李福永

（本鋼板材股份有限公司 計(jì)控中心，遼寧 本溪 117000）

0 引 言

系統(tǒng)發(fā)生短路故障時(shí)，繼電保護(hù)能夠快速切除故障點(diǎn)，保證供電系統(tǒng)內(nèi)其他設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行[1]。但供電系統(tǒng)目前存在系統(tǒng)參數(shù)不準(zhǔn)確和系統(tǒng)短路容量未知等問題，給繼電保護(hù)整定帶來很大困難。本次發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)繼電保護(hù)整定從220 kV變電所參數(shù)開始計(jì)算，逐級(jí)計(jì)算出短路電流和整定值，同時(shí)結(jié)合系統(tǒng)內(nèi)變電所層級(jí)對(duì)整定的合理性進(jìn)行取舍，優(yōu)先考慮靈敏性，并執(zhí)行局部服從整體、下級(jí)服從上級(jí)、局部問題自行處理以及盡量照顧局部和下級(jí)需要的原則[2]。

1 繼電保護(hù)基本原理及保護(hù)裝置構(gòu)成

1.1 基本原理

為完成繼電保護(hù)所擔(dān)負(fù)的任務(wù)，顯然應(yīng)該要求它能夠正確區(qū)分系統(tǒng)正常運(yùn)行與發(fā)生故障或不正常運(yùn)行之間的差別，以實(shí)現(xiàn)保護(hù)[3]。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生短路故障時(shí)，從電源到短路點(diǎn)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(diǎn)越近時(shí)降低的越多。一般情況下，發(fā)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(cè)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(yùn)行和故障時(shí)這些基本參數(shù)的區(qū)別便可以構(gòu)成各種不同原理的具有“階梯形”時(shí)限特性的繼電保護(hù)[4]。

1.2 保護(hù)裝置構(gòu)成

一般情況而言，整套繼電保護(hù)裝置由測(cè)量部分、邏輯部分以及執(zhí)行部分組成。測(cè)量部分又由數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理以及保護(hù)判據(jù)運(yùn)算等組成。測(cè)量部分是根據(jù)從被保護(hù)對(duì)象輸入的相關(guān)電氣量進(jìn)行計(jì)算，并與已給出的整定值進(jìn)行比較，根據(jù)比較的結(jié)果給出邏輯信號(hào)，從而判斷保護(hù)是否應(yīng)該起動(dòng)。邏輯部分是根據(jù)測(cè)量部分各輸出量大小、性質(zhì)、輸出的邏輯狀態(tài)、出現(xiàn)的順序或其組合使保護(hù)裝置按一定的邏輯關(guān)系工作，最后確定是否應(yīng)該是斷路器跳閘或發(fā)出信號(hào)，并將有關(guān)命令傳給執(zhí)行部分。執(zhí)行部分根據(jù)邏輯部分的輸出信號(hào)完成保護(hù)裝置所擔(dān)負(fù)的任務(wù)[5,6]。

2 短路電流計(jì)算

2.1 計(jì)算方法

在3 kV以上供、配電系統(tǒng)短路電流計(jì)算中，一般只計(jì)算各元件的電抗，為了方便計(jì)算，采用標(biāo)幺值并取基準(zhǔn)容量Sj=100 MVA，基準(zhǔn)電壓Uj采用各級(jí)平均電壓的1.05倍[6]。

2.2 供電網(wǎng)絡(luò)

發(fā)電一區(qū)一臺(tái)額定功率為6 MW的發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)至一電高壓室，電壓等為級(jí)6 kV，通過電纜并網(wǎng)至2#變電所。2#變電所通過架空線、電纜與上級(jí)二燒變電所聯(lián)絡(luò)，二燒變電所通過電纜與上級(jí)1#總降變電所聯(lián)絡(luò)，1#總降變電所經(jīng)66 kV線路由供電公司為220 kV變電站供電。

2.3 各短路點(diǎn)短路電抗

系統(tǒng)內(nèi)除6 MW發(fā)電機(jī)組外，其他設(shè)備均不會(huì)對(duì)短路電流造成影響[7-10]。

2.3.1 標(biāo)幺電抗計(jì)算

架空線（LGJ-185）標(biāo)幺電抗Xx1為：

式中，L1為線路長(zhǎng)度，X為架空線路1 km的電抗值。

主變壓器標(biāo)幺電抗XB為：

式中，Ud%為主變短路阻抗，Sj為基準(zhǔn)容量，Se為主變額定容量。

1#總降變至二燒變電所電纜標(biāo)幺電抗Xx2為：

式中，L2為線路長(zhǎng)度。

二燒變電所至2#變架空線標(biāo)幺電抗Xx3為：

設(shè)計(jì)引物合成PRKCI基因的熒光素酶報(bào)告基因載體，以突變序列載體作為對(duì)照，凝膠電泳后回收得到目的片段，與pmirGLO質(zhì)粒載體連接后提取質(zhì)粒。將連接產(chǎn)物轉(zhuǎn)化、提取質(zhì)粒、測(cè)序，得到質(zhì)粒：PLG-3-WT-PRKCI-UTR和PLG-3-mut-PRKCI-UTR。

式中，L3為線路長(zhǎng)度。

2#變至發(fā)電一區(qū)高壓室電纜表幺電抗Xx4為：

式中，L4為線路長(zhǎng)度。

6 MW發(fā)電機(jī)表幺電抗Xf1*為：

式中，Xd%為發(fā)電機(jī)短路阻抗，Sj為基準(zhǔn)容量，Se為發(fā)電機(jī)額定功率，cosφ為功率因數(shù)。

通過各電氣元件標(biāo)幺電抗的計(jì)算，系統(tǒng)最大、最小運(yùn)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(diǎn)短路電流

（1）1#總降變電所6 kV母線最大、最小運(yùn)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(yùn)行方式下的短路電流為：

（3）2#變6 kV母線，最大、最小運(yùn)行方式下短路電流為：

（4）一電高壓室6 kV母線，最大、最小運(yùn)行方式下短路電流為：

系統(tǒng)內(nèi)各短路點(diǎn)短路電流如表1所示。

表1 各短路點(diǎn)短路電流

3 繼電保護(hù)整定計(jì)算

過電流保護(hù)的計(jì)算公式為：

靈敏度校驗(yàn)的計(jì)算公式為：

帶時(shí)限電流速斷保護(hù)的計(jì)算公式為：

靈敏度校驗(yàn)的計(jì)算公式為：

式中，Iop.k代表保護(hù)裝置動(dòng)作電流；Krel代表可靠系數(shù)，一般取1.2；Kcon代表接線系數(shù)，接于相電流取1；IOL代表過負(fù)荷電流；Kr代表返回系數(shù)，一般取0.9；nTA代表電流互感器變比；Ksen代表靈敏度系數(shù)；I2k2.min代表最小運(yùn)行方式下線路末端兩相短路穩(wěn)態(tài)電流；Iop代表保護(hù)裝置一次動(dòng)作電流；I3k.max代表最大運(yùn)行方式下相鄰元件末端三相短路穩(wěn)態(tài)電流；I1k2.min代表最小運(yùn)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(jì)算（電流互感器變比1 000/5）為例,其他饋出間隔計(jì)算原理與該饋出間隔相同，在這里就不逐一進(jìn)行舉例計(jì)算，具體整定值詳見表2。

表2 各饋出柜整定值

過電流保護(hù)的計(jì)算公式為：

靈敏度校驗(yàn)的計(jì)算公式為：

帶時(shí)限電流速斷保護(hù)的計(jì)算公式為：

靈敏度校驗(yàn)的計(jì)算公式為：

靈敏度不滿足，按1.5考慮。

4 結(jié) 論

6 MW發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)整定計(jì)算由系統(tǒng)電源側(cè)至負(fù)荷側(cè)的過電流保護(hù)和短延時(shí)速斷保護(hù)的時(shí)限呈階梯遞減，整定時(shí)限級(jí)差按0.3～0.5 s考慮。當(dāng)短延時(shí)速斷保護(hù)靈敏度不能滿足要求時(shí)，按最大允許靈敏度進(jìn)行整定。而變電所層級(jí)較多，帶時(shí)限速斷保護(hù)整定無(wú)法實(shí)現(xiàn)級(jí)差時(shí)，應(yīng)首先確保變電所內(nèi)部形成級(jí)差，上級(jí)饋出線路和本級(jí)受電線路可整定到同一時(shí)限。同時(shí)增加一電高壓室3#柜過電流保護(hù)，確保保護(hù)項(xiàng)目完整。