枕头坝水电站厂用电继电保护整定的探讨

摘 要：枕头坝电站厂用电系统具有七段10kV母线，10kV母线间存在上下级。在进行保护整定时，涉及到多个开关在时间整定上的配合，导致时间整定过长不满足规定。在本文中，将通过不同整定原则的选取和过流段数的配合，保证保护定值的正确性并满足延时要求。

关键词：厂用电;继电保护;定值整定

1.枕头坝水电站厂用电系统介绍

枕头坝水电站厂用电系统共有两个电压等级为10.5kV和400V。10kV厂用电分七段，10kVⅠ-Ⅳ段母线分段运行，分别由高厂变1CB-4CB供电，10kV Ⅳ段联络Ⅴ段运行，10kV Ⅵ、Ⅶ段母线分段运行，分别由10kVⅡ、Ⅴ段母线供电。400V系统由机组自用电、公用电系统、照明电系统、泄洪配电系统组成，各段母线分段运行。10kV系统和400V系统通过400V厂用变连接。

2.枕头坝水电站厂用电相关设备参数

2.1 各设备参数

发电机参数：Pn=180MW;CosФ=0.9;Ie=7331.432A;X”d=0.2068;X2=0.2502

主变压器参数：Sn=200MVA;运行变比：550kV/15.75kV;连接组别YNd11;Ud=14%

高压厂用变压器参数：Sn=3000kVA;运行变比：15.75kV/10.5kV;连接组别YNd11;Ud=6%

400V大坝厂用变压器参数：Sn=1000kVA;运行变比：10.5kV/0.4kV;连接组别YNd11;Ud=6%

2.2 电抗标幺值换算

基准容量为100MVA，各设备电抗标幺值：

发电机：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

主变压器：XT=Ud×（SB/Sn）=0.14×100/200=0.07

高压厂用变压器：XCB =2.0;400V厂用变压器：XDB =6.0。

2.3 10kV高压厂用变母线短路电流计算

最大运行方式：系统由四台发电机1F～4F供电

变压器低压侧三相短路电流

最小运行方式：系统由发电机1F供电

变压器低压侧两相短路电流

2.4 400V 大坝厂用电母线短路电流计算

最大运行方式：系统由四台发电机1F～4F供电

变压器低压侧三相短路电流

最小运行方式：系统由发电机1F供电

变压器低压侧两相短路电流

3.保护整定的探讨

当开关站失电，一台发电机带厂用电孤网运行。一号机运行时的连接方式如下图1所示。

3.1 DL6411保护整定

DL6411装设保护的保护范围为本开关的下侧到下一级开关DB11的上侧。从图2可以看出，此保护的保护范围包括了两个电压等级，其中本开关到400V大坝厂用变高压侧为10kV段，400V大坝厂用变低壓侧到下一级开关前段为400V段。如此，DL6411的保护整定，可作为两个电压等级间的联络，联系到整个厂用电系统，确定全站厂用电的整定原则选取和动作时间的确定【1】。

3.1.1电流速断保护整定

DL6411开关保护的电流速断保护整定原则的选取应包含大坝400V厂用变的低压侧。

DL6411保护的电流速断整定为：

整定原则1：按躲过最大电动机启动电流整定

400V母线上最大电动机功率为132kW，功率因素为0.8，启动电流Iqdmax=952.628A【2】，动作电流：Idz=4*Iqdmax/nTA1=38.10A（nTA1为电流互感器一二次侧比值150：1），换算到变压器高压侧，Idz=1.45A

整定原则2：按保配变低压侧小方式下两相短路有灵敏度3整定

短路点：1-3F机组自用电I段节点，Idmin=567A，Idz=Idmin/nTA2/Klm=1.89A（nTA2为电流互感器一二次侧比值100：1）

灵敏度Ksen=I（2）kmin/nTA2/Idz=12.31

通过比较，取Idz=1.89A

DL6411保护的电流速断动作时间应与DB11之间有一定时间级差。DB11和DB15也是如此。当DB15护的电流速断保护的整定时间为t1，则DL6411保护的电流速断整定时间：tDL6411=t1+2Δt，其中Δt为时间级差。

DL6411保护的保护范围包括有10kV侧，需要与10kV上级开关的电流速断保护整定时间保持时间级差，保证图3所示d1处发生故障时，故障电流所过开关不会越级跳闸而扩大停电范围。10kV侧的级差可由图3可知DLC1电流速断保护的整定时间tDLC1=tDL6411+3Δt=t1+5Δt，取t1=0.1s，Δt=0.3s，则有tDLC1 =1.6s不满足电流速断的整定时间为不大于0.5s-0.7s【3】的要求。枕头坝10kV厂用电所用开关为施耐德HVX-12型开关，分闸时间（上/下限）为30～60 ms，考虑保护装置的动作时间，可以选取Δt=0.2s，则tDLC1 =0.1+5*0.2=1.1s ，也不满足要求。

此时，应选择再设一级电流速断保护，其整定选择以10kV母线最小方式下两相短路电流的灵敏度2.5来整定：Idz=9.31。大坝400V厂用电上产生最大电流换算到变压器高压侧为IdMax=655A。有：Idz=9.31>Idmax/nTA=6.55满足要求。

此段保护的保护范围为大坝400V变压器的高压侧，不会延伸到其低压侧。如此10kV侧上级开关的电流速断保护整定时间的时间级差可以重新开始，有tDLC1=tDL6411+3Δt。取t=0.1s，Δt=0.2s，则tDLC1=0.7s，满足要求。

DL6411开关所配保护的电流速断保护有两段。电流速断I段选择以10kV母线最小方式下两相短路电流的灵敏度2.5来整定：Idz=9.31A，t=0.1s。电流速断II 段按躲过变压器低压侧大方式下三相短路整定：Idz=9.31A，t=0.5s。

3.1.2过流保护整定

整定原则1：按躲母线所带总的负荷电流整定：Idz=0.27A

整定原则2：按躲过配变额定电流整定：Idz=0.83A

整定原则1的动作电流定值较小，在变压器额定运行时保护会误动，整定原则2在变压器正常运行时不会动作，符合运行要求。取整定原则2所得定值进行整定。电动机启动时保护不应该动作，保护应能可靠躲过电动机的启动时间，动作时限取为15s。

4、结语

通过对枕头坝水电站厂用电继电保护整定的探讨，确定保护计算整定原则和保护种类。研究枕头坝电站特殊的厂用电系统结构，在通用厂用电保护整定基础上，得出枕头坝电站厂用电可行的保护整定成果。同时研究日常运行的新情况和实际状态，完善厂用电系统保护定值整定，提高厂用电保护系统的实用性，为整个电厂的平稳运行提供有效保证。

参考文献：

[1]申学记.兴化自备电厂厂用变继电保护整定值计算.石油和化工设备，2009，12（2）：51-52.

[2]刘玉福.高压异步电动机保护的整定[J].上海大中型电机，2007，1：11-12.

[3]中华人民共和国国家标准化委员会. GB/T 14285—2006 继电保护和安全自动装置技术规程[S].北京：中国标准出版社，2006.

作者简介：

周正（1991- ），男，四川仁寿，大学本科，助理工程师，继电保护。

（国家能源集团大渡河流域水电开发有限公司 四川 成都 610065）