浅析发电厂厂用电系统整定计算

浅析发电厂厂用电系统整定计算

庄旻

（江苏大唐国际吕四港发电有限责任公司江苏省启东市226200）

摘要：发电厂厂用电系统的整定计算，是各发电公司整定计算工作的重难点所在。不同于发变组保护，厂用电设备及保护型号繁杂，各发电公司的整定差异较大。6kV系统中不同类型的负荷也使得整定计算工作要从多方面入手，尤其是6kV与400V保护的保护配置及整定方式上均存在差异，若整定不当，便会造成保护拒动或者“越级跳闸”的现象。本文以《DL/T1502-2016厂用电继电保护整定计算导则》为指导，结合我厂实际情况，针对厂用电系统中几个较为突出的整定问题进行了讨论，总结了经验并提出建议，旨在增进广大继电保护人员对厂用电系统整定原则的理解并提高计算能力。

关键词：继电保护；厂用电系统；配合；整定计算

发电厂厂用电系统整定计算，一直是各发电公司整定计算工作的薄弱环节。2016年发行的《DL/T1502-2016厂用电继电保护整定计算导则》也第一次对厂用电系统整定计算原则进行了规范。由于没有计算实例加以说明，且厂用电系统的一次设备及保护型号繁杂，使得各发电公司在整定过程中存在些许差异。常由于考虑因素不够周全，造成保护发生误动或越级跳闸现象，严重影响电力生产运行。作为继电保护人员，应切实提高自身整定计算能力，提高保护的正确动作率。

1、400V保安段电动机过电压保护的配置问题

厂用400V低压系统的电动机，常配置马达保护器来实现保护功能，保安EMCC段上的设备也不例外。保安EMCC段上的电动机作为重要辅机，是否投入过电压保护，则需要根据实际情况进行分析。以我厂为例，保安EMCC段上电动机均配有SPAC202M型马达保护器，具有过流、堵转、负序过流、反时限过流、欠压、过压等保护功能。在较长一段时间里，保安EMCC段上电机与其他400VMCC段所带电机一样，投入过电压保护，定值设为1.1倍工作电压，即418V。在一次由柴油发电机带保安EMCCA段负荷的试验中，柴发启动正常，而后在A小机润滑油泵启动过程中，保安EMCCA段上所有电动机过电压保护动作跳闸。后经分析确定其原因为：A小机润滑油泵在启动阶段，将保安EMCCA段电压拉低，随后在电压回升阶段，出现了短暂的电压超调（大于418V），而后稳定至正常电压405V（保安EMCCA段正常由锅炉PCB段、汽机PCA段带负荷时电压为380V）。马达保护器在电压超调的过程中，即达到了过压定值。该型马达保护器的返回系数固定为0.95，即在电压397V时返回，因此过压保护在电压稳定后依旧不能返回，遂经延时跳闸。由于保护不能返回，通过增加延时时间，并不能解决该问题。在不同工况及不同的启动顺序下，电压的超调量存在不确定性，盲目提高过电压定值，只会导致保护的灵敏度降低，甚至无法动作，失去保护配置的意义。保安EMCC段上的负荷，均是保证机组安全启停机的重要辅机。在柴油发电机带负荷运行的工况下，更是全厂停电的事故状态，即使电动机出现过压，也要保证主设备的安全，不能“因小失大”，轻易跳闸。综合考虑，建议将保安EMCC段上的过电压保护退出。

2、6kV低厂变高压侧零序保护的时间问题

低厂变高压侧零序过流保护是针对高压侧发生接地故障而设置的保护，动作电流可根据导则所列公式进行计算，因此不再赘述。动作时间，一直存在是否要与低厂变低压侧的零序保护或者相过流保护动作时间相配合的疑问，新版《DL/T1502-2016厂用电继电保护整定计算导则》针对不同形式的6kV开关柜给出了建议时间。现做如下解释：

高厂变与低厂变低压侧均为有效接地系统（新建机组低厂变往往采用环氧树脂干式变压器，低压侧直接接地）。值得注意的是，高厂变与低厂变的低压侧为两个相互独立的接地系统，二者之间不存在零序分量的传变，即低厂变低压侧在发生各类接地故障时仅有正、负序分量传变至高压侧。在6kV开关柜内，开关下口的高压电缆上嵌套的零序CT，取三相电流之和测得零序分量。低厂变低压侧故障后传变至高压侧的正、负序分量之和仍然为零，因此该零序CT内无电流流过，不需要考虑两级零序保护时间上的配合。假设没有故障，只是由于400V所带负载不平衡引起高压侧电流的不平衡，低压侧的不平衡电流则要达到较大数值，高压侧零序电流保护才能动作，显然这种三相极度不平衡的工况在正常生产运行中不可能发生。此外，零序保护动作值的整定原则之一就是躲过变压器最大不平衡电流，因此不存在负荷电流不平衡导致零序保护误动的情况。低厂变高压侧零序保护的动作时间，会直接影响到高厂变低压侧分支零序保护的动作时间，整定计算人员应认识到上述的时间配合关系，若整定不当将会造成6kV系统出现接地时高厂变分支零序动作时间过长，并存在保护拒动的风险。

由此，根据导则的建议：对于真空断路器，可将保护动作时间取0～0.1s。对于FC回路，综保有大电流闭锁保护跳闸出口功能时，可取0.05s～0.10s；综保无大电流闭锁保护跳闸出口功能时，根据熔断器熔断特性计算延时，可取动作时间为0.3s。

3、6kV低厂变低压侧进线开关的保护配置问题

低厂变低压侧的400V进线开关多采用框架式断路器，配有断路器设备厂家独有的智能保护，受到设备型号及功能上的限制，该保护在各单位中配置情况均存在差异，也很难用统一的整定原则进行整定。现对其分析如下：

400V进线开关配置保护有以下便利：一是当发生故障，保护动作跳闸时，可以明确故障点是在变压器的高压侧或者低压侧，为查找故障点，消除缺陷带来便利。二是高压侧开关过流保护延时较长，当400V母线发生短路故障时，故障电流会给6KV变压器和母线带来一定冲击，根据400V母线对于动热稳定性要求，冲击时间需尽量缩短（控制在1s以下）。当低压开关配置保护时，时间较短，可以减小不利因素对系统造成的冲击。

我厂400V进线开关选用ABB框架式断路器，配有SACEPR122/R-LSIG智能脱扣器保护，配有瞬时速断、短延时过流、长延时过流、接地保护。考虑保护上下级的选择性，PC进线以及MCC进线瞬时速断保护及接地保护均已退出。该开关设置短延时过流作为主保护，时间为0.7s，高压侧过流保护则作为低压侧故障的后备保护，时间设置为1s，二者间可以很好的配合。在其他发电公司则有不同的配置情况。例如：施耐德MT型开关是国内常见的400V进线开关，若使用其长延时保护作为低压开关的主保护无法高压开关保护相匹配，若用短延时保护，又存在时间级差配合问题。该型施耐德开关短延时保护的最大动作时间为0.4s，级差取0.2s～0.3s计算，则400V系统中PCA、B段联络开关保护，PC-MCC馈线保护，PC段电动机保护的短延时时间将无法按级差整定。

低厂变常采用Dyn1接线方式，在低压侧没有配置保护时，可利用高压侧定时限过电流保护兼作低压侧保护，同时要求灵敏度满足>1.3，这样的配置不仅节省了设备配置和接线，同时也减少了运行成本。因此上述情况下，合理整定高压开关保护能够代替低压开关保护，且有足够灵敏度，则此类情况低压侧保护可以取消。

4、总结归纳

发电厂厂用电系统继电保护定值设置不当，导致保护在实际运行过程中误动、拒动的现象在各发电公司均有发生，其暴露出来的问题已经严重影响电力生产的安全稳定。厂用电系统整定计算工作中遇到的各类新状况，也需要整定计算人员不断思考和总结经验。继电保护人员也应在掌握计算方法的同时，了解本公司一次设备的特性及实际运行状况，增进专业间的交流，将有助于对定值的整体把握和对定值进行优化，使设备运行更加安全可靠。

参考文献：

（1）DL/T1502-2016厂用电继电保护整定计算导则

（2）GB/T14285-2006继电保护和安全自动装置技术规程

（3）高春如.发电厂厂用电及工业用电系统继电保护整定计算.中国电力出版社.2012.08