母線限流串聯電抗器對二次保護影響及解決方法

      摘 要：母線限流串聯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，減小了短路電流對電氣設備的損壞，但是卻給二次保護方面帶來了不利的影響。分析出對二次保護方面的影響，尋找解決的辦法。

　　關鍵詞：母線限流串聯電抗器；短路電流；靈敏系數；復合電壓閉鎖過流保護
　　
      一、前 言
　　在兩段母線間加裝限流電抗器的方法，增大了電源點到短路點之間的等效電抗，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備允許的數值，減小了對電氣設備的損害。
　　
      我局110kV官家山變電站低壓側為6.3kV電壓等級，故障時短路電流非常大，為避免在故障時對非故障段母線上電氣設備的損害，建站時在6kV一、二段母線間加裝了母線限流串聯電抗器。這對一次設備是一個很好的保護辦法，但卻給二次保護方面帶來了不利的影響。
　　
　　二、母線限流串聯電抗器對二次保護方面的影響
　　右圖為官家山變電站站內阻抗圖（Sj＝100kVA，Ij＝502A、9160A，Uj＝115kV、6.3kV）6kV限流電抗器數據：Ie＝1000A Ue＝6kVUk％＝6％經計算6kV母線故障時的最小短路電流列表如下（表1）計算＃1、2主變110kV及6kV側復合電壓閉鎖過流保護在6kV母線故障時的靈敏系數，現＃1、2主變110kV及6kV側過流保護定值；＃1主變：110kV過流294A，2.4S；6kV過流3420A，1.5S跳6kV母聯，1.8S跳本側；＃1主變：110kV過流468A，2.4S；6kV過流4200A，1.5S跳6kV母聯，1.8S跳本側；經計算6kV母線故障時主變壓器110kV及6kV復合電壓閉鎖過流保護的靈敏系數列表如下（表2）。

　　顯然，由于受6kV母線限流串聯電抗器的影響，6kV某段母線故障時，非故障母線所接主變流過的短路電流較小，主變110kV側過流保護靈敏系數達不到規程規定的要求（近后備保護，電流、電壓元件靈敏系數為1.3），不能做為6kV側母線的近后備保護。此時若6kV某段母線故障，6kV側母聯斷路器和非故障母線上的主變6kV側斷路器同時拒動時， 該主變110kV側斷路器可能拒動，故障電源無法切除，非常大的短路電流將會造成變壓器等電氣設備的損壞。或造成事故擴大，越級至110kV系統斷路器動作跳閘。

      三、母線限流串聯電抗器對二次保護方面的解決方法
　　1、解決方法一
　　拆除6kV母線限流串聯電抗器。很顯然，拆除限流電抗器后，當6kV任意一段母線故障時，兩臺主變的110kV側過流保護的靈敏讀均達到要求，可以很好的做為6kV母線的后備保護。
　　
      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母線故障時的最大短路電流：＃1主變單獨運行為14.43kA；＃2主變單獨運行為19.92kA；＃1、2主變并列運行為41.96kA。兩臺主變壓器并列運行時，短路電流已經大于6kV斷路器所能承受的最大短路電流，對電氣設備的損壞將是不可避免的。而主變單臺運行時短路電流比較小，但是官家山變電站的最大負荷有50MW多，只一臺變壓器供電是滿足不了負荷要求。
　　
      從表2中可以看出，某段6kV母線故障時，接于本段母線上的主變壓器110kV側過流保護的靈敏系數已滿足要求，則可以考慮兩臺變壓器分裂運行，將35kV及6kV母聯斷路器斷開。此方法等于是把6kV母線限流串聯電抗器拆除。這樣既解決了因6kV母線限流串聯電抗器的影響使主變壓器110kV側過流保護靈敏度不滿足要求的問題，也使6kV母線故障時6kV母線上的最大短路電流比較小，6kV側的電氣設備能夠承受。可是主變壓器長期分裂運行，對運行的可靠性不利，一旦任何一臺變壓器故障，要經過倒閘操作才能將故障變壓器所供負荷轉移到非故障變壓器供電，這樣延長了用戶的停電時間，兩臺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
　　按照保護定值滿足靈敏系數要求（靈敏系數為1.3）來重新計算110kV側復合電壓閉鎖過流保護定值。＃1主變（額定31.5MVA）Idz＝234.04 / 1.3＝180A，則110kV側負荷電流按128A控制（即24.38MVA）。＃2主變（額定50MVA） Idz＝304.94 / 1.3＝234.56A，則110kV側負荷電流按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，在實際運行中比較難于實現和控制。所以此方法也不可行。
　　
　　3、解決方法三
　　6kV側過流保護再增加一個跳主變三側斷路器的時間段。6kV某段母線故障時，如果6kV側母聯斷路器和接于非故障母線上的主變6kV側斷路器同時拒動， 該主變110kV側過流保護因靈敏度不夠可能會拒動不將110kV側斷路器跳開。這時假如該主變壓器6kV側過流保護多有一個時限動作跳主變三側斷路器，則該主變壓器110kV斷路器就會跳開，阻斷了故障電源。此動作跳閘時間應大于6kV側過流跳主變6kV側斷路器的時間，而小于110kV側過流保護跳主變三側斷路器的時間，則取2.1S。
　　
      此方法尤其對于＃1主變來說更重要，因為母線限流串聯電抗器接于6kV一段母線上，假如故障出現在6kV母聯斷路器與串聯電抗器之間，只要發生＃1主變6kV側斷路器拒動的情況，就會出現＃1主變110kV側過流保護不能將110kV斷路器跳閘的現象。
　　
　　四、結 論
　　因此，6kV側過流保護動作跳閘時間再增加一個跳主變三側斷路器時間的方法，是目前解決6kV母線限流串聯電抗器對二次保護影響的最好方法，也可以使6kV母線限流串聯電抗器發揮它的作用。