继电保护的定值计算
2016-09-05和红梅孙晓晖
和红梅，孙晓晖
(河北水利电力学院 ，河北 沧州 061001)
继电保护的定值计算
和红梅，孙晓晖
(河北水利电力学院 ，河北 沧州 061001)
通过对垦利石化炼油厂继电保护定值计算的实例，介绍了定值计算的程序，电力系统等效电路图的绘制方法；指出了在电力系统安全运行过程中继电保护定值计算的重要性，并给出继电保护定值计算和管理过程中的几点注意事项。
继电保护；定值计算；等效电路图
电力系统的不断发展和安全稳定运行，给国民经济和社会发展带来了巨大动力和效益。但是，电力系统一旦发生自然或人为故障，如果不能及时有效控制，就会失去稳定运行，使电网瓦解，并造成大面积停电，给社会带来灾难性的后果。继电保护(包括安全自动装置)是保障电力设备安全和防止及限制电力系统长时间大面积停电的最基本、最重要、最有效的技术手段。许多实例表明，继电保护装置一旦不能正确动作，就会扩大事故，酿成严重后果。因此，加强继电保护的设计和整定计算，是保证电网安全稳定运行的重要工作。
定值计算是决定保护装置正确动作的关键环节，定值计算人员应具备高度的工作责任心，树立全局观念和整体观念，整定计算工作应严格遵守整定计算基本原则：局部服从整体；下级服从上级；局部问题自行消化；尽可能地照顾地区电网和下一级电网的需求；保证重要用户供电；满足继电保护和安全自动装置可靠性、选择性、灵敏性、速动性的要求，在不满足时应合理取舍。
定值计算应具备准确无误的计算资料，这是进行定值计算的前提，包括：一、二次图纸；所带变压器、电容器、消弧线圈、电抗器等铭牌数据和厂家说明书；电压互感器、电流互感器变比和试验报告；实测线路参数或理论计算参数；保护装置、技术说明书、现场保护装置打印清单等。本文以垦利石化炼油厂110kV总降变电站和35kV区域变电站继电保护定值计算整定过程为例进行说明。
1 电力系统构成
垦利石化炼油厂电源来自电网一回110kV进线，厂里自备发电厂一座，装机容量为2×15MVA，输出电压10kV。厂内现有110kV变电站一座，35kV变电站3座。电压等级有110kV、35kV、10kV、6kV、0.38kV。主要用电设备为泵类设备和通风机设备，电压等级集中在10kV、6kV、0.38kV。
2.1 110kV变电站
图1 110kV变电站画面
炼油厂110kV变电站是炼油厂与供电公司供用电交界处，担负着全厂电力供应，又是和供电公司计量结算处。该变电站安装两台110kV/35kV/10kV三绕组主变压器，容量分别为50MVA和30MVA。一回110kV电缆进线，经GIS组合设备T型接线进入两台主变压器输入端。变压器35kV出线分别经电缆埋地引向炼油变电站，区域变电站和丁二烯变电站。10kV出线经单母分段接线引向销售公司10kV变电站。自备发电厂10kV出线接入主变压器10kV侧。
110kV变电站35kV出线联接两端母线，单母分段运行。分断处经分段断路器联接。经电缆分别引向炼油变电站和丁二烯变电站。
炼油厂10kV线路由三部分构成：主变压器10kV侧；35kV/10kV变压器。10kV侧均是单母分段运行。惠能热电两路10kV进线接在主变压器10kV侧，可根据负荷情况向35kV侧甚至110kV侧供电。图1是炼油厂110kV变电站监控画面：
2.2 35kV区域变电站
35kV区域变电站主要负责160万吨DCC项目电力供应。主变压器为两台35kV/10kV油浸电力变压器，容量为25MVA。主要配电柜有35kV母联柜，主风机变压器出线柜，10kV母联柜，10kV联合一出线柜，余热锅炉发电馈出柜，电容器柜，所用变压器柜，冷却风机柜，循环水泵出线柜等。其中主风机设备是该变电站最大用电负荷，由14000kVA异步电动机拖动主风机运行，主风机是由陕西鼓风机厂提供的10847kVA轴流压缩机。图2为35kV母线接线图：
图2 35kV母线接线图
3 保护定值计算
3.1 35kV侧定值计算
由于110kV侧受电力公司调度，所以110kV侧仅设置对变压器起保护作用的油温保护和瓦斯保护。35kV侧投入电流Ⅰ段保护，电流Ⅱ段保护，电流Ⅲ段保护。电流段保护为无时限电流速断保护；电流Ⅱ段保护为定时限电流速断保护；电流Ⅲ段保护为过负荷保护[1]。
(1)电流Ⅰ段保护定值计算[2-3]：
1#主变压器：
三相三绕组电力变压器每个绕组的电抗百分值计算如下：
换算为标幺值为：
电力系统的电抗：
发电机的电抗：
绘制等效电路图如图3所示(标幺值)：
短路电流为：
根据短路电流值，无时限电流速断保护：
定值取4.2，t=0s。
图3 等效电路图
(2)电流Ⅱ段保护定值(定时限电流速断)：
(3)电流Ⅲ段保护定值(过电流保护)：
3.2 10kV侧电容器定值计算
下面对35kV区域变电站10kV侧补偿电容器柜和10kV电动机做定值计算：
1#，2#电容器柜电容型号为HTVQ-12/6000-4，6000Kvar，额定电流 ，CT变比为400:1，保护设备型号为STS361C。
(1)过电流保护:
定值取1.4，t=0.2s
(2)过负荷保护:
定值取1.05，t=0.7s
3.3 10kV侧电动机定值计算
10kV侧有四台冷却塔专用风机柜，电动机型号为YBXn4002-4W，功率200kw。额定电流14.4A，CT变比为75/1，保护设备为STS362M.
根据电机额定功率知，电机需装设电流速断保护及过负荷保护。
(1)电流速断保护定值：
定值取2.5， t=0.5s
(2)过负荷保护：
4 结束语
定值计算需要整体考虑整个供配电系统的结构、设备选择和保护配置，在实际计算过程中又涉及到许多经验值，不同人员计算出来的定值可能不同。保护定值在理论计算完毕后，必须经过现场实际运行的检验才能最终确定，并且随着系统参数的变化及时修改。
在实际定值计算过程中，由于系统接线、设备选型和人员情况的不同，整定计算和系统运行容易发生以下错误，希望有关人员在应用中给予重视：
(1)整定人员没有参加有关继电保护配置、设计审查和设备选型等工作，对设计本身缺陷无法弥补。
(2)整定计算人员对于新装置的内容、含义和二次回路不清楚，没有很好的掌握，以致定值内容出错。
(3)下级定值没有与上级定值接口，上下级单位没有及时配合，使保护定值失去配合关系。
(4)线路运行方式改变或更换变压器没有及时修改系统阻抗，使定值计算出现偏差。
[1] 全国量度继电器和保护设备标准化技术委员会静态继电保护装置分标准化技术委员会.GB/T14285-2006继电保护和安全自动装置技术规程[S]. 北京: 中国标准出版社, 2006.
[2] 任元会.工业与民用配电设计手册[M].3版.北京:中国电力出版社，2005.
[3] 弋东方.电力工程电气设计手册(电气一次部分)[M].北京：中国电力出版社，1989.
(本文文献格式：和红梅，孙晓晖.继电保护的定值计算[J].山东化工，2016，45(12)：120-122，125.)
2016-04-21
河北省科技厅科技类指导项目，项目编号Z2015100
和红梅(1983—)，女，硕士，实验师，研究方向：控制理论与控制工程。
TP271
A
1008-021X(2016)12-0120-03
