發電機組更改并網系統繼電保護整定方案

李福永

（本鋼板材股份有限公司 計控中心，遼寧 本溪 117000）

0 引 言

系統發生短路故障時，繼電保護能夠快速切除故障點，保證供電系統內其他設備安全穩定運行[1]。但供電系統目前存在系統參數不準確和系統短路容量未知等問題，給繼電保護整定帶來很大困難。本次發電機組并網繼電保護整定從220 kV變電所參數開始計算，逐級計算出短路電流和整定值，同時結合系統內變電所層級對整定的合理性進行取舍，優先考慮靈敏性，并執行局部服從整體、下級服從上級、局部問題自行處理以及盡量照顧局部和下級需要的原則[2]。

1 繼電保護基本原理及保護裝置構成

1.1 基本原理

為完成繼電保護所擔負的任務，顯然應該要求它能夠正確區分系統正常運行與發生故障或不正常運行之間的差別，以實現保護[3]。當系統發生短路故障時，從電源到短路點之間均流過很大的短路電流，各變電站母線上的電壓也將在不同程度上有很大的降低，距短路點越近時降低的越多。一般情況下，發生短路之后總是伴隨有電流的增大和電壓的降低以及線路始端測量阻抗的減小和電壓與電流之間相位角的變化。因此，利用正常運行和故障時這些基本參數的區別便可以構成各種不同原理的具有“階梯形”時限特性的繼電保護[4]。

1.2 保護裝置構成

一般情況而言，整套繼電保護裝置由測量部分、邏輯部分以及執行部分組成。測量部分又由數據采集、數據處理以及保護判據運算等組成。測量部分是根據從被保護對象輸入的相關電氣量進行計算，并與已給出的整定值進行比較，根據比較的結果給出邏輯信號，從而判斷保護是否應該起動。邏輯部分是根據測量部分各輸出量大小、性質、輸出的邏輯狀態、出現的順序或其組合使保護裝置按一定的邏輯關系工作，最后確定是否應該是斷路器跳閘或發出信號，并將有關命令傳給執行部分。執行部分根據邏輯部分的輸出信號完成保護裝置所擔負的任務[5,6]。

2 短路電流計算

2.1 計算方法

在3 kV以上供、配電系統短路電流計算中，一般只計算各元件的電抗，為了方便計算，采用標幺值并取基準容量Sj=100 MVA，基準電壓Uj采用各級平均電壓的1.05倍[6]。

2.2 供電網絡

發電一區一臺額定功率為6 MW的發電機組并網至一電高壓室，電壓等為級6 kV，通過電纜并網至2#變電所。2#變電所通過架空線、電纜與上級二燒變電所聯絡，二燒變電所通過電纜與上級1#總降變電所聯絡，1#總降變電所經66 kV線路由供電公司為220 kV變電站供電。

2.3 各短路點短路電抗

系統內除6 MW發電機組外，其他設備均不會對短路電流造成影響[7-10]。

2.3.1 標幺電抗計算

架空線（LGJ-185）標幺電抗Xx1為：

式中，L1為線路長度，X為架空線路1 km的電抗值。

主變壓器標幺電抗XB為：

式中，Ud%為主變短路阻抗，Sj為基準容量，Se為主變額定容量。

1#總降變至二燒變電所電纜標幺電抗Xx2為：

式中，L2為線路長度。

二燒變電所至2#變架空線標幺電抗Xx3為：

設計引物合成PRKCI基因的熒光素酶報告基因載體，以突變序列載體作為對照，凝膠電泳后回收得到目的片段，與pmirGLO質粒載體連接后提取質粒。將連接產物轉化、提取質粒、測序，得到質粒：PLG-3-WT-PRKCI-UTR和PLG-3-mut-PRKCI-UTR。

式中，L3為線路長度。

2#變至發電一區高壓室電纜表幺電抗Xx4為：

式中，L4為線路長度。

6 MW發電機表幺電抗Xf1*為：

式中，Xd%為發電機短路阻抗，Sj為基準容量，Se為發電機額定功率，cosφ為功率因數。

通過各電氣元件標幺電抗的計算，系統最大、最小運行方式下等效短路阻抗如圖1所示。

圖1 等效短路阻抗

2.3.2 各短路點短路電流

（1）1#總降變電所6 kV母線最大、最小運行方式下短路電流為：

（2）二燒變電所6 kV母線在最大、最小運行方式下的短路電流為：

（3）2#變6 kV母線，最大、最小運行方式下短路電流為：

（4）一電高壓室6 kV母線，最大、最小運行方式下短路電流為：

系統內各短路點短路電流如表1所示。

表1 各短路點短路電流

3 繼電保護整定計算

過電流保護的計算公式為：

靈敏度校驗的計算公式為：

帶時限電流速斷保護的計算公式為：

靈敏度校驗的計算公式為：

式中，Iop.k代表保護裝置動作電流；Krel代表可靠系數，一般取1.2；Kcon代表接線系數，接于相電流取1；IOL代表過負荷電流；Kr代表返回系數，一般取0.9；nTA代表電流互感器變比；Ksen代表靈敏度系數；I2k2.min代表最小運行方式下線路末端兩相短路穩態電流；Iop代表保護裝置一次動作電流；I3k.max代表最大運行方式下相鄰元件末端三相短路穩態電流；I1k2.min代表最小運行方式下線路始端兩相短路電流初始值。

以1#總降變至二燒變電所饋線間隔整定計算（電流互感器變比1 000/5）為例,其他饋出間隔計算原理與該饋出間隔相同，在這里就不逐一進行舉例計算，具體整定值詳見表2。

表2 各饋出柜整定值

過電流保護的計算公式為：

靈敏度校驗的計算公式為：

帶時限電流速斷保護的計算公式為：

靈敏度校驗的計算公式為：

靈敏度不滿足，按1.5考慮。

4 結 論

6 MW發電機組并網整定計算由系統電源側至負荷側的過電流保護和短延時速斷保護的時限呈階梯遞減，整定時限級差按0.3～0.5 s考慮。當短延時速斷保護靈敏度不能滿足要求時，按最大允許靈敏度進行整定。而變電所層級較多，帶時限速斷保護整定無法實現級差時，應首先確保變電所內部形成級差，上級饋出線路和本級受電線路可整定到同一時限。同時增加一電高壓室3#柜過電流保護，確保保護項目完整。