35KV變電站繼電保護及繼電器整定的分析探討

姚馥楨

摘要：隨著變電站綜合自動化系統的普及，煤礦供電系統也變得越來越復雜，這就進一步提高了變電站繼電保護及自動裝置穩定運行的工作要求。作為煤礦企業礦井供電系統的工作人員必須合理選擇變電站繼電保護方案和繼電器整定，才能有效提高變電站繼電保護穩定運行的可靠性，為企業安全生產奠定堅實基礎。

關鍵詞：變電站；繼電保護；繼電器整定

變電站綜合自動化系統是礦山供電系統的重要組成部分，繼電保護及自動裝置則是保證變電站綜合自動化系統安全、穩定運行和保護電力設備的重要裝置。保護裝置使用不當或不能正確動作，礦山供電系統可能會發生一些故障和不正常狀態，往往會造成嚴重后果。因此，當出現故障或不正常狀態時，必須及時消除。為了保證企業安全生產、可靠供電，供電系統的主要電氣設備及線路都要裝設繼電保護裝置。下面以某國有煤礦企業35KV變電站為例，對繼電保護方案和繼電器整定進行分析探討。

一、變電站基本參數

該變電站現采用電源為兩條雙回路電源供電，電壓等級為35KV，采用鐵構架空鐵塔輸入。系統電抗：最大運行方式為1.0248，最小運行方式為1.3458，選取基準容量為100MVA，系統出線過流保護動作時間為3秒。電費收取方法采用兩部電價制，在變電站35KV側計量，固定部分按最高負荷收費。

二、35KV進出線與聯絡開關繼電保護方案的選擇

對于雙回路供電，當選用一路運行一路備用時，備用回路應裝設備用電源自動投入裝置。35KV過流保護時限整定，應與后一級變電所及前一級負荷的過流時限整定相配合，并根據最大工作電流及短路電流對保護進行整定與校驗并根據電流速斷整定值校驗電流互感器的10%的誤差倍數是否合格。

三、主變壓器的繼電保護方案的確定

主變壓器保護只在變壓器原邊設置。對容量較小的變壓器當電流速斷不能滿足要求時，可裝設變壓器縱差保護。變壓器差動保護應選用專用的差動電流互感器。

（一）變壓器的過流保護

為了防止外部短路引起變壓器線圈的過電流，并作為差動和瓦斯保護的后備保護，變壓器還必須裝設過電流保護，對于單側電源的變壓器，過流保護裝在電源側，保護動作是切斷變壓器各側開關。過流保護的動作應按躲過變壓器的最大工作電流整定。

經測算，一次動作電流為A，繼電器動作電流為A，可靠系數取1.2，返回系數取0.85。變壓器最大工作電流，無法確定最大負荷時，按額定電流乘以13代替。變壓器二次側最小運行方式下的兩相短路電流折算到變壓器一次側的電流值為679A，選用DL-31/10型繼電器，校驗靈敏系數為1.8>1.5，動作時限整定為2s，符合工作要求。

（二）變壓器的過負荷保護

變壓器過負荷保護大都是三相的，所以過負荷保護可采用單電流繼電器接線方式，經過一定延時作用于信號，保護裝置的電能工作電流按躲過變壓器額定電流整定。

經測算，一次動作電流為A，繼電器動作電流為A，可靠系數取1.05，返回系數取0.85。同樣，選用DL-31/10型繼電器，動作時限整定為10s。

（三）變壓器的縱聯差動保護

該35KV變電所主變壓器是兩臺變壓器，其容量為12.5

MVA，采用BCD-2差動繼電器保護。網絡參數：35KV母線歸算至平均電壓為37KV的最大運行方式三相短路電流為1.52KA，最小兩相短路電流為1.004KA，6KV母線歸算至平均電流為6.3KV的最大運行方式三相短路電流為5.5KA，最小方式兩相短路電流為3.99KA。把6KV側短路參數歸算到35KV側后，最大運行方式三相短路電流為KA，最小運行方式兩相短路電流為KA。

四、差動保護的整定計算

在進行差動保護整定計算前，測算出變壓器各側一次、二次回路參數：35KV側額定電流為206A，電流互感器接線方式為△，電流互感器計算變比為357：5，選擇電流互感器變比為400：5，二次回路額定變比為4.46A；6KV側額定電流為1202.8A，電流互感器接線方式為Y，電流互感器計算變比為1202.8：5，選擇電流互感器變比為1500：5，二次回路額定變比為4A。

（一）確定基本側

首先確定基本側，基本側是指繼電器中差動線圈的首端。當保護范圍發生故障，差動保護裝置動作，為使保護裝置至少不致造成靈敏度降低，應將正常情況下，變壓器各側電流互感器中二次電流最大的一側直接接入基本側。

由測算參數可看出，35KV側電流互感器二次回路電流大于6KV側，因此確定35KV側為基本側。

（二）基本側動作電流整定

計算保護裝置基本側一次動作電流，可靠系數取1_3，電流互感器同型系數取0.5（型號相同）或1.0（型號不同），電流互感器允許最大相對誤差取0.1，變壓器調壓側由于調壓引起相對誤差，取調壓范圍的一般，一般為5%，由于繼電器整定匝數與計算匝數不等而產生的相對誤差，計算時可取中間值0.05。經測算，躲過穿越性故障時的最大不平衡電流為243.36A，躲過變壓器空載投入或故障切除后電壓恢復時的勵磁涌流為267.8A，躲過二次回路斷線時為267.8A，因此按躲過外部故障不平衡電流的條件，取以上三個結果較大者作為基本側的動作電流整定值為267.8A

（三）確定相對誤差

確定繼電器整定匝數與計算匝數的相對誤差，進而確定是否需要核算動作電流。平衡線圈I、Ⅱ分別接于35KV側及6KV側，連接系數，Y形接法為1，△形接法為，基本側（35KV）繼電器動作電流為5.8A，工作匝數為10.3匝，取10匝，實際動作電流為6A。確定6KV側平衡線圈匝為1.15匝，取1匝，實際動作電流為5.45A。經測算，繼電器整定匝數與計算匝數的相對誤差為0.01，小于中間值0.05，因此不需要核算動作電流。

初步確定短路線圈抽頭，選取“c-c”抽頭，在保護裝置投入運行時，通過變壓器空載投入試驗確定。按小運行方式下，6K側兩相短路電流校驗最小靈敏度為2.45>2，符合要求。

五、結語

在35KV變電站繼電保護方案選擇及進行整定計算的過程中，應根據實際計算結果做出是否整定的決策。此外，在繼電保護和繼電器整定工作中，對于定值管理要給予足夠重視，要結合礦井供電系統實際運行狀態，定期更新完善繼電保護方案。在運行過程中一定要嚴格按照方案執行，在工作現場要建立二次設備臺帳，一旦出現設備變更，要進行及時記錄和更換。

參考文獻：

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