某火力发电厂2×300MW机组烟气脱硫系统继电保护整定计算

赵建东　杨　友（浙江浙大网新机电工程有限公司，浙江 杭州 310012）

某火力发电厂2×300MW机组烟气脱硫系统继电保护整定计算

赵建东杨友
（浙江浙大网新机电工程有限公司，浙江 杭州 310012）

摘要：烟气湿法脱硫系统是一个完整的系统。其电源供电可靠性要求较高，一旦脱硫系统6（10）kV系统继电保护配置不当或综合保护装置整定值设置不合理将会导致保护误动作、影响湿法脱硫系统正常运行，甚至会造成主机系统被迫停止运行。脱硫系统综合保护装置整定值与上级主厂房6（10）kV配电系统保护装置整定值上下级之间配合必须合理，否则会引起上级保护误动。本文主要叙述某火力发电厂2×300MW机组烟气脱硫系统的脱硫变压器的保护和主厂房6kV母线段至脱硫6kV母线段线路保护的配置和整定计算设计。保护的配置和整定值通过业主方审核后已经在该工程成功付诸实施和应用。

关键词：湿法脱硫；继电保护；脱硫变压器；脱硫6kV母线段；差动保护

一、概述

本工程高压厂用电采用6kV中性点不接地系统，低压厂用电接线采用380/220V中性点直接接地系统。单独设置了两台脱硫变压器向脱硫系统供电（脱硫变利用原2000kVA脱硫变），每台机设置一段6kV脱硫段，脱硫变压器、脱硫高压电机供电由脱硫6kV段供电。

新设计的湿法脱硫6kV电源取自1、2#机组主厂房6kV母线段，1、2#机组主厂房6kV母线段电源供电的高厂变分支变压器为31.5MVA，20kV/6.3kV，电流互感器4000/5，6.3kV侧额定电流：2886A，变压器阻抗电压百分值：16%。

承包方应负责新增负荷后各级变压器容量进行核算，电气保护定值计算、整定，并提交业主审核。新增脱硫6kV母线采用单母线双进线接线，进线开关要求分别设置一个快切装置，选型与主厂房一致。

图1 电气系统主接线图

二、保护配置和整定计算

（一）脱硫6kV系统的电气系统主接线图

电气系统主接线图如图1所示。

（二）脱硫6kV系统短路电流计算

以1#机脱硫电气系统短路电流计算为例（2#机脱硫与1#机脱硫相同）。

取全系统的基准功率为Sj=100MVA，6kV基准电压Uj.2=6.3kV，基准电流为Ij.2==9.164kA；380V的基准电压Uj.3=0.4kV，基准电流是Ij.3==144.3418kA。

主厂房6kVA段至脱硫A段母线工作电源馈线柜、主厂房6kVB段至脱硫6kVA段母线备用电源馈线柜距离为0.29km，2根YJV22-6/10kV3×185电缆

1主厂房6kVA段母线（开关柜KKS编码：1A-10）、主厂房6kVB段母线（开关柜KKS编码：1B-9）短路电流计算：

高厂变分支变压器短路阻抗

主厂房6kVA（B）段母线短路时流过的三相短路电流为：

最小运行方式下，主厂房6kVA（B）段母线短路时流过的两相短路电流为：

2脱硫6kV母线段短路电流

最大运行方式下，脱硫6kV母线短路时流过的三相短路电流为：

最小运行方式下，脱硫6kV母线短路时流过的两相短路电流为：

32000kVA脱硫变压器的整定计算（开关柜KKS编码10BBG14）

已知厂用变压器量Se=2.0MVA，6.3/0.4kV，高压侧额定电流

，

低压侧额定电流，变压器阻抗电压百分值Vs%=9.52%，电流CT变比nl=300/1=300，高压侧零序电流CT变比n2=60/1=60，低压侧零序电流CT变比n0=2000/5=400。

变压器保护装置额定电流设定值：

（1）最小运行方式下低压侧两相短路时流过高压侧的短路电流计算：

折算到高压侧

（2）最大运行方式下低压侧三相短路时流过高压侧的短路电流计算：

折算到高压侧

（三）脱硫变压器的保护配置和整定值计算

1保护装置选择WDZ-5242和WDZ-5241（差动保护）。

2高压侧电流速断保护

电流速断保护按躲过系统最大运行方式下变压器低压侧三相短路时流过高压侧的三相短路电流值和变压器空载合闸时励磁涌流值之较大值整定。一般变压器低压侧三相短路电流值远大于其励磁涌流值。

（1）按照流过变压器高压侧三相短路电流值整定，其保护动作电流

（2）按照变压器空载合闸时励磁涌流值整定，其保护动作电流

故其保护一次动作电流

电流速断保护的灵敏系数按系统最小运行方式下，保护装置安装处两相短路电流校验

保护出口动作方式：跳闸。电流速断保护动作时限取0.06秒。

3高压侧过电流保护

（1）按躲过变压器所带负荷中需要自起动电动机最大起动电流之和整定，其保护动作电流?取2.2A。

式中：Kh—返回系数，Kgh—过负荷系数，包括电动机自起动引起的过电流倍数。

（2）按躲过低压侧一个分支负荷自起动电流和其它分支正常负荷总电流

式中：Kk—可靠系数，取值1.3，ΣIfh—除最大一台电动机外，所有正常运行中投入负荷的总电流，Iqd—所带负荷中最大一个分支电动机自起动电流。

所以，保护动作一次电流

过电流保护的灵敏系数按系统最小运行方式下，低压侧两相短路时流过高压侧的短路电流进行校验

保护出口动作方式：跳闸。过电流保护动作时限取0.9秒（变压器低压侧断路器1QF2，2QF2短延时保护定时限值取0.4秒）。

4负序一段保护

使用负序一段保护作为两相短路的后备保护

保护出口动作方式：跳闸。负序过流一段时间：取0.9s。

5负序二段保护

作为不平衡保护使用，以保证厂变内部故障时的灵敏度，

保护出口动作方式：告警。负序过流二段时间：取1.4s。

6过负荷保护

过负荷保护的动作电流，按躲过额定电流整定，即：

保护出口动作方式：告警。过负荷延时取9.0s。

7高压侧单相接地保护

该6kV系统为不直接接地系统，动作电流一次值取10A，其，保护出口动作方式：告警。动作时间取0.08s。

8低压侧零序过流保护

（1）按照躲过正常运行时中性线上最大不平衡电流取2.4A。

（2）当低压厂用变压器低压侧有分支线时，与分支线零序保护相配合，分支线为400废水MCC段（短延时保护兼作为零序保护）

—厂用分支线上零序保护动

（3）当低压厂用变压器无分支线时，且所带低压电动机和馈线上装有零序过流保护的，则与所带负荷的零序保护相配合，躲过所带负荷最大零序保护动作电流

（4）零序保护的灵敏系数按系统最小运行下，低压侧母线或母干线末端单相接地电流校验：

变压器低压母线（400V母线）单相接地短路，低压侧的零序电流（归算至400V电压等级）：因变压器接线为：D，yn11，故X0＝Xt单相接地电流3I （1）d0.min=3Ijs/X∑=Ijs/[2（+ Xt）+X0]=3?×144.3/[2（0.5381+4.76）+4.76]=28.19kA。

灵敏系数

保护出口动作方式：跳高压侧断路器1QF1、低压侧断路器1QF2。动作时间取0.7S。

9变压器差动保护（保护装置WDZ-5241）

（1）变压器额定电流Ie

（2）副边变比系数Kphl

（3）变压器钟点数

d，YN11。

（4）差动速断电流Icdsd

Icdsd=7×Ie.2=7×0.61=4.3A

（5）最小动作电流Icdqd

Icdqd=0.8×Ie.2=0.8×0.61=0.49A

（6）比率制动系数，K

K=0.5

（7）二次谐波制动系数Kxb

Kxb=0.15

（8）差流越限告警电流Iclyx

Iclyx=0.2×Ie.2=0.2×0.61=0.12A

（四）脱硫6kV母线进线保护配置和整定值计算（10BBG01，10BBG02）

已知CT变比n1=1000/1=1000。

1保护装置为WDZ-5211。

2带时限电流速断保护

（1）保护动作电流

带时限电流速断保护：

（a）按躲过相邻元件末端短路时的最大三相短路电流整定，则保护装置动作电流：

（b）与相邻元件的电流速断保护的动作电流相配合，相邻元件的速断保护定值见表1。

与变压器的配合：

其中：配合系数Kph取1.3；为2000kVA变压器电流速断保护定值。

，

，

根据灵敏度要求取：

保护一次动作电流

带时限电流速断保护的灵敏系数校验：

灵敏度满足要求。

保护出口动作方式：跳闸。带时限电流速断保护动作延时取0.2s。

3过电流保护

过电流保护按躲过线路的过负荷电流整定：

其中：Igh为电动机起动时的线路过负荷电流。

保护的一次动作电流

线路过电流保护的灵敏系数校验：

保护动作延时应考虑与下级变压器馈线断路器过流保护保护的时限配合，t=0.9+0.3=1.2S。保护出口动作方式：跳闸。

4过负荷电流保护

保护出口动作方式：告警。过负荷延时取9.0s。

（四）主厂房6kV母线至脱硫6kVA母线段工作电源馈线柜（1A-10）、主厂房6kV母线至脱硫6kVA段母线备用电源馈线柜（1B-9）线路保护配置和整定值计算

已知CT变比n1=1000/1=1000。

1保护装置为WDZ-5215。

2瞬时电流速断保护

瞬时电流速断保护按躲过线路末端短路时的最大三相短路电流整定，保护装置的动作电流

保护装置一次动作电流

灵敏系数按最小运行方式下线路始端两相短路电流来校验：

由此可见瞬时电流速断保护灵敏系数不满足要求。线路电缆选择YJV22 6/10kV2（3×185），单根电缆长度290m。当该线路电缆或者脱硫6kVA （B）母线段发生短路故障，无瞬时动作的主保护能瞬时动作切除故障。因此设计了带差动保护功能东大金智的WDZ-5215线路综合保护装置。差动保护整定计算过程如下：

3差动保护（作为主保护）3.1折算至本侧平衡系数Kph

3.2差动速断电流Icdsd

3.2.1取电缆末端短路时差动保护动作电流，由比差方程

Icdsd取7.8A。

3.2.2按躲过区外短路时最大不平衡电流计算两者取大值，所以取Icdsd=7.8A。3.2.3灵敏度校验

3.3最小动作电流

Icdqd=0.9×Ie=0.9×0.63=0.5A

3.4比率制动系数K=0.45。

3.5差流越限告警Iclyx=0.2Ie=0.2 0.63=0.13A。

4带时限电流速断保护

保护出口动作方式：跳闸。保护动作延时应考虑与下级保护的时限配合，t=0.5s

5过电流保护

保护动作延时应考虑与下级保护的时限配合，t=1.5S。保护出口动作方式：跳闸。

6过负荷电流保护

保护出口动作方式：告警。过负荷延时取9.0s。

7接地保护

该6kV系统为不直接接地系统，动作保电护流出一口次动值作取方1式0 A：，告其警。动作时间，取0.08s。

表1

结语

通过上述计算过程，可以看出脱硫变压器高压侧的相关保护整定值和低压侧400V系统保护装置的整定值是密切相关的。只有在低压侧400V系统的保护装置设计可靠、合理的基础上，才能将高压侧的保护和整定值设计合理。同样脱硫母线段进线开关柜断路器的保护配置和脱硫变压器保护配置的配合关系及选择性要求也非常密切。依此从下级入手，逐步推进进行上级系统的保护配置和整定值设定。

烟气脱硫系统继电保护配置和整定计算的目的就是要既能保证脱硫系统的安全生产，又能配合主机组的安全稳定运行。

参考文献

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中图分类号：TM77

文献标识码：A