吴志忠
（中国神华煤制油化工有限公司鄂尔多斯煤制油分公司 内蒙古鄂尔多斯 017209）
摘要：变电所规划设计建设过程中，电气设备选型和配电系统保护方案选择，是非常重要的前期工作。在确定配电系统保护方案时，往往只考虑标准规范和技术规程的要求，容易忽视电气设备选型与继电保护的关系，而使所选保护方案不能达到预期效果，给系统稳定运行带来隐患。本文依据变电所配电系统电源电缆、变压器、断路器等电气设备参数，通过计算分析继电保护与电气设备选型的关系，优化继电保护配置方案，以期达到配电系统安全稳定运行。
关键词：计算分析；继电保护；电气设备选型；关系
0 引言
项目建设前期，在确定电气线路、变压器、断路器等电气保护方案时，一般是根据用电系统的容量和标准规范要求来选择电气设备、确定保护方案。配电系统建设完成后，再根据电气设备参数与保护方案进行继电保护的计算，容易忽视保护方案确定与电气设备选型之间的关系。如果所选保护方案与电气设备参数之间出现了矛盾或不能达到预想的要求，可能会使整个系统的保护不能满足可靠性、选择性、灵敏性、速动性的要求，使配电系统带缺陷运行，给稳定生产带来危害。下面以神华煤制油分公司某新建变电所为例，计算分析继电保护与电气设备选型的关系，变电所一次系统图如图1所示。
计算得出电流速断保护的灵敏度不能满足GB/T50062—2008的要求，在上级馈线系统短路电流不能改变的情况下，只能减小被保护线路末端最大短路电流才能满足保护灵敏度。可以通过三种方式来实现①减少电缆的截面；②增加电缆的长度；③增加电缆的单位阻抗。其中第②、③二条是不可取的，但如果我们采用第①条的办法减少电缆的截面积，又会使系统的载流量降低，不能满足系统所带负载的要求。从中可以看出，在上级电源系统固定的情况下，如使电流速断保护的灵敏度满足要求，对系统的带负载能力就会有一定的限制，在设计的初期就应当考虑好电源系统容量与保护灵敏度、负载容量三者的关系，确定好电源与保护方案，以免建设完成后系统的保护达不到设计要求，使系统不能可靠稳定运行。
1.3.3 带时限电流速断保护
GB/T50062—2008中第5.0.2条第4款，当过电流保护的时限不大于0.5S-0.7S时，可不装设瞬动的电流速断保护，用带最限电流速断保护来实现线路的短路保护。带时限电流速断保护整定原则，应躲过相邻元件末端短路时的最大三相短路电流或与相邻元件的电流速断保护动作电流相配合，按两个条件中较大者整定。馈出线路与下级变电所进线速断保护没有选择性，按下级变电所进线不设速断保护整定。
1.3.3.1 相临元件末端最大短路电流
上述计算发现，过电流保护灵敏度的两个重要参数动作电流 和线路末端最小短路电流 ,在当线路过负荷电流较大，或者最小短路电流较小的情况下，过电流保护灵敏度不能满足要求，则保护系统的可靠性、选择性和灵敏性降低。所以在变电所规划设计中，要做好电气设备选型与继电保护的关系。
1.4 变压器保护
依据《工业与民用配电设计手册》第三版中要求，变压器容量2000kVA继电保护装设带时限过电流保护；如过流保护动作时间大于0.5秒，应装设电流速断保护；当电流速断保护灵敏度不满足要求时装设纵联差动保护。
变压器速断保护动作值应躲过低压侧三相短路时，流过保护装置的最大短路电流。变压器保护的灵敏度校验，按系统最小运行方式下，保护装置安装处两相短路电流来校验。
1.4.1变压器速断保护
1）速断保护动作一次电流：
2.2 变压器一、二次侧保护配合
根据变压器高、低压侧保护计算结果，绘制保护的曲线图如图2所示，当变压器的一次电流达到201.6A时过负荷保护延时12秒动作；当变压器一次电流达到288A时，延时0.5秒过流动作。
变压器二次侧电流达到设定电流 （2880A穿越到一次侧192A）时低压侧断路器开始延时动作，当达到1.5倍 （4320A穿越到一次侧288A）时，动作时间为300秒，出现一次侧先动作；当二次侧电流达到设定电流 （6400A穿越到一次侧426.7A）时，瞬动动作。
通过特性曲线对比可以看出，当变压器的一次侧采用微机综合保护装置，二次侧选择施耐德智能保护单元Micrologic6.0时，一次侧电流在288A到426.7范围内，变压器一次侧电流保护先于二次侧动作，出现越级跳闸，不符合保护选择性的要求，保护方案不合理。
3防止越级跳闸措施
为保证系统保护上下级的选择性，线路、变压器、低压进线的过电流保护全部选用微机综合保护装置，并全部采用定时限或反时限过电流保护特性。
3.1 变压器、低压进线均采用微机综合保护
1）变压器高侧的过电流保护动作值288A，时间0.5秒；过负荷保护动作值201.6A，时间12秒。低压侧速断保护动作值6400A，穿越到高压侧426.7A，时间0秒；短延时保护动作值4320A，穿越到高压侧288A，时间取0.4秒；长延时动作值2880A，穿越到高压侧192A，时间取9秒。动作保护特性曲线图如图3所示，保护上下级之间具有很好的选择性。
2）根据变压的运行规程，变压器可以短时间内过负荷运行，且变压器的过负荷运行时间同过负荷系数成反比。所以在变压器的两侧采用反时限保护更符合变压器的运行特性，目前国内外常用的数学模型基本公式为： 
4 结束语
本文依据变电所配电系统电源电缆、变压器、断路器等电气设备参数，通过计算分析继电保护与电气设备选型的关系，得出如下结论。在项目规划设计时，重视电气设备的选型与继电保护的关系，优化继电保护配置方案，以期达到配电系统安全稳定运行。
在选择电缆时依据负荷大小确定电缆截面积，同样电缆阻抗大小影响着系统短路电流的大小，进而影响系统保护的灵敏度。
在选择配电变压器时，变压器的短路电压影响系统短路电流的大小。同样不仅影响变压器保护的灵敏度，还影响二次侧所选设备短路电流遮断容量的大小。
在继电保护装置选择时，本文中变压器的速断保护灵敏度不满足要求，就得需要选择带有差动保护的微机保护装置。
变压器的一次选用微机保护装置，二次选用智能断路器保护，通过计算分析发现存在越级跳闸问题，一二次侧保护没有选择性。通过分析，变压器一二次侧选用微机保护装置，解决了保护选择性问题。
参考文献：
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[5] 施耐德MT系列断路器MICROLOGIC控制单元50,60,70A用户手册[M].
论文作者:吴志忠
论文发表刊物:《电力设备》2016年第9期
论文发表时间:2016/6/30
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