官帽舟水电站厂用电系统保护定值计算书.docx
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官帽舟水电站厂用电系统保护定值计算书
官帽舟水电站厂用电系统保护定值计算与整定
1、问题提出
2017年7月28日，官帽舟水电站厂用电Ⅰ段因主变检修配电箱外接施工电源线路发生接地故障（可能为单相或两相接地故障），引起1#厂用变保护低压中性点零序保护动作，造成1#厂用变高低压两侧开关跳闸。
从保护屏显示看，零序电流值3I0=2.375A。
这是一种越级跳闸的故障现象。
具体情况本人在下面进行详细分析，并就电站厂用电的保护定值提出具体解决方案。
2、已整定的1#厂变高压侧保护定值
已知参数：
1#厂用变容量：
630KVA，高压侧电流互感器变比：
100/1，变压器变比10.5/0.4=26，Dyn11接线，变压器中性点电流互感器变比：
400/1，1#厂用变容量额定电流（高压侧）=34.6（A）。
低压侧额定电流=908（A）。
低压母线短路时高压侧电流值：
Ie（高压侧）=34.6×（1/0.06）＝577.4（A）
低压母线短路时低压侧电流值：
Ie（低压侧）=577.4＝577.4×26=15011.5（A）
厂用变归算到低压侧的动作电流：
速断保护动作值：
7.42×100×26=19292（A）；
可见速断保护只保护1#厂用变的77.8%。
过电流保护：
0.83×100×26=2158（A），跳闸延时：
1s
过负荷保护：
0.43×100×26=1118（A），过负荷报警：
0.9s，跳闸延时：
6000s（属未整定）。
低压侧零序电流保护动作电流：
1.36×400=524（A），动作时限：
0s。
3、珠委设计院在负荷开关柜上的保护整定值
（1）进线开关
过载保护：
0.86×1250=1075（A），短路短延时保护（反时限I2t）：
5×1250=6250（A），接地故障保护:
0.3×1250=375（A）。
（2）重要的负荷出线开关保护整定值：
中控室动力屏：
过载保护1In=160（A），短路短延时保护（反时限I2t）：
6×160=960（A），计算电流：
90A；
直流屏：
过载保护1In=63（A），短路短延时保护（反时限I2t）：
6×63=378（A），计算电流：
40A；
消防泵控制柜：
过载保护0.8In=320（A），短路短延时保护（反时限I2t）：
6×400=2400（A），计算电流：
234A，电动机额定电流105A；
通信室动力屏：
过载保护1In=100（A），短路短延时保护（反时限I2t）：
6×100=600（A），计算电流45A；
渗漏检修排水泵控制柜：
过载保护1In=250（A），短路短延时保护（反时限I2t）：
6×250=1500（A），计算电流198A，电动机额定电流：
100A；
2#机组动力屏：
过载保护0.8In=200（A），短路短延时保护（反时限I2t）：
6×250=1500（A），计算电流：
160A，电机启动电流：
100A；
技术供水泵控制柜：
过载保护0.8In=504（A），短路短延时保护（反时限I2t）：
6×630=3780（A），计算电流：
423A，电动机额定电流：
140A；
主变检修动力箱：
过载保护1In=100（A），短路短延时保护（反时限I2t）：
6×100=600（A），计算电流：
54A；
电缆层照明箱：
过载保护1In=25（A），短路短延时保护（反时限I2t）：
6×25=150（A），计算电流：
4A；
电缆层检修动力箱：
过载保护0.8In=80（A），短路短延时保护（反时限I2t）：
6×100=600（A），计算电流：
54A；
空调电源：
过载保护1In=100（A）短路短延时保护（反时限I2t）：
6×100=600（A），计算电流：
60A；电动机额定电流：
60A；
中低压空压机控制柜：
过载保护0.8In=80（A），短路短延时保护（反时限I2t）：
6×100=600（A）；计算电流129A，空压机电动机额定电流：
55A；
蜗壳层检修动力箱：
过载保护0.8In=80（A），短路短延时保护（反时限I2t）：
6×100=600（A），计算电流：
54A；
水轮机层照明配电箱：
过载保护1In=25（A），短路短延时保护（反时限I2t）：
6×25=150（A），计算电流：
4.7A；
水轮机层检修动力箱：
过载保护0.8In=80（A），短路短延时保护（反时限I2t）：
6×100=600（A），计算电流：
54A；
1#机组动力屏：
过载保护0.8In=200（A），短路短延时保护（反时限I2t）：
6×250=1500（A），计算电流：
160A，电机启动电流：
100A；
送风机室动力箱：
过载保护0.4In=40（A），短路短延时保护（反时限I2t）：
6×250=1500（A），计算电流：
40A；电动机额定电流：
22A；
母线电缆层照明配电箱：
过载保护1In=25（A），短路短延时保护（反时限I2t）：
6×25=150（A），计算电流：
0.8A；
母线电缆层检修动力箱：
过载保护0.8In=80（A），短路短延时保护（反时限I2t）：
6×100=600（A），计算电流：
54A；
1#主变电源电力箱：
检修动力箱：
过载保护0.64In=64（A），短路短延时保护（反时限I2t）：
6×100=600（A），计算电流：
36A；电动机额定电流:
20A；
轴流风机动力屏：
过载保护0.64In=40.32（A），短路短延时保护（反时限I2t）：
6×63=378（A），计算电流：
20A。
4、ABB开关说明
官帽舟水电站使用的ABB开关型号有：
E1N、Tmax系列。
在厂用电配电柜中配PR122/P-LSIG、PR222DS/P-LSIG、PR221DS–LSI电子脱扣器，配电箱中的开关为TMD热磁式脱扣器及固定的10倍瞬时过载保护。
Tmax塑壳断路器常用规格说明：
如“T2S160TMDR1253P”中的：
T—系列；2—框架号码可选系列（“2”属框架的额定电流≤160A）；S—分断能力，S:
50kA；160—框架电流可选，此时框架电流为160A；TMD—热脱扣保护，T可调（0.7-1*In），M不可调（10*In）；R125—开关额定电流In；3P—开关极对数，3P即三相开关。
电子脱扣器说明：
L-过负荷保护，S-短路短延时保护（当8In时可为反时限保护动作特性），I-瞬时保护，G-接地故障保护。
5、0.4kV厂用电单相接地电流计算
以下计算假设：
1）计线路电阻影响，2）不计发电机励磁系统影响，3）由于只用于保护校核，所以不计异步电动机的影响，4）假定系统无穷大，5）不计电弧电阻影响（即认为是直接故障），6）忽略设备的电容、电纳，7）认为变压器为标称变比，8）忽略开关等分断设备的压降。
单相接地计算公式（以A相接地）：
IK
（1）＝IK
（2）＝IK（0）
IK
（1）＝IK
（1）＋IK
（2）＋IK（0）＝3CVnΦ/（Z∑K
（1）＋Z∑K
（2）＋Z∑K（0））
式中：
VnΦ：
相电压，取短路前电压，
C:
电压系数，大系统是为1.05，小系统取0.95
Z∑K
（1）、Z∑K
（2）、Z∑K（0）：
系统运算正序阻抗、负序阻抗、零序阻抗。
由于电站计算的短路容量远大于厂用变压器容量，故可认为针对厂用电系统而言，是接入无穷大系统。
假定Z∑K
（1）＝Z∑K
（2）。
由于400V母线较短，忽略400V母线阻抗的影响。
查得：
长引水电站厂用变压器参数：
Uk%=6，Pk=5960W；
生态电站厂用变压器参数：
Uk%=4，Pk=3470W；
计算公式：
RT=
式中：
RT—变压器相电阻
XT—变压器相电抗
△Pd—变压器负载损耗KW
Sn—变压器额定容量KVA
Uk%--变压器阻抗电压百分数
Ur%--变压器电阻电压百分数
Ux%--变压器电抗电压百分数
Un--变压器低压侧额定线电压，为0.4KV
长引水电站厂用变压器的计算阻抗：
RT＝2.4mΩ，Ur%＝0.946，Ux%＝5.925，XT＝15.05mΩ。
由于是Dyn11接线，所以：
R
（1）T＝R
（2）T＝R（0）T＝2.4mΩ，X
（1）T＝X
（2）T＝X（0）T＝15.05mΩ。
生态电站厂用变压器的计算阻抗：
RT＝5.6mΩ，Ur%＝0.946，Ux%＝3.85，XT＝19.6mΩ。
由于是Dyn11接线，所以：
R
（1）T＝R
（2）T＝R（0）T＝5.6mΩ，X
（1）T＝X
（2）T＝X（0）T＝19.6mΩ。
变压器的相保电阻及相保电抗可按下式计算：
得：
长引水电站厂用变压器的相保电阻及相保电抗
RΩPT大＝2.4mΩ，XΩPT大＝15.05mΩ。
生态电站厂用变压器的相保电阻及相保电抗
RΩPT小＝5.6mΩ，XΩPT小＝19.6mΩ。
电缆阻抗值计算公式：
查《民用建筑电气设计手册》及《SL585-2012水利水电工程三相交流系统短路电流计算导则》，的低压线路的阻抗的有名值为：
每根线路单位长度的电阻值RL0＝RφL0＝RPL0＝Cj×
×103÷S（mΩ/m）
单相对地短路用的单位长度相保电阻值（零序电阻）则取RφPL0＝1.5（RφL0＋RPL0）
式中，Cj—绞入系数，导线截面为6mm2时，Cj为1；导线截面>6mm2时，Cj为1.2，铜芯导线的
＝0.0172（Ω·mm2/m）
6、三相及单相短路电流计算公式：
I（3）DK＝CVm/（∑Z∑KT＋∑Z∑KL）;
I
（1）DK＝CVm×/（∑ZΩPT＋∑ZφPL0）。
式中：
C:
电压系数，大系统是为1.05，小系统取0.95
Vm为相电压，取标要基准制230V。
7、电站厂用电故障电流值
查表得电缆的相阻抗值、相保阻抗值如下（单位：
mΩ/m）
导线
截面
300
150
120
95
70
50
35
25
16
10
6
4
相电阻值
0.059
0.117
0.146
0.185
0.251
0.351
0.501
0.702
1.097
1.754
2.867
4.300
相保电阻值SP=S
0.175
0.351
0.438
0.555
0.753
1.053
1.503
2.106
3.291
5.262
8.601
12.900
相电抗值SP=S
0.066
0.077
0.076
0.077
0.078
0.079
0.080
0.080
0.082
0.085
0.092
0.097
相保电抗值SP=S
0.17
0.136
0.140
0.138
0.138
0.140
0.146
0.146
0.164
0.176
0.186
0.196
电缆
截面
3×300－1×150
3×150－2×70
3×120－2×70
3×95－2×50
3×70－2×35
3×50－2×25
3×25－2×16
5×16
5×10
5×6
5×4
相电阻值
0.059
0.117
0.146
0.185
0.251
0.351
0.702
1.097
1.754
2.867
4.300
相电抗值
0.066
0.077
0.076
0.077
0.078
0.079
0.080
0.082
0.085
0.092
0.097
相保电阻值
0.263
0.642
0.596
0.804
1.128
1.58
2.699
3.291
5.262
8.601
12.900
相保电抗值
0.17
0.136
0.140
0.138
0.138
0.140
0.146
0.164
0.176
0.186
0.196
SP=S
0.17
0.155
0.153
0.163
0.163
0.177
0.182
0.198
0.219
0.219
SP≈S/2
相阻抗值
0.0885
0.140
0.165
0.200
0.263
0.36
0.707
1.10
1.756
2.868
4.301
相保阻抗值
0.313
0.660
0.615
0.820
1.14
1.59
2.705
3.295
5.265
8.603
12.901
注：
以下计算：
当电阻值＞＞10倍电抗值时，忽略电抗的影响。
同理，（电抗值）＞＞10倍电阻值时，忽略电抗电阻的影响。
长引水电站厂用电盘各负荷故障电流计算表（厂用电2#）（变压器阻抗值：
RT＝2.4mΩ，XT＝15.05mΩ，相保阻抗值：
RΩPT大＝2.4mΩ，XΩPT大＝15.05mΩ）
序号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
负荷名称
进线
柴油发电机
中控动力屏
直流电源（1.1）
直流电源（2.1）
消防泵柜（主供）
通信室动力（主供））
检修渗漏排水泵
备用1
备用2
2#机旁动力屏
技术控水
主变检修动力箱
电缆层照明
电缆层检修
空调电源
备用1
备用2
中低压空压机
蜗壳照明
蜗壳检修
水轮机层照明
水轮机层检修
电缆型号（ZB-YJV-0.6/1KV—）
3×300－1×150
3×50－2×25
5×16
5×16
3×150－2×70
3×25－2×16
3×120－2×70
3×95－2×50
2×（3×150－2×70）
3×25－2×16
5×6
3×25－2×16
3×25－2×16
3×70－2×35
5×6
3×25－2×16
5×6
3×25－2×16
电缆长度
15
85
110
110
50
95
45
25
45
55
50
50
100
60
60
55
60
60
电缆相阻抗值（mΩ）
0.885
+j0.99
29.835
+j6.715
120.67
+j9.02
120.67
+j9.02
5.85
+j3.85
66.69
+j7.6
6.57
+j3.42
4.625
+j1.925
2.655
+j1.733
38.61
+j4.4
143.35
+j4.6
35.1
+j4
70.2
+j8
15.06
+j4.68
172.02
+j5.52
38.61
+j4.4
172.02
+j5.52
42.12
+j4.8
三相短路计算阻抗（mΩ）
1.125
+j16.04
32.235
+j21.765
123.07
+j24.07
123.07
+j24.07
8.25
+j18.9
69.09
+j22.65
8.97
+j18.47
7.025
+j16.975
5.055
+j16.783
41.01
+j19.45
145.75
+j19.65
37.5
+j19.05
72.6
+j23.05
17.46
+j19.73
174.42
+j20.57
41.01
+j19.41
174.42
+j20.57
44.52
+j19.85
电缆相保阻抗值（mΩ）
3.945
+j2.55
134.3
+j15.045
362.01
+j18.04
362.01
+j18.04
32.1
+j7.75
256.405
+j19.29
26.82
+j6.3
20.1
+j4.075
8.303
+j3.488
148.45
+j10.01
430.05
+j9.3
134.95
+j9.1
269.9
+j18.2
67.68
+j9.78
516.06
+j11.16
148.45
+j10.01
516.06
+j11.16
161.94
+j21.84
单相接地计算阻抗（mΩ）
6.345
+j17.60
136.7
+j30.095
364.41
+j33.09
364.41
+j33.09
34.5
+j22.8
228.805
+j34.34
29.22
+j21.35
22.5
+j19.125
10.703
+j18.538
150.85
+j25.06
432.45
+j24.35
147.35
+j24.15
272.3
+j33.25
70.08
+j24.83
518.46
+j26.21
150.85
+j25.06
518.46
+j26.21
164.34
+j36.89
I（3）DK（kA）
13.682
5.656
1.754
1.754
10.668
3.0258
10.714
11.975
12.552
4.847
1.496
5.230
2.888
8.350
1.253
4.849
1.253
4.513
I
（1）DK（kA）
11.759
1.572
0.601
0.601
5.32
0.9508
6.079
7.450
10.278
1.439
0.509
1.473
0.802
2.959
0.424
1.420
0.424
1.306
序号
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
负荷名称
备用1
备用2
1#机盘动力屏
送风机动力
副厂房、主机间照明
母线电缆层照明
母线层检修
1#主变电源
轴流风机
备用1
备用2
电缆型号（ZB-YJV-0.6/1KV—）
3×95－2×50
5×16
5×6
5×6
3×25－2×16
5×16
5×10
电缆长度
25
65
40
45
30
55
10
电缆相阻抗值（mΩ）
4.625
+j1.925
71.305
+j5.33
43.88
+j3.28
129.02
+j4.14
21.06
+j2.4
60.34
+j4.51
17.54
+j0.85
三相短路计算阻抗（mΩ）
7.025
+j16.975
73.405
+j20.08
46.28
+j18.33
131.42
+j19.19
23.46
+j17.45
62.74
+j19.56
19.94
+j15.90
电缆相保阻抗值（mΩ）
20.1
+j3.45
213.92
+j10.66
131.643
+j6.56
387.05
+j8.37
80.97
+j5.46
181.01
+j9.02
52.62
+j1.76
单相接地计算阻抗（mΩ）
22.50
+j18.50
216.32
+j25.71
134.043
+j21.61
389.45
+j23.42
83.37
+j20.51
183.41
+j24.07
55.02
+j16.81
I（3）DK（kA）
11.975
2.891
4.420
1.656
7.524
3.348
8.626
I
（1）DK（kA）
7.553
1.010
1.620
0.564
2.562
1.189
3.824
长引水电站厂用电盘各负荷故障电流计算表（厂用电1#）（变压器阻抗值：
RT＝2.4mΩ，XT＝15.05mΩ，相保阻抗值：
RΩPT大＝2.4mΩ，XΩPT大＝15.05mΩ）
序号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
负荷名称
进线
中控动力屏
直流电源（1.2）
直流电源（2.2）
消防泵柜（主供）
通信室动力（主供））
油处理室控制柜
备用1
备用2
技术控水
检修渗漏泵
桥机电源
1#-3#事故照明箱
主变及中控室照明箱
副厂房照明
户外照明
2#主变电源
1#机旁动力屏
中低压空压机
EL563.1副厂房照明箱
EL563.1副厂房检修箱
安装主机间照明
主机间检修
电缆型号（ZB-YJV-0.6/1KV—）
3×50－2×25
5×16
5×16
3×150－2×70
3×25－2×16
3×70－2×35
2×（3×150-2×70）
3×120－2×70
3×150－2×70
3×6（每相）
5×6
5×6
5×6
3×25－2×16
3×95－2×50
3×70－2×35
5×6
3×25－2×16
5×10
3×50－2×25
电缆长度
80
105
105
45
90
65
50
50
120
70、90、90
125
80
85
55
25
55
65
35
85
70
电缆相阻抗值（mΩ）
28.08
+j6.32
115.185
+j8.61
115.185
+j8.61
5.265
+j3.465
63.18
+j7.2
16.315
+j5.07
2.95
+j1.926
7.3
+j3.8
14.04
+j9.24
258.03
+j8.28
358.375
+j11.5
229.36
+j7.36
243.695
+j7.82
38.61
+j4.4
4.625
+j1.925
13.805
+j4.29
186.355
+j5.98
24.57
+j2.8
149.09
+j7.225
24.57
+j5.53
三相短路计算阻抗（mΩ）
30.48
+j21.37
117.585
+j23.66
117.585
+j23.66
7.665
+j18.515
65.58
+j22.25
18.715
+j20.12
5.35
+j16.976
9.7
+j18.85
16.44
+j24.29
260.43
+j23.33
360.775
+j26.55
231.76
+j22.41
246.095
+j22.87
41.01
+j19.45
7.025
+j16.975
16.205
+j19.34
188.755
+j21.03
26.97
+j17.85
151.49
+j22.275
26.97
+j20.58
电缆相保阻抗值（mΩ）
126.4
+j14.16
345.555
+j17.22
345.555
+j17.22
28.89
+j6.975
242.9
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