某火力發電廠2×300MW機組煙氣脫硫系統繼電保護整定計算

趙建東　楊　友（浙江浙大網新機電工程有限公司，浙江 杭州 310012）

某火力發電廠2×300MW機組煙氣脫硫系統繼電保護整定計算

趙建東楊友
（浙江浙大網新機電工程有限公司，浙江 杭州 310012）

摘要：煙氣濕法脫硫系統是一個完整的系統。其電源供電可靠性要求較高，一旦脫硫系統6（10）kV系統繼電保護配置不當或綜合保護裝置整定值設置不合理將會導致保護誤動作、影響濕法脫硫系統正常運行，甚至會造成主機系統被迫停止運行。脫硫系統綜合保護裝置整定值與上級主廠房6（10）kV配電系統保護裝置整定值上下級之間配合必須合理，否則會引起上級保護誤動。本文主要敘述某火力發電廠2×300MW機組煙氣脫硫系統的脫硫變壓器的保護和主廠房6kV母線段至脫硫6kV母線段線路保護的配置和整定計算設計。保護的配置和整定值通過業主方審核后已經在該工程成功付諸實施和應用。

關鍵詞：濕法脫硫；繼電保護；脫硫變壓器；脫硫6kV母線段；差動保護

一、概述

本工程高壓廠用電采用6kV中性點不接地系統，低壓廠用電接線采用380/220V中性點直接接地系統。單獨設置了兩臺脫硫變壓器向脫硫系統供電（脫硫變利用原2000kVA脫硫變），每臺機設置一段6kV脫硫段，脫硫變壓器、脫硫高壓電機供電由脫硫6kV段供電。

新設計的濕法脫硫6kV電源取自1、2#機組主廠房6kV母線段，1、2#機組主廠房6kV母線段電源供電的高廠變分支變壓器為31.5MVA，20kV/6.3kV，電流互感器4000/5，6.3kV側額定電流：2886A，變壓器阻抗電壓百分值：16%。

承包方應負責新增負荷后各級變壓器容量進行核算，電氣保護定值計算、整定，并提交業主審核。新增脫硫6kV母線采用單母線雙進線接線，進線開關要求分別設置一個快切裝置，選型與主廠房一致。

圖1 電氣系統主接線圖

二、保護配置和整定計算

（一）脫硫6kV系統的電氣系統主接線圖

電氣系統主接線圖如圖1所示。

（二）脫硫6kV系統短路電流計算

以1#機脫硫電氣系統短路電流計算為例（2#機脫硫與1#機脫硫相同）。

取全系統的基準功率為Sj=100MVA，6kV基準電壓Uj.2=6.3kV，基準電流為Ij.2==9.164kA；380V的基準電壓Uj.3=0.4kV，基準電流是Ij.3==144.3418kA。

主廠房6kVA段至脫硫A段母線工作電源饋線柜、主廠房6kVB段至脫硫6kVA段母線備用電源饋線柜距離為0.29km，2根YJV22-6/10kV3×185電纜

1主廠房6kVA段母線（開關柜KKS編碼：1A-10）、主廠房6kVB段母線（開關柜KKS編碼：1B-9）短路電流計算：

高廠變分支變壓器短路阻抗

主廠房6kVA（B）段母線短路時流過的三相短路電流為：

最小運行方式下，主廠房6kVA（B）段母線短路時流過的兩相短路電流為：

2脫硫6kV母線段短路電流

最大運行方式下，脫硫6kV母線短路時流過的三相短路電流為：

最小運行方式下，脫硫6kV母線短路時流過的兩相短路電流為：

32000kVA脫硫變壓器的整定計算（開關柜KKS編碼10BBG14）

已知廠用變壓器量Se=2.0MVA，6.3/0.4kV，高壓側額定電流

，

低壓側額定電流，變壓器阻抗電壓百分值Vs%=9.52%，電流CT變比nl=300/1=300，高壓側零序電流CT變比n2=60/1=60，低壓側零序電流CT變比n0=2000/5=400。

變壓器保護裝置額定電流設定值：

（1）最小運行方式下低壓側兩相短路時流過高壓側的短路電流計算：

折算到高壓側

（2）最大運行方式下低壓側三相短路時流過高壓側的短路電流計算：

折算到高壓側

（三）脫硫變壓器的保護配置和整定值計算

1保護裝置選擇WDZ-5242和WDZ-5241（差動保護）。

2高壓側電流速斷保護

電流速斷保護按躲過系統最大運行方式下變壓器低壓側三相短路時流過高壓側的三相短路電流值和變壓器空載合閘時勵磁涌流值之較大值整定。一般變壓器低壓側三相短路電流值遠大于其勵磁涌流值。

（1）按照流過變壓器高壓側三相短路電流值整定，其保護動作電流

（2）按照變壓器空載合閘時勵磁涌流值整定，其保護動作電流

故其保護一次動作電流

電流速斷保護的靈敏系數按系統最小運行方式下，保護裝置安裝處兩相短路電流校驗

保護出口動作方式：跳閘。電流速斷保護動作時限取0.06秒。

3高壓側過電流保護

（1）按躲過變壓器所帶負荷中需要自起動電動機最大起動電流之和整定，其保護動作電流?取2.2A。

式中：Kh—返回系數，Kgh—過負荷系數，包括電動機自起動引起的過電流倍數。

（2）按躲過低壓側一個分支負荷自起動電流和其它分支正常負荷總電流

式中：Kk—可靠系數，取值1.3，ΣIfh—除最大一臺電動機外，所有正常運行中投入負荷的總電流，Iqd—所帶負荷中最大一個分支電動機自起動電流。

所以，保護動作一次電流

過電流保護的靈敏系數按系統最小運行方式下，低壓側兩相短路時流過高壓側的短路電流進行校驗

保護出口動作方式：跳閘。過電流保護動作時限取0.9秒（變壓器低壓側斷路器1QF2，2QF2短延時保護定時限值取0.4秒）。

4負序一段保護

使用負序一段保護作為兩相短路的后備保護

保護出口動作方式：跳閘。負序過流一段時間：取0.9s。

5負序二段保護

作為不平衡保護使用，以保證廠變內部故障時的靈敏度，

保護出口動作方式：告警。負序過流二段時間：取1.4s。

6過負荷保護

過負荷保護的動作電流，按躲過額定電流整定，即：

保護出口動作方式：告警。過負荷延時取9.0s。

7高壓側單相接地保護

該6kV系統為不直接接地系統，動作電流一次值取10A，其，保護出口動作方式：告警。動作時間取0.08s。

8低壓側零序過流保護

（1）按照躲過正常運行時中性線上最大不平衡電流取2.4A。

（2）當低壓廠用變壓器低壓側有分支線時，與分支線零序保護相配合，分支線為400廢水MCC段（短延時保護兼作為零序保護）

—廠用分支線上零序保護動

（3）當低壓廠用變壓器無分支線時，且所帶低壓電動機和饋線上裝有零序過流保護的，則與所帶負荷的零序保護相配合，躲過所帶負荷最大零序保護動作電流

（4）零序保護的靈敏系數按系統最小運行下，低壓側母線或母干線末端單相接地電流校驗：

變壓器低壓母線（400V母線）單相接地短路，低壓側的零序電流（歸算至400V電壓等級）：因變壓器接線為：D，yn11，故X0＝Xt單相接地電流3I （1）d0.min=3Ijs/X∑=Ijs/[2（+ Xt）+X0]=3?×144.3/[2（0.5381+4.76）+4.76]=28.19kA。

靈敏系數

保護出口動作方式：跳高壓側斷路器1QF1、低壓側斷路器1QF2。動作時間取0.7S。

9變壓器差動保護（保護裝置WDZ-5241）

（1）變壓器額定電流Ie

（2）副邊變比系數Kphl

（3）變壓器鐘點數

d，YN11。

（4）差動速斷電流Icdsd

Icdsd=7×Ie.2=7×0.61=4.3A

（5）最小動作電流Icdqd

Icdqd=0.8×Ie.2=0.8×0.61=0.49A

（6）比率制動系數，K

K=0.5

（7）二次諧波制動系數Kxb

Kxb=0.15

（8）差流越限告警電流Iclyx

Iclyx=0.2×Ie.2=0.2×0.61=0.12A

（四）脫硫6kV母線進線保護配置和整定值計算（10BBG01，10BBG02）

已知CT變比n1=1000/1=1000。

1保護裝置為WDZ-5211。

2帶時限電流速斷保護

（1）保護動作電流

帶時限電流速斷保護：

（a）按躲過相鄰元件末端短路時的最大三相短路電流整定，則保護裝置動作電流：

（b）與相鄰元件的電流速斷保護的動作電流相配合，相鄰元件的速斷保護定值見表1。

與變壓器的配合：

其中：配合系數Kph取1.3；為2000kVA變壓器電流速斷保護定值。

，

，

根據靈敏度要求取：

保護一次動作電流

帶時限電流速斷保護的靈敏系數校驗：

靈敏度滿足要求。

保護出口動作方式：跳閘。帶時限電流速斷保護動作延時取0.2s。

3過電流保護

過電流保護按躲過線路的過負荷電流整定：

其中：Igh為電動機起動時的線路過負荷電流。

保護的一次動作電流

線路過電流保護的靈敏系數校驗：

保護動作延時應考慮與下級變壓器饋線斷路器過流保護保護的時限配合，t=0.9+0.3=1.2S。保護出口動作方式：跳閘。

4過負荷電流保護

保護出口動作方式：告警。過負荷延時取9.0s。

（四）主廠房6kV母線至脫硫6kVA母線段工作電源饋線柜（1A-10）、主廠房6kV母線至脫硫6kVA段母線備用電源饋線柜（1B-9）線路保護配置和整定值計算

已知CT變比n1=1000/1=1000。

1保護裝置為WDZ-5215。

2瞬時電流速斷保護

瞬時電流速斷保護按躲過線路末端短路時的最大三相短路電流整定，保護裝置的動作電流

保護裝置一次動作電流

靈敏系數按最小運行方式下線路始端兩相短路電流來校驗：

由此可見瞬時電流速斷保護靈敏系數不滿足要求。線路電纜選擇YJV22 6/10kV2（3×185），單根電纜長度290m。當該線路電纜或者脫硫6kVA （B）母線段發生短路故障，無瞬時動作的主保護能瞬時動作切除故障。因此設計了帶差動保護功能東大金智的WDZ-5215線路綜合保護裝置。差動保護整定計算過程如下：

3差動保護（作為主保護）3.1折算至本側平衡系數Kph

3.2差動速斷電流Icdsd

3.2.1取電纜末端短路時差動保護動作電流，由比差方程

Icdsd取7.8A。

3.2.2按躲過區外短路時最大不平衡電流計算兩者取大值，所以取Icdsd=7.8A。3.2.3靈敏度校驗

3.3最小動作電流

Icdqd=0.9×Ie=0.9×0.63=0.5A

3.4比率制動系數K=0.45。

3.5差流越限告警Iclyx=0.2Ie=0.2 0.63=0.13A。

4帶時限電流速斷保護

保護出口動作方式：跳閘。保護動作延時應考慮與下級保護的時限配合，t=0.5s

5過電流保護

保護動作延時應考慮與下級保護的時限配合，t=1.5S。保護出口動作方式：跳閘。

6過負荷電流保護

保護出口動作方式：告警。過負荷延時取9.0s。

7接地保護

該6kV系統為不直接接地系統，動作保電護流出一口次動值作取方1式0 A：，告其警。動作時間，取0.08s。

表1

結語

通過上述計算過程，可以看出脫硫變壓器高壓側的相關保護整定值和低壓側400V系統保護裝置的整定值是密切相關的。只有在低壓側400V系統的保護裝置設計可靠、合理的基礎上，才能將高壓側的保護和整定值設計合理。同樣脫硫母線段進線開關柜斷路器的保護配置和脫硫變壓器保護配置的配合關系及選擇性要求也非常密切。依此從下級入手，逐步推進進行上級系統的保護配置和整定值設定。

煙氣脫硫系統繼電保護配置和整定計算的目的就是要既能保證脫硫系統的安全生產，又能配合主機組的安全穩定運行。

參考文獻

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