1、380VPC 电源进线开关定值整定摘要：针对低压变 380V PC 段采用分叉式接线的特点，阐述了电源进线开关的保护整定计算原则，并对母线近段和负荷侧单相接地短路电流进线计算，提出了通过智能 PC 保护测控装置来实现单相接地保护，从而保护 PC 母线的全长并延伸到大功率负荷电缆的末端，实现双分支 PC 继电保护的选择性。0 引言某电厂主厂房低压公用变和#1、#2 机低压工作变，Dyn11 型容量1600KVA，各接带两段 380VPC 母线，采用分叉式接线，即 2 段 PC 分支母线由 1台变压器供电，互为备用且有热控联锁的两套辅机分接在 2 段 PC 母线上。其中，380VPC 段进线开关采
2、用施耐德 MT32H1/3P 低压开关，配置 MIC5.0A 控制保护单元，只有短延时和长延时保护功能，未配置单相接地或零序保护。380V 进线开关面板配置广州智光 202L 测控装置，采集电流、电压、电度等遥测量，不实行保护控制。低压变系统供电级数多，对继电保护定值配合和时限级差提出严格要求，并且，有必要在两条分叉供电的 PC 母线电源进线开关配置单相接地保护。380VPC 段进线开关整定计算必须建立在6KV 保护整定计算书的基础上，选择性与速动性必须作为保护整定的首要因素。1.长延时保护1.1.保护定值 Ir长延时保护可防止相线或中性点电缆过载，动作电流按照额定工作电流的1.2 倍整定。
3、nNN1.22309.4.I/20.43INLrI式中，I N=3200A，为脱扣器额定电流INL=2309.4A，为低压变低压侧双分支 PC 额定电流1.2.动作时限 Tr1.2.1.长延时保护时限按躲过母线所带电动机自起动时间整定：，2261.(.3)0NLrNLII按6KV 保护整定计算书自启动系数的整定表，低厂变综合启动系数 Kss= =2.32.1380%()4SNKstMSU 21380.()50.694式中, Uk低厂变短路阻抗通用计算取 10SN变压器额定容量SS 参加自启动电动机的总容量，经验值取变压器额定容量 90%的60%作为启动容量。Kst.M电动机启动电流倍数，取 5
4、 倍。母线负荷的自启动系数 Kss =2.3，启动时间取 20 秒，得出：Tr 2.1s1.2.2.为保证保护选择性，PC 段进线开关长延时保护 6Ir相应的动作延时，应可靠大于 PC 段进线开关和下级 MCC 馈线开关短延时保护动作时间，施耐德MT 开关短延时最大动作时限为 0.4 秒，取安全时间级差 0.3 秒，最后热累积时间为 0.71.0 秒。施耐德 MT 开关 MIC5.0A、6.0A 脱扣曲线：长延时保护遵循热记忆原理，电流平方乘以时间为电缆内的热功率。低压工作变短路电压为 8%，则 IK可达 12.5INL，于是满足，得出：22 261.(0.71)(.5)(0.71)NLr N
5、LITI Tr 2.13s1.2.3.整定结果PC 段长延时动作时限需联合满足以上两条件，并与 MIC5.0A 模块整定相匹配。最终，取长延时保护定值 Ir=In0.5，动作时限 Tr =4s。2.短延时保护2.1动作定值 ISD短延时保护可防止配电系统阻抗短路包含金属性短路，跳闸延时须保证断路器的上、下级级联配合，即低压变低侧开关短延时跳闸时不能扩大至高侧开关过流保护，短延时保护动作电流与低厂变高压侧过电流保护配合整定。 116.354078A0.42NHsdOPCUIIK式中，K CO为配合系数，取 1.2UNH=6.3KV，为低厂变高压侧额定电压IOP=540A，为低厂变高压侧过电流保护
6、一次动作电流2.2动作时限 TSD，与低厂变高压侧过流保护动作时限和下一级电机及 MCC 母线开关短延时时限相配合，短延时保护与 MIC5.0A 模块整定相匹配，因 I2t 置于 ON 时在 10Ir才执行设定的短延时时限，所以反时限应关闭，参照 MIC5.0A 脱扣曲线，取定时限曲线最大整定动作时间 0.4 秒。2.3. 整定结果最终，短延时保护定值 ISD=Ir5，动作时限 Tr =0.4s，I 2t 置于 OFF。3.瞬时保护瞬时保护可防止配电系统金属性短路。PC 段下级负载的塑壳开关均配置热磁脱扣器或二次速断过流保护，各 MCC 馈线开关短延时保护与 PC 段进线开关也有上、下级级联配
7、合关系。所以，为防止越级跳闸，保证下级负载、各 MCC 馈线开关所有保护的选择性，低厂变 380VPC 段进线开关与各 MCC 馈线开关的瞬时保护必须关闭。4.接地保护接地保护是 380VPC 母线单相接地的主要保护，也是 PC 段负荷侧空气开关拒动的后备保护，但主厂房 PC 段进线开关控制保护单元 MIC5.0A 未配置单相接地或零序保护。主厂房低压工作变和低压公用变高压侧过流保护，仅能保护到低压侧母线末端单相接地故障，而不能保护到负荷侧未单独装设接地保护（以相间保护兼作单相接地保护）的电机。380VPC 母线末端发生单相接地故障，或母线负荷侧大功率电机单相接地保护拒动，可能会引起变压器高压
8、侧过流保护，两条分叉供电的 PC 母线全部跳闸，EH 油泵、定冷水泵等一类负荷失电，引起机组非停。按照 DL/T 5153-2002火力发电厂厂用电设计技术规定9.5.1 条 “利用高压侧的过电流保护，兼做低压侧的单相接地保护，保护装置宜采用两相三继电器接线。当变压器低压侧有分支时，利用分支上的三相电流互感器构成零序滤过器回路，保护装置可由反时限电流继电器组成，动作于与本分支断路器”。所以，为保证 380VPC 段进线开关保护的选择性与速动性，低压工作变有必要在两条分叉供电的 PC 母线电源进线开关配置单相接地保护。 4.1.低压工作变 380V 母线单相接地短路电流计算380V 系统短路点离
9、发电机较远，可认为所有元件的负序阻抗等于正序阻抗，即等于相阻抗，而零序阻抗与正序、负序阻抗不同，必须单独分计算，对于故障机率较高的单相接地短路，按相保阻抗进行计算。4.1.1.高压系统阻抗高压系统到变压器的电缆阻抗对低压侧单相接地短路分析影响很小，将高压电缆部分的阻抗归算到高压系统阻抗中。已知 6KV 工作电源进线断路器额定开断电流 40KA，则系统短路容量 Sed=1.732*40*6300=436.464MVAm22ed0.380.384S46psUZ1=1对于 TN 接地系统，归算到变压器低压侧的高压系统的相保电阻和相保电抗分别为Rphp.s =2/30.1Zs，X php.s =2/3
10、0.995Zs。式中 Up低压系统标称电压，kAZs归算到变压器低压侧的高压系统阻抗，m4.1.2.低压干式变压器阻抗低压工作变接线形式为 D，yn11，容量 1600KVA，75绝缘耐热等级下的负载损耗 10240W。相保电阻和相保电抗分别为 Rphp.T =RT，Z php.T =ZTm2233104.810.5766deTPURSm2 42210(.80.647.191edRTX22%)式中 Pd变压器额定负载的短路损耗，WU e变压器低压侧绕组额定线电压，kVS e变压器额定容量，kVAU d%变压器阻抗电压百分值UR%变压器电阻电压百分值4.1.3.低压母线阻抗低压 380V 母线
11、TMY-32(10120)+10120 平行竖放，母线间距 350mm，中性线距边母线 200 mm，前后排盘柜由 4m 过桥母线柜顶跨接，母线长度按50.8+4=8m 计算。按工业与民用配电设计手册第三版表 4-24，380V 母线单位长度阻抗值：相线电阻 R=0.012，相保电阻 R php=R+Rp=0.05，相线电抗 X=0.181，相保电抗 X php =0.366。对于单相接地短路，母线的相保电阻和相保电抗分别为：相保电阻 Rphp.M =0.058=0.4 m相保电抗 Xphp.M =0.3668=2.928 m4.1.4.380V 母线单相接地短路电流网络变换归算时不考虑回路总
12、阻抗 10以下元件，忽略电弧电阻、导线连接和开关电器的接触电阻，使短路电流值偏于安全，低压元件阻抗计算值：阻抗名称（m） 系统 S 变压器 T 母线 M相电阻 R 0.0331 0.5776 0.096相电抗 X 0.3367 7.1969 1.448相保电阻 Rphp 0.0221 0.5776 0.4相保电抗 Xphp 0.2195 7.1969 2.688最小运行方式下，变压器低压侧母线末端单相接地稳态短路电流，即 380V母线单相接地故障短路电流周期分量： 22221.0/30 1.948kA()().97.8nphphUIdRXUn低压网络标称线电压Rphp短路电路的相保电阻Xphp
13、短路电路的相保电抗短路电路的相线保护线回路，保护线包括 PE 线和 PEN 线低压工作变额定电流 147A/2309.4A，高压侧过流保护定值 540A，1.3S，灵敏度校验：Km=2/321.9248/(6.3/0.4540)=(1392.052/3)/540=1.724.1.5.结论主厂房低压工作变的 380V 母线单相接地故障电流较大，用高压侧三相式过电流保护兼做低压侧中性点单相接地保护的灵敏度符合要求，但是，高压侧过流保护动作，变压器高联低会造成两条分叉供电的 PC 母线全部跳闸。4.2.380VPC 母线负荷侧单相接地短路电流计算4.2.1.引风机房暖风机，3KW，电缆 ZRC-YJ
14、Y22-0.6/1 34+12.5，长度204 米。开关 NS100H/3P TMD16，壳架电流 In=100A，热磁脱扣单元实现过载保护和短路保护，瞬时速断 Ir=12.8A，过载长延时 Ii=190A。 工业与民用配电设计手册2005 第三版表 4-25，R php =16.77m/m，X php =0.234m/m，电缆阻抗为 Rphp =3437.85m，X php =47.97m，单相接地短路电流计算为 64.3A12222.0/3064.3A41.87.ndphphUI4.2.2.蓄电池室轴流风机小开关，电缆 ZRC-YJY22-0.6/1 34，长度 76米，开关 NS100H
15、/3P TMD16，Ir=12.8A，Ii=190A。查表，R php =12.9m/m，X php =0.2m/m，电缆阻抗计算为 Rphp =980.4m，X php =15.2m，单相接地短路电流计算为 224.4A。4.2.3.渣库斗式提升机控制柜，功率 37KW,电缆 ZRC-FG22-0.6/1 325+116，长度 105 米。开关 NS100H/3P TMD100，Ir=80A，Ii=800A。查表，R php =2.699m/m ，X php =0.192m/m，电缆阻抗计算为 Rphp =293.395m，X php =20.16m，单相接地短路电流计算为 748.1A。4
16、.2.4.渣库链斗输送机控制柜，功率 45KW，电缆 ZRC-FG22-0.6/1 3X35+1X16，长度 91 米，开关 NS160H/3P STR22SE160，Ir=96A，Ii=960A。查表，R php =2.397m/m，X php =0.191m/m，电缆阻抗计算为 Rphp =218.127m，X php =17.381m，单相接地短路电流计算为 1005.4A。4.2.5.结论380V 负荷侧电缆末端或电动机入口处发生单相接地短路，短路电流数值大小跨度度很大，主要取决于电缆截面和距离长度，距离远小功率的电机单相接地时短路电流较小，而各负荷电源开关处发生单相接地时或大功率电机
17、电缆末端发生单相接地，短路电流很大。短延时保护和变压器高压侧过流保护不能保护到 380VPC 母线负荷侧未单独装设接地保护（以相间保护兼作单相接地保护）的电机，短延时保护定值较大，整定在 In 几倍数以上，主要保护相间短路，在同时需要单相接地和短路延时及上下极选择性配合的场所，很难做到两者兼顾。4.3.380VPC 母线电源进线开关单相接地保护的配置方案低厂变 380VPC 段电源进线开关装设有广州智光 202L 智能 PC 保护测控装置，可用 202L 来实现分支 PC 段进线开关接地保护。低厂变双分支 380VPC 段电源进线开关 MT32H1/3P，CT 为 3BH-0.66/120，变
18、比 4000/1A，利用分支上的三相电流互感器构成零序滤过器回路，CT 同一参数和厂家，饱和特性相同，能最大限度的减小不平衡电流。380V PC 段电源进线开关单相接地保护整定原则：4.3.1.按躲过正常运行时最大不平衡负荷电流整定，此电流一般不应超过低压线圈额定电流的 25。 2309.4(0.25)1.56.1AdzKebII式中：K k为可靠系数，取 1.2；I e.b=2309.4A，为双分支 PC 额定电流4.3.2.按躲过 PC 母线上未单独装设接地保护的最大容量电动机相间保护的动作电流整定，保护装置与相间保护兼作接地保护的最大容量电动机配合，渣库链斗输送机 Ii=900A。1.2
19、9018AdzKphiII式中：K K可靠系数，取 1.2；K ph配合系数，取 1.1比较计算结果取大值，折算到二次侧，I dz.j=1188/（4000/1）=0.297A4.3.3.动作时限与 PC 母线电源进线短延时保护时限相配合；与 PC 母线上电动机之空气开关动作时间相配合；与 PC 母线上馈线及负荷开关零序保护动作时间相配合。T0=T0sd+t=0.4+0.2=0.6s。4.3.4.灵敏度校验：Km=21924.8/1267.2=17.3，满足要求。最终，在主厂房低压工作变 380VPC 母线电源进线开关配置单相接地保护，二次侧整定结果为：Idz.j=0.3A, Tdz.j=0.6s。4.3.5.结论低厂变 380VPC 段电源进线开关装设有单相接地或零序保护，可以保护到低厂变低压侧 PC 母线的末端，以及大功率负荷电缆线路的末端，实现双分支 PC继电保护的选择性。
