6kV系統分支過流保護與快切的配合應用

李艷麗

南京梅山能源有限公司，江蘇南京 210039

0 引言

6kVⅡ段#2爐排粉風機甲高壓斷路器在合閘瞬間B相真空包爆炸，造成三相弧光短路，6kVⅡ段進線開關622跳閘，6kVⅠ段進線開關611跳閘，Ⅰ段快切裝置動作由備用電源結5Ⅰ供電，Ⅱ段快切裝置雖然正確動作但由于備用電源合于故障母線使備用進線開關624及Ⅳ段備用饋線開關642跳閘，6kVⅡ母線失電。事后檢查知道故障發生時6kVⅡ母線分支過流保護沒有動作，而由快切裝置的低電壓啟動將6kVⅠⅡ段進線開關611、622跳開。

1 6kV分支過流保護與快切合理配置

6kV系統如發生短路現象，短路電流的熱效應和電流的電動力使設備過熱燒毀。系統電壓大幅度降低會引起電動機停轉。短路對電網的沖擊會破壞系統穩定造成大面積停電。因此6kV分支過流保護和快切的應用顯得尤為突出。二者的密切配合是保證系統安全用電的重要因素。主變低壓側的后備保護是將6kV系統故障及時切除。快切是6kV母線的一進線電源失電時，迅速將其切換到備用電源進線，保證所帶負荷正常用電。

1.1 電廠用電系統

3#主變低壓側帶6kV Ⅰ段和6kV Ⅱ段，5#主變低壓側帶6kVⅢ段和6kV Ⅳ段，6kV 0段與6kV ⅠⅡ Ⅲ Ⅳ段之間有聯絡段，6kV Ⅰ段、Ⅲ段與6kV Ⅱ段、Ⅳ段間設有聯絡線。每段各有兩路備用電源，快切裝置可任意選擇一路作為備用。正常運行方式為結5Ⅰ、結5Ⅲ分別為6kVⅠ、Ⅲ段備用電源，6kVⅡ段、Ⅳ段互切，即互為備用。每段母線對應一臺鍋爐，一旦6kV某段失電則對應的鍋爐就只能熄火停爐。具體接線圖一。#3、#5主變均為16000kVA，110kV/6.3kV，84A/1466.3A,低壓側每一分支有過流保護，整定為25A，1s；快切裝置低電壓啟動整定為65V，0.3s；

圖1 電廠一次系統圖

1.2 原電廠用電系統存在的問題

6kVⅡ段母線故障時分支過流保護沒動，不能閉瑣故障段快切裝置，而是快切低電壓啟動跳進線開關622，然后合備用進線642，這樣就使備用電源合于故障母線，一方面使故障點擴大，同時也給#5主變及6kVⅢ Ⅳ段正常用電造成不小的沖擊，另一方面若624、642開關沒有及時跳開必將造成6kVⅢⅣ段快切低電壓啟動，這時6kVⅡⅣ段肯定失電，結5Ⅰ、結5Ⅲ幾乎同時動作，切換瞬間電流肯定超過整定值，則燒結饋線結5保護動作，造成6kVⅠ Ⅲ段也將失電。

1.3 解決方案

1.3.1 增加過流保護對快切的硬件上的關聯。

在硬件處理上將主變低壓側分支過流保護的一副空接點DL2接至快切裝置的保護閉鎖端子8。當主變低壓側出現短路故障，分支過流保護動作。快切裝置將給出“保護閉鎖”信號并進入等待復歸狀態。在此狀態下，裝置不能切換，必須經手動復歸且不存在造成快切裝置閉鎖的條件后，裝置才能進入運行狀態，可以進行下一次切換。將3#主變的主保護及高壓側后備保護一跳閘出口DL1接至快切裝置的保護啟動端子6。當主變高壓側出現故障而引起高壓側開關跳閘時，及時啟動快切裝置將6kV側進線電源切至備用電源上。保證6kV系統的安全用電。將如圖二，快切開關量接點圖。

1.3.2 在軟件上優化過流保護

將原來的一般分支過流保護，優化為復合電壓閉鎖過電流保護。變壓器具有相當大的過載能力，在實際運行時往往要利用它的過載能力。因此，變壓器過電流保護在整定時必須考慮變壓器過載的可能，防止過載時過電流保護誤動。如果從定值上避開最大過載電流，保護的靈敏度往往就不能滿足要求。采用電壓閉鎖，以降低動作電流，提高靈敏度。即發生對稱性故障保護安裝處電壓低于定值或發生不對稱故障負序電壓高于定值時，開放過電流保護。

圖2 快切開入接點圖

1.3.3 分支過流保護和快切裝置在定值整定上要配合整定

6kVⅡ段母線短路瞬間，Ⅱ段母線電壓跌至Ua=11.8%Ub=9.7% Uc=10.7%，雖然6kVⅡ段母線短路電流為13920A（依據624開關動作時保護裝置報文），但快切低電壓時限為0.3s小于分支過流保護，這樣6KVⅡ段快切必然同時動作且先于6kVⅡ段分支過流保護。如果將快切低電壓動作時限大于1s，從快切裝置的工作原理可知，時限越長母線電壓衰減越多，當母線電壓低到一定程度時就只能實現殘壓切換，這樣母線停電時間就長，對設備的沖擊也較大，另外從試驗及故障的動作記錄可以看出，母線失電后電壓跌至41%也就0.5s左右,所以將快切低電壓時限整定0.3s已經太長，但要考慮切換瞬間電壓下降避免誤動。那么將分支過流保護時限整定小于0.3s呢？624、642微機速斷保護的固有動作時限為25ms，真空開關的分閘時間為60ms，考慮保護動作時間的誤差以及躲過快切動作或給水泵啟動時的電流，再加適量的裕度時間，分支過流保護時限應不小于0.2s。但分支過流保護的電流值放大，快切低電壓時限改為0.35s～0.4s。通過以上分析可知，在現有條件下根本不可能做到兼顧。如果將兩者的動作整定時限都設為0.2s(如能避免切換瞬間電壓下降誤動，0.3s肯定可以)，前提是給快切啟動條件加一個母線電流判據。該電流整定應躲過某一分支母線短路時另一分支母線的最小電流。為避免快切動作或給水泵啟動瞬間電壓下降誤動，將分支過流保護的電流整定放大為3Ie，即4500A/22.5A。現假定6kVⅡ段母線短路，母線電壓低于65V，但因短路電流遠大于整定值快切不會啟動；這時6kVⅠ段母線電壓也低于65V，雖然電流很小但仍大于整定值快切也不會啟動。這時分支過流保護動作，將故障母線切除，同時將快切裝置閉鎖。

1.3.4 分支過流保護重新計算

分支過流保護整定按躲過相鄰元件電流速斷保護的最大動作電流配合整定。

與最大容量電動機電流速斷保護配合。最大容量的電動機為給水泵（2500kW），額定電流為In=286A，其速斷動作電流：

低電壓閉鎖為65V，負序閉鎖為8.4V。動作時限：與6kV母線所帶設備速斷保護的最長延時配合，取t=0.2+0.3=0.5s。

2 結論

經過多次理論分析和試驗，基本上實現了兩種保護的合理配合，使他們都能有效的發揮作用。避免了備用電源合于故障母線和快切動作沒有選擇性等安全隱患。從而避免備用電源切于故障母線，防止故障范圍進一步擴大；保證快切有選擇性的動作，避免造成非故障母線不必要的切換而帶來的巨大安全隱患，以及由此而造成的停機停爐甚至高爐休風的重大事故。

[1]肖開進.電力系統繼電保護原理與實用技術.中國電力出版社，2006.

[2]MFC2000-2型微機廠用電快速切換裝置技術說明書.

[3]陳浩.微機保護原理及算法防真.中國電力出版社，2007.