摘要：火力发电厂的厂用电系统分为高压厂用电系统和低压厂用电系统，一般在使用的过程中会配置多台高压系统向低压系统供电的变压器。在大容量机组中，400V低压厂变向PC至MCC分级授电，一台机组拥有机侧、炉侧等多段PC和MCC，保护配置定值计算比较复杂，本文就火电厂400V低压厂用电的保护装置定值、开关脱扣器定值、熔断器选择等配合计算进行了探讨和分析。
关键词：火力发电厂；低压；厂用电；保护配合；定值计算
1引言
厂用电继电保护装置应能满足可靠性、选择性、灵敏性及速动性的基本要求，正确而合理的整定计算方法是实现上述要求的关键。继电保护整定计算最基础的工作是计算保护范围内设备发生故障时由保护安装处反应的故障电流、故障电压的计算,保护范围内设备故障的故障电流、故障电压计算出来后,继电保护的整定思路就基本明确。
差动保护为元件内部故障主保护，动作时间短暂，不需要考虑时间配合问题，只需考虑最大穿越电流时两侧CT的饱和不平衡问题以及最小运行方式下两相短路故障的灵敏系数，保护整定比较简单，本文不讨论。高厂变保护一般大机组中和发变组保护一起配置，定值计算比较成熟，本文主要讨论低压厂用电PC开关、MCC开关、熔断器以及热继电器之间的保护配合问题。
当前,整定计算主要参考发电厂厂用系统设计技术规程，以及厂用电继电保护的整定计算导则。实际运行的发电厂厂用系统尤其低压厂用系统的保护配置多种多样，技术人员唯有掌握必要的原则后，才能确保避免用电保护拒动和误动。
2低厂用变过流保护配置
低压厂用变压器一般配置有过流保护装置，防止本身及下一级电气设备短路故障，能在电流过大的情况下进行自动断电，变压器两侧的开关可以联动跳闸。目前大多数设置高压侧开关跳闸后联跳低压侧进线开关，低压侧零序电流保护动作直接跳高、低压侧进线开关。变压器的低压侧开关脱扣器一般是在提供延时和短暂时间内进行电路保护的，因为其自身需要和下级馈线保护进行配合，就造成在进行配合计算过程中出现交叉配置的问题，特别是动作值与时间的配合，设置错误很容易导致越级跳闸现象。
3 低厂变电流保护整定计算中的常见问题分析
3.1变压器低压侧中性点零序过流保护慎用定时限过流保护
对于低压变压器为Dyn接线的低压400V系统，变压器低压星侧中性点直接接地,变压器X0≈X1,低压母线附近接地短路的短路电流与三相短路接近。对于有N线的400V MCC上的电机馈线，没有独立零序时可以整定400V低压系统馈线的相间短路保护可以兼作接地故障的主保护,PC 上的至MCC分支断路器零序电流保护作为MCC电机接地的后备保护，配置于低压变低压侧中性点零序CT的零序过流保护做该变压器以下整个低压系统的接地故障后备保护。
配置于变压器低压侧中性点的零序过流保护有零序过流定时限和零序过流反时限两段。MCC上的非主要低压馈线经常采用熔断器或热继电器做保护,当电缆长度超过一定长度时接地故障的短路电流可能小于熔断器的速熔门槛,进入反时限熔断特性段,接地短路电流越小,动作延时越长,因为变压器低压中性点零序过流一般按躲正常运行可能的零序电流考虑,IOP=(30%～50%)Ie。此情况下，若变压器低压侧零序过流保护按照定时限整定，可能发生变压器零序的越级跳闸。
较长的负载电缆末端接地故障时，为与本支路熔断器的特性相配合,应将变压器中性点零序过流保护整定为反时限特性,在这种情况下将牺牲故障的快速切断性。当支路电缆长度超过100m时,一般按相间短路配置的熔断特性已不能满足接地短路时快速切断故障的要求。
当然,较理想的方法还是按定时限出口切除故障,这就需要在接地故障时使零序电流足够大,可以采取增大电缆芯截面和零回路导体截面或尽量将电缆长度控制在有效长度范围内。
3.2 低压进线开关保护与馈线支路熔断器或热继电器特性的配合
低压进线开关保护的长延时动作特性与熔断器特性相类似,主要从动作门槛方面进行配合。末级MCC支路配置熔断器或热继电器的情况下,进线开关保护仅投入短延时过流段和接地段,在下级MCC进线电缆长度大于100米的情况下可整定投入瞬时段。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆短延时段和瞬时段的考虑原则与变压器的速断、过流保护相同,即瞬时段按躲开下级母线三相短路电流考虑,短延时段按保护整个支线电缆和MCC母线相间短路考虑;接地段与熔断器或热继电器的速熔特性相配合,当无法配合时应考虑通过改善零序阻抗的方法而不宜靠增加延时的方法来达到配合的目的。
3.3低压系统开关脱扣器与脱扣器特性之间的配合
脱扣器与脱扣特性之间的配合一般发生于上下级进线开关之间,这种情况一般均按短延时段整定。因为脱扣器满足动作条件后直接作用于开关的机械机构,没有经过重动继电器,根据其它文献的推荐和现场的运行经验,开关脱扣器之间的时间级差取0.1s是满足“选择性”切除故障的要求的。脱扣型参数选取时一定要使脱扣器的额定电流接近于本开关计算的实际满载电流。如果选择脱扣器额定太大,而开关实际工作满载电流太小,会导致整定接地段保护时灵敏度降低甚至失去灵敏度。
3.4低厂变过流保护“按躲低压母线所带电机启动电流考虑”原则的问题
低厂变高压侧的过流保护与低压侧的过流保护因为考虑原则相同,为了分析问题的方便,均按低压侧过流保护进行讨论。
长期以来,此过流保护整定的考虑原则是躲过低压母线所带电机的启动电流。此原则带来的问题就是可能无法与低压馈线MCC母线所带电机所用的熔断器或热继电器的保护特性进行配合,导致的后果是电机部分发生故障短路导致变压器过流保护越级跳闸。
合适的原则应该按躲母线所带所有电机的成组启动电流加上其余负荷电流考虑后,再对其进行与电机熔断器特性之间的配合检验。熔断器额定电流一般按电机1.3～1.5倍的电机额定电流进行选择,熔断器的熔断特性为反时限特性。一般当穿越电流大于熔断器额定电流的12倍后,熔断器的熔断时间小于0.1s。由此可见,当选择熔断器额定电流与电机额定电流相差较大时,在电机电缆偏长的情况下,电缆末端部分的短路故障电流有可能小于熔断器速熔的门槛而进入反时限特性,而对于按定时限整定的母线进线定时限过流,因为按电机成组启动电流考虑整定的门槛偏低,进线过流保护有可能越级跳闸。对于低压PC段来说,母线失电的后果可能造成机组停机。
对于大容量长电缆的电机需计算检验其熔断器特性与母线进线过流保护在电缆末端相间短路故障时的配合。如果存在配合问题,应考虑增大电缆截面或将电机熔断器改带脱扣器的开关。根据经验,当电缆长度超过150m、电机额定工作电流小于100A时应进行相应的配合检验。额定电流大于100A的电机应配置开关脱扣器,已不宜再使用熔断器。根据经验,合适的变压器过流保护的整定原则应该是按灵敏反应低压母线相间短路故障为原则考虑,灵敏系数可取2～3.5,此原则计算的电流门槛要高于按启动电流考虑的计算门槛值,可使变压器过流保护不伸入电缆过远,能反应母线所带的支路开关及支路电缆一部分即可,伸入过远将可能引起保护动作时失去选择性。
4结束语
低压系统由于保护配置的简洁与经济性，难以全部采用微机保护装置那样全面精确计算各种电流值与动作时间，由于电缆阻抗及熔断器等动作特性，决定了低压系统熔断器特性、过流热继电器的反时限特性、塑壳开关的脱扣器特性、PC保护装置的动作时限特性都需要全面考虑，充分计算，才能做到电流故障时各段各设备电源开关正确切除故障、不越级动作、不扩大事故范围，即满足可靠性、选择性、灵敏性、速动性这些基本保护原则。
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作者简介：
马庆锐 江苏国信扬州发电有限公司 电气工程师 电子邮箱：vigilmail@163.com 0514-87772438
论文作者:马庆锐
论文发表刊物:《电力设备》2017年第18期
论文发表时间:2017/11/1
标签：低压论文; 熔断器论文; 电流论文; 过流论文; 故障论文; 变压器论文; 母线论文; 《电力设备》2017年第18期论文;