380VPC电源进线开关定值整定.docx

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380VPC电源进线开关定值整定

80VPC电源进线开关定值整定

380VPC电源进线开关定值整定

摘要：

针对低压变380VPC段采用分叉式接线的特点，阐述了电源进线开关的保护整定计算原则，并对母线近段和负荷侧单相接地短路电流进线计算，提出了通过智能PC保护测控装置来实现单相接地保护，从而保护PC母线的全长并延伸到大功率负荷电缆的末端，实现双分支PC继电保护的选择性。

0引言

某电厂主厂房低压公用变和#1、#2机低压工作变，Dyn11型容量1600KVA，各接带两段380VPC母线，采用分叉式接线，即2段PC分支母线由1台变压器供电，互为备用且有热控联锁的两套辅机分接在2段PC母线上。

其中，380VPC段进线开关采用施耐德MT32H1/3P低压开关，配置MIC5.0A控制保护单元，只有短延时和长延时保护功能，未配置单相接地或零序保护。

380V进线开关面板配置广州智光202L测控装置，采集电流、电压、电度等遥测量，不实行保护控制。

低压变系统供电级数多，对继电保护定值配合和时限级差提出严格要求，并且，有必要在两条分叉供电的PC母线电源进线开关配置单相接地保护。

380VPC段进线开关整定计算必须建立在《6KV保护整定计算书》的基础上，选择性与速动性必须作为保护整定的首要因素。

1.长延时保护

1.1.保护定值Ir

长延时保护可防止相线或中性点电缆过载，动作电流按照额定工作电流的1.2倍整定。

式中，IN=3200A，为脱扣器额定电流

INL=2309.4A，为低压变低压侧双分支PC额定电流

1.2.动作时限Tr

1.2.1.长延时保护时限按躲过母线所带电动机自起动时间整定：

，

按《6KV保护整定计算书》自启动系数的整定表，低厂变综合启动系数Kss

=

=2.3

式中,Uk％—低厂变短路阻抗通用计算取10％

SN—变压器额定容量

SS∑—参加自启动电动机的总容量，经验值取变压器额定容量90%的60%作为启动容量。

Kst.M—电动机启动电流倍数，取5倍。

母线负荷的自启动系数Kss=2.3，启动时间取20秒，得出：

Tr>2.1s

1.2.2.为保证保护选择性，PC段进线开关长延时保护6Ir相应的动作延时，应可靠大于PC段进线开关和下级MCC馈线开关短延时保护动作时间，施耐德MT开关短延时最大动作时限为0.4秒，取安全时间级差0.3秒，最后热累积时间为0.7～1.0秒。

施耐德MT开关MIC5.0A、6.0A脱扣曲线：

长延时保护遵循热记忆原理，电流平方乘以时间为电缆内的热功率。

低压工作变短路电压为8%，则IK可达12.5INL，于是满足

，得出：

Tr>2.1～3s

1.2.3.整定结果

PC段长延时动作时限需联合满足以上两条件，并与MIC5.0A模块整定相匹配。

最终，取长延时保护定值Ir=In×0.5，动作时限Tr=4s。

2.短延时保护

2.1．动作定值ISD

短延时保护可防止配电系统阻抗短路包含金属性短路，跳闸延时须保证断路器的上、下级级联配合，即低压变低侧开关短延时跳闸时不能扩大至高侧开关过流保护，短延时保护动作电流与低厂变高压侧过电流保护配合整定。

式中，KCO为配合系数，取1.2

UNH=6.3KV，为低厂变高压侧额定电压

IOP=540A，为低厂变高压侧过电流保护一次动作电流

2.2．动作时限TSD，

与低厂变高压侧过流保护动作时限和下一级电机及MCC母线开关短延时时限相配合，短延时保护与MIC5.0A模块整定相匹配，因I2t置于ON时在10Ir才执行设定的短延时时限，所以反时限应关闭，参照MIC5.0A脱扣曲线，取定时限曲线最大整定动作时间0.4秒。

2.3.整定结果

最终，短延时保护定值ISD=Ir×5，动作时限Tr=0.4s，I2t置于OFF。

3.瞬时保护

瞬时保护可防止配电系统金属性短路。

PC段下级负载的塑壳开关均配置热磁脱扣器或二次速断过流保护，各MCC馈线开关短延时保护与PC段进线开关也有上、下级级联配合关系。

所以，为防止越级跳闸，保证下级负载、各MCC馈线开关所有保护的选择性，低厂变380VPC段进线开关与各MCC馈线开关的瞬时保护必须关闭。

4.接地保护

接地保护是380VPC母线单相接地的主要保护，也是PC段负荷侧空气开关拒动的后备保护，但主厂房PC段进线开关控制保护单元MIC5.0A未配置单相接地或零序保护。

主厂房低压工作变和低压公用变高压侧过流保护，仅能保护到低压侧母线末端单相接地故障，而不能保护到负荷侧未单独装设接地保护（以相间保护兼作单相接地保护）的电机。

380VPC母线末端发生单相接地故障，或母线负荷侧大功率电机单相接地保护拒动，可能会引起变压器高压侧过流保护，两条分叉供电的PC母线全部跳闸，EH油泵、定冷水泵等一类负荷失电，引起机组非停。

按照DL/T5153-2002《火力发电厂厂用电设计技术规定》9.5.1条“利用高压侧的过电流保护，兼做低压侧的单相接地保护，保护装置宜采用两相三继电器接线。

当变压器低压侧有分支时，利用分支上的三相电流互感器构成零序滤过器回路，保护装置可由反时限电流继电器组成，动作于与本分支断路器”。

所以，为保证380VPC段进线开关保护的选择性与速动性，低压工作变有必要在两条分叉供电的PC母线电源进线开关配置单相接地保护。

4.1.低压工作变380V母线单相接地短路电流计算

380V系统短路点离发电机较远，可认为所有元件的负序阻抗等于正序阻抗，即等于相阻抗，而零序阻抗与正序、负序阻抗不同，必须单独分计算，对于故障机率较高的单相接地短路，按相保阻抗进行计算。

4.1.1.高压系统阻抗

高压系统到变压器的电缆阻抗对低压侧单相接地短路分析影响很小，将高压电缆部分的阻抗归算到高压系统阻抗中。

已知6KV工作电源进线断路器额定开断电流40KA，则系统短路容量Sed=1.732*40*6300=436.464MVA

mΩ

对于TN接地系统，归算到变压器低压侧的高压系统的相保电阻和相保电抗分别为

Rphp.s=2/3×0.1Zs，Xphp.s=2/3×0.995Zs。

式中Up——低压系统标称电压，kA

Zs——归算到变压器低压侧的高压系统阻抗，mΩ

4.1.2.低压干式变压器阻抗

低压工作变接线形式为D，yn11，容量1600KVA，75℃绝缘耐热等级下的负载损耗10240W。

相保电阻和相保电抗分别为Rphp.T=RT，Zphp.T=ZT

mΩ

mΩ

式中Pd——变压器额定负载的短路损耗，W

　　Ue——变压器低压侧绕组额定线电压，kV

　　Se——变压器额定容量，kVA

　　Ud%——变压器阻抗电压百分值

UR%——变压器电阻电压百分值

4.1.3.低压母线阻抗

低压380V母线TMY-3×2（10×120）+10×120平行竖放，母线间距350mm，中性线距边母线200mm，前后排盘柜由4m过桥母线柜顶跨接，母线长度按5×0.8+4=8m计算。

按《工业与民用配电设计手册》第三版表4-24，380V母线单位长度阻抗值：

相线电阻R′=0.012，相保电阻R′php=R′+Rp′=0.05，相线电抗X′=0.181，相保电抗X′php=0.366。

对于单相接地短路，母线的相保电阻和相保电抗分别为：

相保电阻Rphp.M=0.05×8=0.4mΩ

相保电抗Xphp.M=0.366×8=2.928mΩ

4.1.4.380V母线单相接地短路电流

网络变换归算时不考虑回路总阻抗10﹪以下元件，忽略电弧电阻、导线连接和开关电器的接触电阻，使短路电流值偏于安全，低压元件阻抗计算值：

阻抗名称（mΩ）

系统S

变压器T

母线M

相电阻R

0.0331

0.5776

0.096

相电抗X

0.3367

7.1969

1.448

相保电阻Rphp

0.0221

0.5776

0.4

相保电抗Xphp

0.2195

7.1969

2.688

最小运行方式下，变压器低压侧母线末端单相接地稳态短路电流，即380V母线单相接地故障短路电流周期分量：

Un——低压网络标称线电压

Rphp——短路电路的相保电阻

Xphp——短路电路的相保电抗

短路电路的相线—保护线回路，保护线包括PE线和PEN线

低压工作变额定电流147A/2309.4A，高压侧过流保护定值540A，1.3S，灵敏度校验：

Km=2/3×21.9248/（6.3/0.4×540）=（1392.05×2/3）/540=1.72

4.1.5.结论

主厂房低压工作变的380V母线单相接地故障电流较大，用高压侧三相式过电流保护兼做低压侧中性点单相接地保护的灵敏度符合要求，但是，高压侧过流保护动作，变压器高联低会造成两条分叉供电的PC母线全部跳闸。

4.2.380VPC母线负荷侧单相接地短路电流计算

4.2.1.引风机房暖风机，3KW，电缆ZRC-YJY22-0.6/13×4+1×2.5，长度204米。

开关NS100H/3PTMD16，壳架电流In=100A，热磁脱扣单元实现过载保护和短路保护，瞬时速断Ir=12.8A，过载长延时Ii=190A。

《工业与民用配电设计手册》2005第三版表4-25，R′php=16.77mΩ/m，X′php=0.234mΩ/m，电缆阻抗为Rphp=3437.85mΩ，Xphp=47.97mΩ，单相接地短路电流计算为64.3A

4.2.2.蓄电池室轴流风机小开关，电缆ZRC-YJY22-0.6/13×4，长度76米，开关NS100H/3PTMD16，Ir=12.8A，Ii=190A。

查表，R′php=12.9mΩ/m，X′php=0.2mΩ/m，电缆阻抗计算为Rphp=980.4mΩ，Xphp=15.2mΩ，单相接地短路电流计算为224.4A。

4.2.3.渣库斗式提升机控制柜，功率37KW,电缆ZRC-FG22-0.6/13×25+1×16，长度105米。

开关NS100H/3PTMD100，Ir=80A，Ii=800A。

查表，R′php=2.699mΩ/m，X′php=0.192mΩ/m，电缆阻抗计算为Rphp=293.395mΩ，Xphp=20.16mΩ，单相接地短路电流计算为748.1A。

4.2.4.渣库链斗输送机控制柜，功率45KW，电缆ZRC-FG22-0.6/13X35+1X16，长度91米，开关NS160H/3PSTR22SE160，Ir=96A，Ii=960A。

查表，R′php=2.397mΩ/m，X′php=0.191mΩ/m，电缆阻抗计算为Rphp=218.127mΩ，Xphp=17.381mΩ，单相接地短路电流计算为1005.4A。

4.2.5.结论

380V负荷侧电缆末端或电动机入口处发生单相接地短路，短路电流数值大小跨度度很大，主要取决于电缆截面和距离长度，距离远小功率的电机单相接地时短路电流较小，而各负荷电源开关处发生单相接地时或大功率电机电缆末端发生单相接地，短路电流很大。

短延时保护和变压器高压侧过流保护不能保护到380VPC母线负荷侧未单独装设接地保护（以相间保护兼作单相接地保护）的电机，短延时保护定值较大，整定在In几倍数以上，主要保护相间短路，在同时需要单相接地和短路延时及上下极选择性配合的场所，很难做到两者兼顾。

4.3.380VPC母线电源进线开关单相接地保护的配置方案

低厂变380VPC段电源进线开关装设有广州智光202L智能PC保护测控装置，可用202L来实现分支PC段进线开关接地保护。

低厂变双分支380VPC段电源进线开关MT32H1/3P，CT为3×BH-0.66/120Ⅲ，变比4000/1A，利用分支上的三相电流互感器构成零序滤过器回路，CT同一参数和厂家，饱和特性相同，能最大限度的减小不平衡电流。

380VPC段电源进线开关单相接地保护整定原则：

4.3.1.按躲过正常运行时最大不平衡负荷电流整定，此电流一般不应超过低压线圈额定电流的25％。

式中：

Kk为可靠系数，取1.2；Ie.b=2309.4A，为双分支PC额定电流

4.3.2.按躲过PC母线上未单独装设接地保护的最大容量电动机相间保护的动作电流整定，保护装置与相间保护兼作接地保护的最大容量电动机配合，渣库链斗输送机Ii=900A。

式中：

KK—可靠系数，取1.2；Kph—配合系数，取1.1

比较计算结果取大值，折算到二次侧，Idz.j=1188/（4000/1）=0.297A

4.3.3.动作时限与PC母线电源进线短延时保护时限相配合；与PC母线上电动机之空气开关动作时间相配合；与PC母线上馈线及负荷开关零序保护动作时间相配合。

T0=T0sd+△t=0.4+0.2=0.6s。

4.3.4.灵敏度校验：

Km=21924.8/1267.2=17.3，满足要求。

最终，在主厂房低压工作变380VPC母线电源进线开关配置单相接地保护，二次侧整定结果为：

Idz.j=0.3A,Tdz.j=0.6s。

4.3.5.结论

低厂变380VPC段电源进线开关装设有单相接地或零序保护，可以保护到低厂变低压侧PC母线的末端，以及大功率负荷电缆线路的末端，实现双分支PC继电保护的选择性。