母線限流串聯(lián)電抗器對(duì)二次保護(hù)影響及解決方法

      摘 要：母線限流串聯(lián)電抗器有效限制了從非故障段母線流向故障段母線的短路電流，減小了短路電流對(duì)電氣設(shè)備的損壞，但是卻給二次保護(hù)方面帶來了不利的影響。分析出對(duì)二次保護(hù)方面的影響，尋找解決的辦法。

　　關(guān)鍵詞：母線限流串聯(lián)電抗器；短路電流；靈敏系數(shù)；復(fù)合電壓閉鎖過流保護(hù)
　　
      一、前 言
　　在兩段母線間加裝限流電抗器的方法，增大了電源點(diǎn)到短路點(diǎn)之間的等效電抗，從而有效地限制了從非故障段母線流向故障段母線的短路電流，提高非故障段母線的殘余電壓，將短路電流降低至設(shè)備允許的數(shù)值，減小了對(duì)電氣設(shè)備的損害。
　　
      我局110kV官家山變電站低壓側(cè)為6.3kV電壓等級(jí)，故障時(shí)短路電流非常大，為避免在故障時(shí)對(duì)非故障段母線上電氣設(shè)備的損害，建站時(shí)在6kV一、二段母線間加裝了母線限流串聯(lián)電抗器。這對(duì)一次設(shè)備是一個(gè)很好的保護(hù)辦法，但卻給二次保護(hù)方面帶來了不利的影響。
　　
　　二、母線限流串聯(lián)電抗器對(duì)二次保護(hù)方面的影響
　　右圖為官家山變電站站內(nèi)阻抗圖（Sj＝100kVA，Ij＝502A、9160A，Uj＝115kV、6.3kV）6kV限流電抗器數(shù)據(jù)：Ie＝1000A Ue＝6kVUk％＝6％經(jīng)計(jì)算6kV母線故障時(shí)的最小短路電流列表如下（表1）計(jì)算＃1、2主變110kV及6kV側(cè)復(fù)合電壓閉鎖過流保護(hù)在6kV母線故障時(shí)的靈敏系數(shù)，現(xiàn)＃1、2主變110kV及6kV側(cè)過流保護(hù)定值；＃1主變：110kV過流294A，2.4S；6kV過流3420A，1.5S跳6kV母聯(lián)，1.8S跳本側(cè)；＃1主變：110kV過流468A，2.4S；6kV過流4200A，1.5S跳6kV母聯(lián)，1.8S跳本側(cè)；經(jīng)計(jì)算6kV母線故障時(shí)主變壓器110kV及6kV復(fù)合電壓閉鎖過流保護(hù)的靈敏系數(shù)列表如下（表2）。

　　顯然，由于受6kV母線限流串聯(lián)電抗器的影響，6kV某段母線故障時(shí)，非故障母線所接主變流過的短路電流較小，主變110kV側(cè)過流保護(hù)靈敏系數(shù)達(dá)不到規(guī)程規(guī)定的要求（近后備保護(hù)，電流、電壓元件靈敏系數(shù)為1.3），不能做為6kV側(cè)母線的近后備保護(hù)。此時(shí)若6kV某段母線故障，6kV側(cè)母聯(lián)斷路器和非故障母線上的主變6kV側(cè)斷路器同時(shí)拒動(dòng)時(shí)， 該主變110kV側(cè)斷路器可能拒動(dòng)，故障電源無法切除，非常大的短路電流將會(huì)造成變壓器等電氣設(shè)備的損壞�；蛟斐墒鹿蕯U(kuò)大，越級(jí)至110kV系統(tǒng)斷路器動(dòng)作跳閘。

      三、母線限流串聯(lián)電抗器對(duì)二次保護(hù)方面的解決方法
　　1、解決方法一
　　拆除6kV母線限流串聯(lián)電抗器。很顯然，拆除限流電抗器后，當(dāng)6kV任意一段母線故障時(shí)，兩臺(tái)主變的110kV側(cè)過流保護(hù)的靈敏讀均達(dá)到要求，可以很好的做為6kV母線的后備保護(hù)。
　　
      目前官家山變電站6kV的斷路器開斷電流僅有31.5kA、40kA兩種。 6kV母線故障時(shí)的最大短路電流：＃1主變單獨(dú)運(yùn)行為14.43kA；＃2主變單獨(dú)運(yùn)行為19.92kA；＃1、2主變并列運(yùn)行為41.96kA。兩臺(tái)主變壓器并列運(yùn)行時(shí)，短路電流已經(jīng)大于6kV斷路器所能承受的最大短路電流，對(duì)電氣設(shè)備的損壞將是不可避免的。而主變單臺(tái)運(yùn)行時(shí)短路電流比較小，但是官家山變電站的最大負(fù)荷有50MW多，只一臺(tái)變壓器供電是滿足不了負(fù)荷要求。
　　
      從表2中可以看出，某段6kV母線故障時(shí)，接于本段母線上的主變壓器110kV側(cè)過流保護(hù)的靈敏系數(shù)已滿足要求，則可以考慮兩臺(tái)變壓器分裂運(yùn)行，將35kV及6kV母聯(lián)斷路器斷開。此方法等于是把6kV母線限流串聯(lián)電抗器拆除。這樣既解決了因6kV母線限流串聯(lián)電抗器的影響使主變壓器110kV側(cè)過流保護(hù)靈敏度不滿足要求的問題，也使6kV母線故障時(shí)6kV母線上的最大短路電流比較小，6kV側(cè)的電氣設(shè)備能夠承受。可是主變壓器長期分裂運(yùn)行，對(duì)運(yùn)行的可靠性不利，一旦任何一臺(tái)變壓器故障，要經(jīng)過倒閘操作才能將故障變壓器所供負(fù)荷轉(zhuǎn)移到非故障變壓器供電，這樣延長了用戶的停電時(shí)間，兩臺(tái)變壓器就起不到互為備用的作用。此方法不宜長期使用。
　　
　　2、解決方法二
　　按照保護(hù)定值滿足靈敏系數(shù)要求（靈敏系數(shù)為1.3）來重新計(jì)算110kV側(cè)復(fù)合電壓閉鎖過流保護(hù)定值。＃1主變（額定31.5MVA）Idz＝234.04 / 1.3＝180A，則110kV側(cè)負(fù)荷電流按128A控制（即24.38MVA）。＃2主變（額定50MVA） Idz＝304.94 / 1.3＝234.56A，則110kV側(cè)負(fù)荷電流按166A控制（即31.62MVA）
　　
      顯然，這種方法大大限制了變壓器的供電容量，在實(shí)際運(yùn)行中比較難于實(shí)現(xiàn)和控制。所以此方法也不可行。
　　
　　3、解決方法三
　　6kV側(cè)過流保護(hù)再增加一個(gè)跳主變?nèi)齻?cè)斷路器的時(shí)間段。6kV某段母線故障時(shí)，如果6kV側(cè)母聯(lián)斷路器和接于非故障母線上的主變6kV側(cè)斷路器同時(shí)拒動(dòng)， 該主變110kV側(cè)過流保護(hù)因靈敏度不夠可能會(huì)拒動(dòng)不將110kV側(cè)斷路器跳開。這時(shí)假如該主變壓器6kV側(cè)過流保護(hù)多有一個(gè)時(shí)限動(dòng)作跳主變?nèi)齻?cè)斷路器，則該主變壓器110kV斷路器就會(huì)跳開，阻斷了故障電源。此動(dòng)作跳閘時(shí)間應(yīng)大于6kV側(cè)過流跳主變6kV側(cè)斷路器的時(shí)間，而小于110kV側(cè)過流保護(hù)跳主變?nèi)齻?cè)斷路器的時(shí)間，則取2.1S。
　　
      此方法尤其對(duì)于＃1主變來說更重要，因?yàn)槟妇�限流串聯(lián)電抗器接于6kV一段母線上，假如故障出現(xiàn)在6kV母聯(lián)斷路器與串聯(lián)電抗器之間，只要發(fā)生＃1主變6kV側(cè)斷路器拒動(dòng)的情況，就會(huì)出現(xiàn)＃1主變110kV側(cè)過流保護(hù)不能將110kV斷路器跳閘的現(xiàn)象。
　　
　　四、結(jié) 論
　　因此，6kV側(cè)過流保護(hù)動(dòng)作跳閘時(shí)間再增加一個(gè)跳主變?nèi)齻?cè)斷路器時(shí)間的方法，是目前解決6kV母線限流串聯(lián)電抗器對(duì)二次保護(hù)影響的最好方法，也可以使6kV母線限流串聯(lián)電抗器發(fā)揮它的作用。