发电机组更改并网系统继电保护整定方案

李福永

（本钢板材股份有限公司 计控中心，辽宁 本溪 117000）

0 引 言

系统发生短路故障时，继电保护能够快速切除故障点，保证供电系统内其他设备安全稳定运行[1]。但供电系统目前存在系统参数不准确和系统短路容量未知等问题，给继电保护整定带来很大困难。本次发电机组并网继电保护整定从220 kV变电所参数开始计算，逐级计算出短路电流和整定值，同时结合系统内变电所层级对整定的合理性进行取舍，优先考虑灵敏性，并执行局部服从整体、下级服从上级、局部问题自行处理以及尽量照顾局部和下级需要的原则[2]。

1 继电保护基本原理及保护装置构成

1.1 基本原理

为完成继电保护所担负的任务，显然应该要求它能够正确区分系统正常运行与发生故障或不正常运行之间的差别，以实现保护[3]。当系统发生短路故障时，从电源到短路点之间均流过很大的短路电流，各变电站母线上的电压也将在不同程度上有很大的降低，距短路点越近时降低的越多。一般情况下，发生短路之后总是伴随有电流的增大和电压的降低以及线路始端测量阻抗的减小和电压与电流之间相位角的变化。因此，利用正常运行和故障时这些基本参数的区别便可以构成各种不同原理的具有“阶梯形”时限特性的继电保护[4]。

1.2 保护装置构成

一般情况而言，整套继电保护装置由测量部分、逻辑部分以及执行部分组成。测量部分又由数据采集、数据处理以及保护判据运算等组成。测量部分是根据从被保护对象输入的相关电气量进行计算，并与已给出的整定值进行比较，根据比较的结果给出逻辑信号，从而判断保护是否应该起动。逻辑部分是根据测量部分各输出量大小、性质、输出的逻辑状态、出现的顺序或其组合使保护装置按一定的逻辑关系工作，最后确定是否应该是断路器跳闸或发出信号，并将有关命令传给执行部分。执行部分根据逻辑部分的输出信号完成保护装置所担负的任务[5,6]。

2 短路电流计算

2.1 计算方法

在3 kV以上供、配电系统短路电流计算中，一般只计算各元件的电抗，为了方便计算，采用标幺值并取基准容量Sj=100 MVA，基准电压Uj采用各级平均电压的1.05倍[6]。

2.2 供电网络

发电一区一台额定功率为6 MW的发电机组并网至一电高压室，电压等为级6 kV，通过电缆并网至2#变电所。2#变电所通过架空线、电缆与上级二烧变电所联络，二烧变电所通过电缆与上级1#总降变电所联络，1#总降变电所经66 kV线路由供电公司为220 kV变电站供电。

2.3 各短路点短路电抗

系统内除6 MW发电机组外，其他设备均不会对短路电流造成影响[7-10]。

2.3.1 标幺电抗计算

架空线（LGJ-185）标幺电抗Xx1为：

式中，L1为线路长度，X为架空线路1 km的电抗值。

主变压器标幺电抗XB为：

式中，Ud%为主变短路阻抗，Sj为基准容量，Se为主变额定容量。

1#总降变至二烧变电所电缆标幺电抗Xx2为：

式中，L2为线路长度。

二烧变电所至2#变架空线标幺电抗Xx3为：

设计引物合成PRKCI基因的荧光素酶报告基因载体，以突变序列载体作为对照，凝胶电泳后回收得到目的片段，与pmirGLO质粒载体连接后提取质粒。将连接产物转化、提取质粒、测序，得到质粒：PLG-3-WT-PRKCI-UTR和PLG-3-mut-PRKCI-UTR。

式中，L3为线路长度。

2#变至发电一区高压室电缆表幺电抗Xx4为：

式中，L4为线路长度。

6 MW发电机表幺电抗Xf1*为：

式中，Xd%为发电机短路阻抗，Sj为基准容量，Se为发电机额定功率，cosφ为功率因数。

通过各电气元件标幺电抗的计算，系统最大、最小运行方式下等效短路阻抗如图1所示。

图1 等效短路阻抗

2.3.2 各短路点短路电流

（1）1#总降变电所6 kV母线最大、最小运行方式下短路电流为：

（2）二烧变电所6 kV母线在最大、最小运行方式下的短路电流为：

（3）2#变6 kV母线，最大、最小运行方式下短路电流为：

（4）一电高压室6 kV母线，最大、最小运行方式下短路电流为：

系统内各短路点短路电流如表1所示。

表1 各短路点短路电流

3 继电保护整定计算

过电流保护的计算公式为：

灵敏度校验的计算公式为：

带时限电流速断保护的计算公式为：

灵敏度校验的计算公式为：

式中，Iop.k代表保护装置动作电流；Krel代表可靠系数，一般取1.2；Kcon代表接线系数，接于相电流取1；IOL代表过负荷电流；Kr代表返回系数，一般取0.9；nTA代表电流互感器变比；Ksen代表灵敏度系数；I2k2.min代表最小运行方式下线路末端两相短路稳态电流；Iop代表保护装置一次动作电流；I3k.max代表最大运行方式下相邻元件末端三相短路稳态电流；I1k2.min代表最小运行方式下线路始端两相短路电流初始值。

以1#总降变至二烧变电所馈线间隔整定计算（电流互感器变比1 000/5）为例,其他馈出间隔计算原理与该馈出间隔相同，在这里就不逐一进行举例计算，具体整定值详见表2。

表2 各馈出柜整定值

过电流保护的计算公式为：

灵敏度校验的计算公式为：

带时限电流速断保护的计算公式为：

灵敏度校验的计算公式为：

灵敏度不满足，按1.5考虑。

4 结 论

6 MW发电机组并网整定计算由系统电源侧至负荷侧的过电流保护和短延时速断保护的时限呈阶梯递减，整定时限级差按0.3～0.5 s考虑。当短延时速断保护灵敏度不能满足要求时，按最大允许灵敏度进行整定。而变电所层级较多，带时限速断保护整定无法实现级差时，应首先确保变电所内部形成级差，上级馈出线路和本级受电线路可整定到同一时限。同时增加一电高压室3#柜过电流保护，确保保护项目完整。