基于ETAP的供配电系统继电保护定值分析.docx

1ETAP简介

ETAP（ElectricalTransientAnalyzerProgram）是国际通用的电力及电气系统综合分析计算商业软件，由美国OTI公司1986年发布。目前，ETAP软件具有潮流计算，短路计算，继电保护，电动机启动等二十多个模块，广泛应用于各行业的设计、管理、调度、运行等部门。国内多家大型企业和高校已经引进该软件，并在很多项目和课题上得到应用，大大提高了计算精度和工作效率。

继电保护配合模块（ProtectiveDeviceCoordination）可以快速生成任意支路的TCC曲线，方便校验，还可以仿真出故障时开关的动作时间和顺序，直观明了。

2实例分析

某电子厂房在建过程中配变电所内出现了多次开关误动作现象：（1）在低压出线柜内进行电缆安装时，电缆端子头误将柜内两个相线母排短路，导致变压器高压侧开关速断保护动作跳闸；（2）在低压出线柜上方进行封闭母线连接箱安装时，误将两个相线母排金属性短路，导致变压器高压侧开关速断保护动作跳闸；（3）在进行消防联动调试过程中，某一防火分区内的12台消防风机同时启动，为消防风机双路互投箱提供主用电源的变压器高压侧开关继电保护过流动作跳闸，随之，双路互投箱切换到备用电源（另外一台变压器提供）后，消防风机正常启动。

前2个现象，若在变压器停电情况进行操作，是可以避免的，但却反映出定值在选择性方面的问题，即变压器低压侧母线故障，本该变压器低压侧开关动作，但其高压侧开关动作，出现了越级跳闸；第3种现象中，变压器高压侧开关为误动作，反映出可靠性问题。

该电子厂房系统规模较大，现利用ETAP搭建出其典型回路接线图，如图1所示。

图1典型回路接线图

图1中220kV站20kVBus、CB-1-Relay（模拟综合保护装置）、CB-1为220kV站内20kV侧装置；Cable-1为厂区的20kV进线电缆；其余均为厂区内配变电所装置。其中，20kV母线均为单母线分段结构。表1为各开关的继电保护定值。

表1继电保护定值

注：I1n、I2n分别为变压器（T1）高、低压侧额定电流值。

CB-1综合保护装置采用的是RCS-9611CS，CB-2和CB-3采用的是REF615，CB-4采用的是Micrologic6.0脱扣器。由于ETAP软件数据库限制，CB-1、CB-2、CB-3更换为REF610进行模拟。具体TCC曲线如图2所示。

图2TCC曲线

图2中CB-4的TCC曲线几乎全在CB-3的右侧，即CB-4的保护功能基本丧失。现象1、2的故障电流同时触发了CB-4的短延时保护、CB-3的速断保护，但由于CB-4的动作时间较长，导致CB-3的速断保护先动作；现象3中，12台消防风机的启动电流在2200A左右，启动时间2-3s，主用回路变压器在自动切除了一些非消防负荷后，仍有大部分负荷需要人工确认火灾后才可切除，因此消防联动调试时，该变压器负荷率较高，为75%，这样，消防风机启动时，启动电流为2500/1.732/0.4×0.75+2200=4906A，约为I2n的1.36倍，同时触发了CB-4的长延时保护、CB-3的过流保护，该电流持续时间为2～3s，因此CB-3的过流保护先动作，主用回路变压器停电，由于备用回路变压器负荷率较低，并未触发任何保护，消防风机正常启动。

综上分析，现有定值在选择性、可靠性方面存在一定问题，原因主要为：（1）CB-3的速断保护定值过低，虽保证了灵敏度，但丧失了选择性；（2）CB-3的过流保护时间定值过短，未充分考虑实际运行需要，未能保证可靠不动作。

3改进措施

经查，220kV站20kVBus，最大运行方式下短路容量Smax=603MVA，最小运行方式下短路容量Smin=510MVA。通过ETAP短路计算模块功能得到厂区内配变电所20kVBus、0.4kVBus处短路电流数据，如表2所示。

表2配变电所20kVBus、0.4kVBus处短路电流数据/kV

速断保护，考虑与低压柜出线速断保护配合，防止越级跳闸，仍保持关断状态；

3.1CB-4继电保护定值

短延时保护，电流定值由4I2n调整到3.5I2n，时间定值0.4s，与CB-3的TCC拉开一定空间；

长延时保护，考虑躲开正常运行时出现的情况，维持原状态不变。

3.2CB-3继电保护定值

速断保护：电流定值Iop=KrelKjxI2k3max=1.3×1×44.5×1000/(20/0.4)=1157A，取1300A，约18I1n，Ksen=I1k2min/Iop=11.8×1000/1300=92，灵敏度满足要求；

过流保护：电流定值Iop=KrelKjxKghI1rT/Kr=1.2×1×2×72.17/0.85=204A，取324A，约4.5I1