大坝寺主变电所35kV配电变保护级电流互感器处理方案分析

摘要：针对大坝寺主变电所配电变保护装置定值无法设置的情况，从技术和可操作性等方面进行全面分析，提出了合适的处理方案，以期更好地保障设备运营安全。

关键词：主变电所;保护装置;整定值;电流互感器

1 背景概述

大坝寺主变电所为重庆轨道交通十号线供电电源，该所位于中央公园东站附近，其110 kV侧采用内桥接线方式。正常运行时，主变电所两台110/35 kV主变压器分列运行。35 kV侧采用单母线分段接线方式，馈出35 kV电源给沿线牵引和降压变电所及站内设备供电，主接线图如图1所示。该主变电所35 kV馈线开关柜均为SF6气体绝缘柜，其中35 kV配电变配置的电流互感器保护和测量两组参数分别为5P30级、1 000/1 A、5 VA和0.5级、100/1 A、5 VA。配电变压器参数为：SC11-160/35型，35±2×2.5%/0.4 kV，Uk%=6;D，yn11。35 kV配电变回路配置主保护速断保护、后备过流保护[1]。目前该主变电所已投入运行。

2 存在问题及分析

大坝寺主变电所35 kV开关柜采用上海施耐德电气自动化有限公司的继电保护装置，已配置的35 kV配电变回路速断保护、过流保护均无法整定，原因为大坝寺主变电所35 kV配电变开关柜回路电流互感器（5P30级、1 000/1 A、5 VA）变比选择过大。具体无法整定的分析过程如下：

（1）过流Ⅰ段保护装置整定分析：按躲过配电变压器低压侧故障整定I1=Kk×I （3 ）  kmax，其中Kk=1.5[2]。

选择5P30级、1 000/1 A、5 VA电流互感器绕组时，按0.4 kV母线发生短路故障，计算出35 kV配电变高压侧（35 kV）短路电流为42.2 A;电流互感器二次侧为42.2 mA，35 kV配电变回路过流Ⅰ段保护按1.5倍短路电流整定：1.5×42.2=63.3 mA;保护装置最小动作电流为80 mA，故35 kV过流Ⅰ段保护装置定值无法设置。

（2）过流Ⅱ段保护装置整定分析：按躲过配电变压器额定电流整定I2=Kk×Ie/Kf，其中Kk=1.3，Kf=1[2]。

根据35 kV配电变压器160 kVA计算出35 kV侧回路额定电流为2.64 A;选择5P30级、1 000/1 A、5 VA电流互感器绕组时，电流互感器二次侧电流为2.64 mA;35 kV配电变回路过流Ⅱ段保护按1.3倍额定电流整定：1.3×2.64=3.432 mA;而保护装置最小动作电流为80 mA，故35 kV过流Ⅱ段保护定值无法设置。

因此当有故障发生时，将无法保证设备安全，甚至可能引起主变所35 kV侧进线断路器跳闸，造成其供电范围内的正线各车站停电，严重影响运行安全。

3 处理方案

大坝寺主变所中的35 kV开关柜选用SF6气体绝缘柜，电流互感器密封在SF6气室内，现场更换电流互感器困难，施工难度大，改造费用高，且会对运营造成影响。经综合考虑，采用一组三相5P30级、50/1 A、5 VA穿心式电流互感器安装于电缆夹层，可实现配电变回路保护。重新验算如下：

（1）过流Ⅰ段保护：按躲过配电变低压侧故障整定I1=Kk×I （3 ）  kmax，其中Kk=1.5[2]。

按0.4 kV母线发生短路故障，计算出35 kV配电变低压侧（0.4 kV）短路电流为42.2 A，选择变比为50/1 A的电流互感器时，折算到二次侧电流为844 mA，35 kV配电变回路过流Ⅰ段保护按1.5倍短路电流整定：1.5×844=1 266 mA，故35 kV过流Ⅰ段保护装置定值可以整定。

（2）过流Ⅱ段保护：按躲过配电变压器额定电流整定I2=Kk×Ie/Kf，其中Kk=1.3，Kf=1[2]。

由35 kV配电变压器160 kVA计算出35 kV侧额定电流为2.64 A;选择变比为50/1 A的电流互感器时，折算到二次侧电流为52.8 mA，按I2=Kk×Ie/Kf =1.3×52.8/1=68.64 mA<80 mA，过流Ⅱ段保护定值无法设置。

但《电流互感器和电压互感器选择及计算规程》（DL/T 866—2015）8.2.1规定：“电流互感器额定一次电流宜按回路最大负荷电流选择。考虑到变压器过负荷能力，变压器回路可取1.5倍变压器额定电流。”[3]

大坝寺主变电所的配电变压器过载曲线（由厂家提供）如图2所示。

若考虑到35 kV配电变及相关电缆的过负载能力，35 kV配电变压器回路过流Ⅱ段保护装置定值电流按额定电流的1.5倍选择，即1.5×2.64=3.96 A。折算二次侧电流为79.2 mA，按1.3倍额定电流整定：1.3×79.2=102.96 mA>80 mA，因此35 kV过流Ⅱ段保护定值可以整定，在达到设置定值时保护装置动作，使设备不致损坏。

（3）准确限值电流：Kalf×In=30×50=1 500 A<6 240 A（35 kV母线三相短路电流6.24 kA），不满足要求。《电流互感器和电压互感器选择及计算规程》（DL/T 866—2015）8.2.5规定：“當3 kV～35 kV系统电流互感器最大限值电流小于最大系统短路电流时，互感器准确限值电流宜按大于保护最大动作电流整定值2倍选择。”[3]按102.96×2=205.92 mA，折算到一次侧为10.3 A<50 A，满足要求。

4 结语

通过分析发现，在35 kV配电变开关柜外电缆出线处安装一组变比为50/1 A的穿心式电流互感器能够满足保护设置要求，该方案简单可靠、改造费用低、停电作业时间短，对运营基本无影响。因此，在处理实际问题时，只有从技术方案、可操作性及经济性等方面加以全面考虑，提出合理的整改方案，才能更好地保障设备运营安全。

[参考文献]

[1] 电力装置的继电保护和自动装置设计规范：GB/T 50062—2008[S].

[2] 中国航空规划设计研究总院有限公司.工业与民用供配电设计手册[M].4版.北京：中国电力出版社，2016.

[3] 电流互感器和电压互感器选择及计算规程：DL/T 866—2015[S].

收稿日期：2021-06-11

作者简介：张钊（1977—），男，四川仪陇人，高级工程师，从事供电系统设计与研究工作。