水電廠廠用電低壓斷路器保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究 —東江水電站低壓400V系統(tǒng)斷路器保護(hù)核算

朱彥斌

摘要：水電廠廠用電低壓斷路器保護(hù)系統(tǒng)是電站低壓系統(tǒng)配置的重要內(nèi)容，但常常沒(méi)有得到應(yīng)有的重視。尤其對(duì)于大型水電廠廠用電系統(tǒng)，合理的配置廠用電低壓斷路器保護(hù)系統(tǒng)，對(duì)電站的安全運(yùn)行具有重要意義。文章以湖南東江水電站為例，針對(duì)廠用電低壓斷路器保護(hù)系統(tǒng)的配置與定值進(jìn)行了核算與探討。

關(guān)鍵詞：低壓斷路器保護(hù)；低壓短路電流計(jì)算；低壓?jiǎn)蜗嘟拥乇Ｗo(hù)；斷路器短延時(shí)保護(hù)

本文以湖南東江水電站為例，通過(guò)低壓系統(tǒng)短路電流計(jì)算進(jìn)行了斷路器保護(hù)動(dòng)作驗(yàn)算，最后提出改進(jìn)建議。

1、系統(tǒng)情況及主要設(shè)備參數(shù)

2、短路阻抗計(jì)算

2.1 按《工業(yè)與民用配電設(shè)計(jì)手冊(cè)》【1】（以下簡(jiǎn)稱手冊(cè)）第四章第五節(jié)低壓網(wǎng)絡(luò)電路元件阻抗的計(jì)算，變壓器阻抗折算至400V側(cè)的有名值：XB=阻抗電壓乘以低壓側(cè)額定電壓的平方/變壓器容量=（8/100）×（0.4×0.4/0.8）=0.016Ω=16mΩ。

2.2查手冊(cè)表4-23，SCB9型Yyn0變壓器零序阻抗約為正序阻抗的將近5倍，估算為XB（0）=4.8×0.016Ω。

2.3系統(tǒng)歸算至400V側(cè)阻抗和母線阻抗經(jīng)測(cè)算較小，估算合計(jì)為1mΩ。

2.4按120平方毫米電纜電阻率0.154毫歐每米計(jì)算，電纜總電阻約為0.154×（48+17）=10mΩ。

3、 短路電流計(jì)算

3.1按手冊(cè)公式（4-54），廠用變低壓側(cè)400V母線上三相短路電流Id（3）=230V/短路點(diǎn)零序阻抗=230V /變壓器阻抗與系統(tǒng)母線阻抗之和=230V/（0.016+0.001）Ω=13.5kA。

3.2按手冊(cè)公式（4-55），估算廠用變低壓側(cè)400V母線上單相接地或接零短路電流Id（1）=220V/短路點(diǎn)零序阻抗=220V/（4.8×0.016）Ω=2865A。

3.3檢修泵電機(jī)接線盒處三相短路電流=230V/（0.017+0.01）Ω=8519A。

4、斷路器短路保護(hù)動(dòng)作情況

4.1三相短路時(shí)：檢修泵電機(jī)斷路器的瞬時(shí)動(dòng)作電流為10倍的額定電流即200×10A，則動(dòng)作靈敏系數(shù)為8519/2000遠(yuǎn)大于《水力發(fā)電廠廠用電設(shè)計(jì)規(guī)程》[2] 8.2.9條規(guī)定的1.3倍，滿足速動(dòng)靈敏性綽綽有余。經(jīng)計(jì)算三相短路時(shí)，各級(jí)斷路器瞬時(shí)脫扣動(dòng)作保護(hù)值滿足速斷靈敏性要求。

廠變低壓側(cè)斷路器短延時(shí)整定值：3×1600A；0S，瞬時(shí)動(dòng)作整定值：15×1600A。不僅時(shí)間上0S無(wú)法與下級(jí)斷路器配合滿足選擇性，數(shù)值上3×1600A也小于下級(jí)的瞬動(dòng)值10×630A。不滿足上下級(jí)斷路器選擇性動(dòng)作的要求。

4.2、單相短路時(shí)：當(dāng)?shù)蛪?00V母線上400A負(fù)荷開(kāi)關(guān)出口發(fā)生單相接零或接地故障時(shí)，對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)速斷電流4000A大于單相接地故障電流2865A；廠用變壓器低壓側(cè)進(jìn)線開(kāi)關(guān)短延時(shí)脫扣整定值4800A也大于單相接地故障電流2865A；二者皆不能快速動(dòng)作，需越兩級(jí)由廠變低壓側(cè)零序電流保護(hù)（1000A；0S）來(lái)跳廠變高壓側(cè)的發(fā)電機(jī)出口13.8Kv分支開(kāi)關(guān)，造成近區(qū)變也同時(shí)停電，嚴(yán)重?cái)U(kuò)大了停電范圍。

5、建議

5.1定值調(diào)整建議：經(jīng)計(jì)算廠變低壓側(cè)進(jìn)線斷路器的單相故障保護(hù)自己不能實(shí)現(xiàn)，由廠變低壓側(cè)零序保護(hù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。為了實(shí)現(xiàn)與下級(jí)在兩相和三相故障時(shí)的選擇性，將其長(zhǎng)延時(shí)脫扣電流按保護(hù)廠變過(guò)負(fù)荷Ir（廠變額定電流1150A）取1300A，依手冊(cè)十一章第六節(jié)其短延時(shí)值按與下級(jí)最大額定電流斷路器的瞬時(shí)脫扣電流630×10A配合，即短延時(shí)值的倍數(shù)n滿足nIr>1.2×6300，短延時(shí)時(shí)間按與下級(jí)動(dòng)作時(shí)間配合而定。短延時(shí)值調(diào)大在現(xiàn)有的三相及兩相短路電流水平上依然足夠滿足動(dòng)作靈敏性。

5.2近期改造斷路器建議：將廠變低壓進(jìn)線側(cè)斷路器改為帶接地故障保護(hù)型的，接地故障保護(hù)整定值為1000A；待更換完成后將廠變低壓側(cè)零序電流保護(hù)值略微調(diào)高，同時(shí)取一定的延時(shí)時(shí)間值。如此則低壓側(cè)接地或接零保護(hù)動(dòng)作值情況不改變現(xiàn)狀，又實(shí)現(xiàn)了上下選擇性不致造成近區(qū)變同時(shí)停電。

5.3遠(yuǎn)期變壓器更換時(shí)建議：針對(duì)單相接地短路電流水平實(shí)在太低，同時(shí)也是按《水力發(fā)電廠廠用電設(shè)計(jì)規(guī)程》[2] 5.3.4條的建議，未來(lái)更換廠變時(shí)必須將變壓器接線型式由Yyn改為Dyn型。

參考文獻(xiàn)：

[1]中國(guó)航空工業(yè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院編.《工業(yè)與民用配電設(shè)計(jì)手冊(cè)》[M].第三版.北京：中國(guó)電力出版社，2005.

[2]NB/T 35044—2014，《水力發(fā)電廠廠用電設(shè)計(jì)規(guī)程》【S】.

（作者單位： 國(guó)網(wǎng)湖南水電分公司）