷 产 品 与 解 决 方 案 电流最大，磕一 ％一 4 4 8 A 1 7 3 9 A B段。以 下保护整定计算中，可靠系数 1 取 1 ． 2 ，返回系数 取 0 ． 9 。 5 机 组工 作／ 备用 分支保 护整定 限时速断保护电流元件 ， 0 n 按以下两种原则整 定 取最大值 ①按躲过 6 k V 工作母线上电动机 自起动 电流之和整定；②按躲过机组运行中一台汽 泵 跳 闸 ，因 电泵 联动 而 引起 的分支 过 电流整 定 。原 则 一涉及 到 自起动 系数 的计算 ， 对 于机 组工 作分 支 ， 考虑外部故障切除后母线 电压恢复过程中的失压 自 起动，对于机组备用分支 ，考虑厂用电切换过程 中 的带负荷 白起动。实际计算 中，以原则二计算 值 为大 。计 算 式 I o 。 Kr e 1 I s t a X ∑ ， ∑ ， m为 除电泵外其余设备最大负荷 电流之和。对于机组工 作分支，取 ∑ 1 0 4 3 A 工况 1 ，I o 6 0 4 9 A。对 于机 组 备 用 分支 ，取 ∑ 7 4 1 A 工 况 2 ， o o ， 5 6 8 7 A。复压过流保护电流元件 按躲过分支最 大负荷电流 整定， 。 l ／ ， e 1 。对于机组 工作分支， 取 I e 1 5 9 3 A； 对于机组备用分支， 取 ％ 1 2 9 1 A。 负序电压元件和低电压元件整 定原 则 ，可 参照 文献[ 1 1 。 保护 时限整 定 依 据文 献[ 3 ] ，6 k V系 统保 护配 合 时间级差 △ f 一般 为 0 _ 3 ～0 ． 5 s ，本例取 A t 0 ． 5 s 。 限时速断延时按与 6 k V负荷 电动机、低厂变主 保 护 时限相 配合整 定 ，取 0 ． 5 s 。当 6 k V 负荷经 过渡 电阻短 路 ，短路 电流 介于 复压过 流整 定值 与 6 k V负 荷 电流速 断整 定值之 间 时 ，为保 证保护 动 作 的选 择 性 ，复压过 流延 时应 与 6 k V 负荷 最大 后备 保护 时 限 相 配 合整定 。电动机 和低 厂变 配置 有 负序过 流和 过 电流保护 ， 二者时限分别整定为 0 ． 5 s ／ 0 ． 7 s 定时限 ， 复压过流 延 时整定 为 0 ． 7 s A t 1 ． 2 s 。 6 起备变工作／ 备用分支保护整定 6 ． 1 公用 联络 开关 断开 正 常运 行方 式 6 k V 备用分 支 问采 用共 箱式 母线连 接 ，其 阻抗 相对于起备变 阻抗可 以忽略不计，公用系统 中任意 一 点发 生相 间短 路 ，短路 电流 差别 很小 。因此 ，对 于起 备 变工 作分 支与 备用 分支 、机 组备 用分 支 ，只 能从 保护 时 限上满足 选择性 要求 。 限时速断保护对于起备变备用分支，电流元 件 按与机组备用分支限时速断定值 ， 相配合 2 0 1 6 年 第 5 期嘲 | _I 麓 燕J 1 3 5 产 品 与 解 决 方 案 整 定 ， I o p 3 K r e l I o p 2 6 8 2 4 A。对 于起 备变 工 作分 支 ， 电流 元件 ， 0 按 与起 备 变备 用分 支 限时速 断定 值 ， o p 3 相配合整定，I o p 4 K l I o p 3 8 1 8 9 A。 复压过 流 保护 电流 元件计 算 式见 式 1 ，对 于起备 变 备 用 分支 ， 取 I e ， 1 7 3 9 A； 对 于起 备变 工作 分支 ， 取 I e 2 8 8 6 ． 8 A。 保 护 时 限整 定 按 照保护 时限逐 级配 合原 则 ， 整 定起 备变 备 用分支 限时速 断和 复压 过流 延 时分别 为 1 ． 0 s 和 1 ． 7 s ，起 备变 工作 分支 限时速 断和 复压 过 流延 时分别 为 1 ． 5 s 和 2 ． 2 s 。 6 ． 2公用 联络开 关合 闸 非正 常运行 方式 任 意 一 台起 备变 停 电检 修 ，公用 联络 开关 合 闸 运 行 ，以 1起 备变停 电检 修 为例 ，QF 1 7 、QF 1 8合 闸，Q F 1 、QF 2断开 。Q F 5 、Q F 6作为 6 k V 公用 1 A、 1 B段 进线 电源 ，其保 护定 值应作 相应 调整 。限 时速 断 电流元 件 按躲过 湿 式球 磨机 启动 工况 整定 ，其 值 近似等于 K r e j 4 4 8 A m a x 1 ． 2 x 4 4 8 A 5 0 1 A 1 1 3 9 A。复 压过 流 电流 元 件 按躲 过 该分 支 最大 负 荷 电流 4 5 1 A整定 ，其 值等 于 1 ． 2 ／ 0 ． 9 x 4 5 1 A 6 0 1 A。 限时速 断和 复压过流 延 时应 由 1 ． 0 s 和 1 ． 7 s 分别缩 短 为 0 ． 5 s 和 1 ． 2 s ， 以便 与 6 k V负荷 保护 时 限相配合 。 7 公 用联 络开 关保护 整定 仍 以≠ } 1 起 备变停 电检修 为例 ，Q F 7 、Q F 8作为 公 用联 络开 关 的上一 级 开关 ，整 定二者 的 限时速 断 电流 定值 相 同 。该 非正 常 运 行方 式 下 ，QF 5 、Q F 6 限时速断时限缩短为 0 ． 5 s ，O F 7 、Q F 8限时速断时 限维持 1 ． 0 s 不变，整定公用联络开关限时速断时限 为 0 ． 5 s 1 ． O s ／ 2 0 ． 7 5 s ，这样可避免 因运行方 式变化 而频繁更 改保护 时限， 同时又使保护满足选择性要求 。 8 保 护定值 汇 总 保 护定值 汇 总表见 表 4 ，括 号 内定值适 用于 一 表 4保 护定值 汇总 表 限 时速 断保护 复压 过流保 护 分支 名称 电流 元件 ／ A 时限／ s 电流元件 ／ A 时 限／ s 起 备变 工作分 支 8 1 8 9 1 ． 5 3 8 4 9 2 ． 2 6 8 2 4 1 ． 0 2 3 l 9 1 ． 7 起 备变备 用分 支 1 1 3 9 0． 5 6 01 1 ． 2 公用 联络 6 8 2 4 0 ． 7 5 机组 工作分 支 6 0 4 9 O ． 5 2 l 2 4 1 ． 2 机组备 用分 支 5 6 8 7 0 ． 5 1 7 2 1 1 ． 2 1 3 6 I 电 ’ 技 2 0 1 6 年 第 5 期 台起 备变 停 电检修 的非正 常运 行方 式 。需要 说 明的 是 ，在保 护 灵敏度 满足 要求 的前提 下 ，同一 或相 近 设备 的 A、B两 段定 值整 定相 同 取 最大 值 ，这 主 要 是为 了方 便技 术管 理 。 9 保 护整 定简要 分析 整 定复 压过 流保 护 时， 电流元件 最 好按躲 过 该 分 支最 大负 荷 电流整 定 ，计算 最大 负荷 电流 时 ，应 尽 可 能考 虑 各种运 行方 式 ， 包括 一些 极限运 行工 况 。 处于基建阶段的火电厂，无法实测厂用分支负荷 电 流 ，机 组 工作／ 备用分 支最 大负荷 电流 可取 高厂变 低 压 绕组额 定 电流 的 7 0 ％和 5 5 ％。 对于机组工作／ 备用分支，限时速断电流元件按 锅 炉给 水 系统运 行方 式 整定 ，未 与 电泵 电流速 断定 值 相配 合整 定 ， 因二者 在保护 时 限上 已经得 到 了配 合 ，保护灵 敏度 分别 为 3 ． 1 6和 3 ． 2 8 。若 电流元件 按 与 电泵 电流 速断 定值 1 0 I d 相配合 整定 ，则起 备 变备用／ 工作分支限时速断整定值将增大至 9 9 2 2 A 和 1 1 9 0 7 A 计 算过 程 略 ，保护 灵 敏度 为 1 ． 8 8和 1 ． 5 6 ，不 满足 要求 。 起 备变 工 作分支 限时速 断和 复压 过流 延 时分别 整 定 为 1 ． 5 s 和 2 ． 2 s ，当 6 k V 公用母 线发 生短路 故 障 时 ，保 护需 经 1 ． 5 ～2 ． 2 s 才 能切 除故 障 ，故 障切 除时 间 明显过 长 。 当系统运 行方 式过 于 灵活 时 ，为保证 选择 性要 求 ，必然 以牺 牲快 速性 为代 价 ，这 是不可 避免 的 。 l 0 结 论 对于 接线 复杂 的 6 k V 厂用 电系 统 ，应根 据机 组 和系 统 实际运 行 方式 ，来确 定厂 用 分支保 护 整定 原 则。 参考 文献 [ 1 ] 能源 部 西北 电力设 计 院编 ．电力 工 程 电气 设计 手 册 电气 二次 部分 [ K] ．北京 中国 电力 出版 社． [ 2 ] G B ／ T 1 3 9 5 7 --2 0 0 8 ．大型三相异步 电动机基本系列 技术条件【 s ] ． [ 3 】 DL ／ T 5 8 4 --2 0 0 7 ． 3 k v～1 l O k V 电 网继 电保 护装 置运 行整 定规程 [ S ] ． 作者简介 王 旅 1 9 7 0 ． ，男，湖 北松滋 人，本科 ，工程师 ，主要 从事电气 二次专业技术管理工作 。