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1背景概述

大壩寺主變電所為重慶軌道交通十號線供電電源,該所位于中央公園東站附近,其110kV側采用內橋接線方式。正常運行時,主變電所兩臺110/35kV主變壓器分列運行。35kV側采用單母線分段接線方式,饋出35kV電源給沿線牽引和降壓變電所及站內設備供電,主接線圖如圖1所示。該主變電所35kV饋線開關柜均為SF₆氣體絕緣柜,其中35kV配電變配置的電流互感器保護和測量兩組參數分別為5P30級、1000/1A、5VA和0.5級、100/1A、5VA。配電變壓器參數為:SC11-160/35型,35±2×2.5%/0.4kV,U_k%=6;D,yn11。35kV配電變回路配置主保護速斷保護、后備過流保護。目前該主變電所已投入運行。

2存在問題及分析

大壩寺主變電所35kV開關柜采用上海施耐德電氣自動化有限公司的繼電保護裝置,已配置的35kV配電變回路速斷保護、過流保護均無法整定,原因為大壩寺主變電所35kV配電變開關柜回路電流互感器(5P30級、1000/1A、5VA）變比選擇過大。具體無法整定的分析過程如下:

(1）過流I段保護裝置整定分析:按躲過配電變壓器低壓側故障整定I₂=K_k ×I_e/K_f 其中K_k=1.5。

選擇5P30級、1000/1A、5VA電流互感器繞組時,按0.4kV母線發生短路故障,計算出35kV配電變高壓側(35kV）短路電流為42.2A:電流互感器二次側為42.2mA,35kV配電變回路過流I段保護按1.5倍短路電流整定:1.5×42.2=63.3mA:保護裝置最小動作電流為80mA,故35kV過流I段保護裝置定值無法設置。

（2）過流Ⅱ段保護裝置整定分析:按躲過配電變壓器額定電流整定I₂=K_k ×I_e/K_f ,其中K_k=1.3,K_f=1。

根據35kV配電變壓器160kVA計算出35kV側回路額定電流為2.64A:選擇5P30級、1000/1A、5VA電流互感器繞組時,電流互感器二次側電流為2.64mA:35kV配電變回路過流Ⅱ段保護按1.3倍額定電流整定:1.3×2.64=3.432mA:而保護裝置最小動作電流為80mA,故35kV過流Ⅱ段保護定值無法設置。

因此當有故障發生時,將無法保證設備安全,甚至可能引起主變所35kV側進線斷路器跳閘,造成其供電范圍內的正線各車站停電,嚴重影響運行安全。

3處理方案

大壩寺主變所中的35kV開關柜選用SF₆氣體絕緣柜,電流互感器密封在SF₆氣室內,現場更換電流互感器困難,施工難度大,改造費用高,且會對運營造成影響。經綜合考慮,采用一組三相5P30級、50/1A、5VA穿心式電流互感器安裝于電纜夾層,可實現配電變回路保護。重新驗算如下:

（1）過流I段保護:按躲過配電變低壓側故障整定I₁=K_k×_Ikmax⁽³⁾，其中Kk=1.5。

按0.4kV母線發生短路故障,計算出35kV配電變低壓側(0.4kV）短路電流為42.2A,選擇變比為50/1A的電流互感器時,折算到二次側電流為844mA,35kV配電變回路過流I段保護按1.5倍短路電流整定:1.5×844=1266mA,故35kV過流I段保護裝置定值可以整定。

（2）過流Ⅱ段保護:按躲過配電變壓器額定電流整定I₂=K_k ×I_e/K_f,其中K_k=1.3,K_f=1。

由35 kV配電變壓器160 kVA計算出35 kV側額定電流 為2.64 A:選擇變比為50/1 A的電流互感器時 ,折算到二次側電流為52.8mA ,按I₂=K_k ×I_e/K_f = 1.3×52.8/1=68.64 mA< 80mA ,過流Ⅱ段保護定值無法設置。

但《電流互感器和電壓互感器選擇及計算規程》(DL/T866—2815）8.2.1規定:"電流互感器額定一次電流宜按回路最大負荷電流選擇。考慮到變壓器過負荷能力,變壓器回路可取1.5倍變壓器額定電流。"

大壩寺主變電所的配電變壓器過載曲線(由廠家提供）如圖2所示。

若考慮到35kV配電變及相關電纜的過負載能力,35kV配電變壓器回路過流Ⅱ段保護裝置定值電流按額定電流的1.5倍選擇,即1.5×2.64=3.96A。折算二次側電流為79.2mA,按1.3倍額定電流整定:1.3×79.2=102.96)mA>80mA,因此35kV過流Ⅱ段保護定值可以整定,在達到設置定值時保護裝置動作,使設備不致損壞。

（3）準確限值電流:K_alf×l_n=30x50=1500A<6240A(35kV母線三相短路電流6.24kA）,不滿足要求。《電流互感器和電壓互感器選擇及計算規程》DL/T866—2015）8.2.5規定:"當3kV～35kV系統電流互感器最大限值電流小于最大系統短路電流時,互感器準確限值電流宜按大于保護最大動作電流整定值2倍選擇。"按102.96×2=205.92mA,折算到一次側為l8.3m<58m,滿足要求。

圖2  變壓器過載曲線

4結語

通過分析發現,在35kV配電變開關柜外電纜出線處安裝一組變比為58/lm的穿心式電流互感器能夠滿足保護設置要求,該方案簡單可靠、改造費用低、停電作業時間短,對運營基本無影響。因此,在處理實際問題時,只有從技術方案、可操作性及經濟性等方面加以全面考慮,提出合理的整改方案,才能更好地保障設備運營安全。