1背景概述

大坝寺主变电所为重庆轨道交通十号线供电电源,该所位于中央公园东站附近,其110kV侧采用内桥接线方式。正常运行时,主变电所两台110/35kV主变压器分列运行。35kV侧采用单母线分段接线方式,馈出35kV电源给沿线牵引和降压变电所及站内设备供电,主接线图如图1所示。该主变电所35kV馈线开关柜均为SF₆气体绝缘柜,其中35kV配电变配置的电流互感器保护和测量两组参数分别为5P30级、1000/1A、5VA和0.5级、100/1A、5VA。配电变压器参数为:SC11-160/35型,35±2×2.5%/0.4kV,U_k%=6;D,yn11。35kV配电变回路配置主保护速断保护、后备过流保护。目前该主变电所已投入运行。

2存在问题及分析

大坝寺主变电所35kV开关柜采用上海施耐德电气自动化有限公司的继电保护装置,已配置的35kV配电变回路速断保护、过流保护均无法整定,原因为大坝寺主变电所35kV配电变开关柜回路电流互感器(5P30级、1000/1A、5VA）变比选择过大。具体无法整定的分析过程如下:

(1）过流I段保护装置整定分析:按躲过配电变压器低压侧故障整定I₂=K_k ×I_e/K_f 其中K_k=1.5。

选择5P30级、1000/1A、5VA电流互感器绕组时,按0.4kV母线发生短路故障,计算出35kV配电变高压侧(35kV）短路电流为42.2A:电流互感器二次侧为42.2mA,35kV配电变回路过流I段保护按1.5倍短路电流整定:1.5×42.2=63.3mA:保护装置最小动作电流为80mA,故35kV过流I段保护装置定值无法设置。

（2）过流Ⅱ段保护装置整定分析:按躲过配电变压器额定电流整定I₂=K_k ×I_e/K_f ,其中K_k=1.3,K_f=1。

根据35kV配电变压器160kVA计算出35kV侧回路额定电流为2.64A:选择5P30级、1000/1A、5VA电流互感器绕组时,电流互感器二次侧电流为2.64mA:35kV配电变回路过流Ⅱ段保护按1.3倍额定电流整定:1.3×2.64=3.432mA:而保护装置最小动作电流为80mA,故35kV过流Ⅱ段保护定值无法设置。

因此当有故障发生时,将无法保证设备安全,甚至可能引起主变所35kV侧进线断路器跳闸,造成其供电范围内的正线各车站停电,严重影响运行安全。

3处理方案

大坝寺主变所中的35kV开关柜选用SF₆气体绝缘柜,电流互感器密封在SF₆气室内,现场更换电流互感器困难,施工难度大,改造费用高,且会对运营造成影响。经综合考虑,采用一组三相5P30级、50/1A、5VA穿心式电流互感器安装于电缆夹层,可实现配电变回路保护。重新验算如下:

（1）过流I段保护:按躲过配电变低压侧故障整定I₁=K_k×_Ikmax⁽³⁾，其中Kk=1.5。

按0.4kV母线发生短路故障,计算出35kV配电变低压侧(0.4kV）短路电流为42.2A,选择变比为50/1A的电流互感器时,折算到二次侧电流为844mA,35kV配电变回路过流I段保护按1.5倍短路电流整定:1.5×844=1266mA,故35kV过流I段保护装置定值可以整定。

（2）过流Ⅱ段保护:按躲过配电变压器额定电流整定I₂=K_k ×I_e/K_f,其中K_k=1.3,K_f=1。

由35 kV配电变压器160 kVA计算出35 kV侧额定电流 为2.64 A:选择变比为50/1 A的电流互感器时 ,折算到二次侧电流为52.8mA ,按I₂=K_k ×I_e/K_f = 1.3×52.8/1=68.64 mA< 80mA ,过流Ⅱ段保护定值无法设置。

但《电流互感器和电压互感器选择及计算规程》(DL/T866—2815）8.2.1规定:"电流互感器额定一次电流宜按回路最大负荷电流选择。考虑到变压器过负荷能力,变压器回路可取1.5倍变压器额定电流。"

大坝寺主变电所的配电变压器过载曲线(由厂家提供）如图2所示。

若考虑到35kV配电变及相关电缆的过负载能力,35kV配电变压器回路过流Ⅱ段保护装置定值电流按额定电流的1.5倍选择,即1.5×2.64=3.96A。折算二次侧电流为79.2mA,按1.3倍额定电流整定:1.3×79.2=102.96)mA>80mA,因此35kV过流Ⅱ段保护定值可以整定,在达到设置定值时保护装置动作,使设备不致损坏。

（3）准确限值电流:K_alf×l_n=30x50=1500A<6240A(35kV母线三相短路电流6.24kA）,不满足要求。《电流互感器和电压互感器选择及计算规程》DL/T866—2015）8.2.5规定:"当3kV～35kV系统电流互感器最大限值电流小于最大系统短路电流时,互感器准确限值电流宜按大于保护最大动作电流整定值2倍选择。"按102.96×2=205.92mA,折算到一次侧为l8.3m<58m,满足要求。

图2  变压器过载曲线

4结语

通过分析发现,在35kV配电变开关柜外电缆出线处安装一组变比为58/lm的穿心式电流互感器能够满足保护设置要求,该方案简单可靠、改造费用低、停电作业时间短,对运营基本无影响。因此,在处理实际问题时,只有从技术方案、可操作性及经济性等方面加以全面考虑,提出合理的整改方案,才能更好地保障设备运营安全。