母线限流串联电抗器对二次保护影响及解决方法

      摘 要：母线限流串联电抗器有效限制了从非故障段母线流向故障段母线的短路电流，减小了短路电流对电气设备的损坏，但是却给二次保护方面带来了不利的影响。分析出对二次保护方面的影响，寻找解决的办法。

　　关键词：母线限流串联电抗器；短路电流；灵敏系数；复合电压闭锁过流保护
　　
      一、前 言
　　在两段母线间加装限流电抗器的方法，增大了电源点到短路点之间的等效电抗，从而有效地限制了从非故障段母线流向故障段母线的短路电流，提高非故障段母线的残余电压，将短路电流降低至设备允许的数值，减小了对电气设备的损害。
　　
      我局110kV官家山变电站低压侧为6.3kV电压等级，故障时短路电流非常大，为避免在故障时对非故障段母线上电气设备的损害，建站时在6kV一、二段母线间加装了母线限流串联电抗器。这对一次设备是一个很好的保护办法，但却给二次保护方面带来了不利的影响。
　　
　　二、母线限流串联电抗器对二次保护方面的影响
　　右图为官家山变电站站内阻抗图（Sj＝100kVA，Ij＝502A、9160A，Uj＝115kV、6.3kV）6kV限流电抗器数据：Ie＝1000A Ue＝6kVUk％＝6％经计算6kV母线故障时的最小短路电流列表如下（表1）计算＃1、2主变110kV及6kV侧复合电压闭锁过流保护在6kV母线故障时的灵敏系数，现＃1、2主变110kV及6kV侧过流保护定值；＃1主变：110kV过流294A，2.4S；6kV过流3420A，1.5S跳6kV母联，1.8S跳本侧；＃1主变：110kV过流468A，2.4S；6kV过流4200A，1.5S跳6kV母联，1.8S跳本侧；经计算6kV母线故障时主变压器110kV及6kV复合电压闭锁过流保护的灵敏系数列表如下（表2）。

　　显然，由于受6kV母线限流串联电抗器的影响，6kV某段母线故障时，非故障母线所接主变流过的短路电流较小，主变110kV侧过流保护灵敏系数达不到规程规定的要求（近后备保护，电流、电压元件灵敏系数为1.3），不能做为6kV侧母线的近后备保护。此时若6kV某段母线故障，6kV侧母联断路器和非故障母线上的主变6kV侧断路器同时拒动时， 该主变110kV侧断路器可能拒动，故障电源无法切除，非常大的短路电流将会造成变压器等电气设备的损坏。或造成事故扩大，越级至110kV系统断路器动作跳闸。

      三、母线限流串联电抗器对二次保护方面的解决方法
　　1、解决方法一
　　拆除6kV母线限流串联电抗器。很显然，拆除限流电抗器后，当6kV任意一段母线故障时，两台主变的110kV侧过流保护的灵敏读均达到要求，可以很好的做为6kV母线的后备保护。
　　
      目前官家山变电站6kV的断路器开断电流仅有31.5kA、40kA两种。 6kV母线故障时的最大短路电流：＃1主变单独运行为14.43kA；＃2主变单独运行为19.92kA；＃1、2主变并列运行为41.96kA。两台主变压器并列运行时，短路电流已经大于6kV断路器所能承受的最大短路电流，对电气设备的损坏将是不可避免的。而主变单台运行时短路电流比较小，但是官家山变电站的最大负荷有50MW多，只一台变压器供电是满足不了负荷要求。
　　
      从表2中可以看出，某段6kV母线故障时，接于本段母线上的主变压器110kV侧过流保护的灵敏系数已满足要求，则可以考虑两台变压器分裂运行，将35kV及6kV母联断路器断开。此方法等于是把6kV母线限流串联电抗器拆除。这样既解决了因6kV母线限流串联电抗器的影响使主变压器110kV侧过流保护灵敏度不满足要求的问题，也使6kV母线故障时6kV母线上的最大短路电流比较小，6kV侧的电气设备能够承受。可是主变压器长期分裂运行，对运行的可靠性不利，一旦任何一台变压器故障，要经过倒闸操作才能将故障变压器所供负荷转移到非故障变压器供电，这样延长了用户的停电时间，两台变压器就起不到互为备用的作用。此方法不宜长期使用。
　　
　　2、解决方法二
　　按照保护定值满足灵敏系数要求（灵敏系数为1.3）来重新计算110kV侧复合电压闭锁过流保护定值。＃1主变（额定31.5MVA）Idz＝234.04 / 1.3＝180A，则110kV侧负荷电流按128A控制（即24.38MVA）。＃2主变（额定50MVA） Idz＝304.94 / 1.3＝234.56A，则110kV侧负荷电流按166A控制（即31.62MVA）
　　
      显然，这种方法大大限制了变压器的供电容量，在实际运行中比较难于实现和控制。所以此方法也不可行。
　　
　　3、解决方法三
　　6kV侧过流保护再增加一个跳主变三侧断路器的时间段。6kV某段母线故障时，如果6kV侧母联断路器和接于非故障母线上的主变6kV侧断路器同时拒动， 该主变110kV侧过流保护因灵敏度不够可能会拒动不将110kV侧断路器跳开。这时假如该主变压器6kV侧过流保护多有一个时限动作跳主变三侧断路器，则该主变压器110kV断路器就会跳开，阻断了故障电源。此动作跳闸时间应大于6kV侧过流跳主变6kV侧断路器的时间，而小于110kV侧过流保护跳主变三侧断路器的时间，则取2.1S。
　　
      此方法尤其对于＃1主变来说更重要，因为母线限流串联电抗器接于6kV一段母线上，假如故障出现在6kV母联断路器与串联电抗器之间，只要发生＃1主变6kV侧断路器拒动的情况，就会出现＃1主变110kV侧过流保护不能将110kV断路器跳闸的现象。
　　
　　四、结 论
　　因此，6kV侧过流保护动作跳闸时间再增加一个跳主变三侧断路器时间的方法，是目前解决6kV母线限流串联电抗器对二次保护影响的最好方法，也可以使6kV母线限流串联电抗器发挥它的作用。