CN112327152A - 一种fc开关合-分时间测试及其零序保护整定系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种FC开关合‑分时间测试及其零序保护整定系统及方法，高压厂用变压器的低压侧与电源进线断路器的一侧相连接，电源进线断路器的另一侧经母线排与厂用段母线相连接，负载FC开关的一侧经母线排与厂用段母线相连接，负载FC开关的另一侧通过负载电缆与负载相连接；高压厂用变压器低压侧分支零序电流互感器与高压厂用变压器保护装置相连接；高压厂用变压器保护装置的输出端与电源进线断路器的控制端相连接，负载零序电流互感器与负载综保装置相连接，负载综保装置的输出端与负载FC开关的控制端相连接，该系统及方法能够解决FC开关合‑分时间较长而引起的保护越级跳闸问题。

Description

一种FC开关合-分时间测试及其零序保护整定系统及方法
技术领域
本发明属于电气技术领域，涉及一种FC开关合-分时间测试及其零序保护整定系统及方法。
背景技术
FC开关即熔断器(Fuse)-接触器(Contactor)组合电器，具有体积小、可频繁操作、机械寿命长、价格低等优点，在发电厂和工矿企业中压系统得到了广泛的应用。GB/T2900.20-2016《电工术语高压开关设备和控制设备》规定，开关设备的“合-分时间(close-open time)”是指从合闸操作中第一极的触头接触瞬间起到随后的分闸操作中所有极的弧触头都分离的瞬间为止的时间间隔。
对于该时间，高压断路器在GB1984-2014《高压交流断路器》中有具体要求，而高压接触器尚无具体要求。根据现场测试情况来看，不同厂家FC开关接触器的合-分时间存在较大差异(60ms～2000ms)。造成这一差异的主要原因是，部分厂家为了使产品小型化，设计者在初期设计中，设计了合分闸一体的FC开关结构。因为如果合闸线圈要做成和断路器一样具有独立的分闸机构，则开关体积将变大。合分闸一体的FC开关结构的特点是合闸电流导致的励磁电流较大，根据某开关厂家提供的数据，它的完全消退需要约340ms的时间。如果合闸过程中给出分闸命令，由合闸励磁电流产生的磁通的消退不是脉冲式而是逐步下降为0，过程中分闸线圈产生的反向磁通必须抵消正在消退过程中的合闸磁通，所以会使其力量减弱。
目前现有技术存在的不足：
(1)部分厂家合分闸一体结构的FC开关接触器的合-分时间较长，受开关结构限制，从FC开关本体解决难度和改造成本较大。
(2)整定计算未计及FC开关合-分闸时间，存在越级跳闸隐患。目前厂用系统保护整定时，依据DL/T 1502-2016《厂用电继电保护整定计算导则》规定进行整定，时间级差为0.2s～0.5s。保护定值时间级差主要考虑保护动作时间及FC开关设备的固有分闸时间，并不考虑FC开关设备的合-分时间。其主要原因是，认为FC开关的熔断器负责切除短路电流，接触器负责切除负荷电流。但根据相关案例，发电厂高厂变(启备变)低压侧6kV(10kV)系统若采用小电阻接地系统，接地短路电流水平一般为10A～600A。在此故障电流水平下，熔断器的熔断时间较长(秒级以上)，接地短路电流由零序保护动作于接触器来切除。那么，在FC供电负载合于故障时，若FC开关固有合-分时间大于保护时间级差，则将造成上级电源进线开关跳闸，造成整段母线失电，甚至机组非计划停运。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种FC开关合-分时间测试及其零序保护整定系统及方法，该系统及方法能够解决FC开关合-分时间较长而引起的保护越级跳闸问题。
为达到上述目的，本发明所述的FC开关合-分时间测试及其零序保护整定系统包括高压厂用变压器、电源进线断路器、母线排、厂用段母线、负载FC开关、负载电缆、负载、高压厂用变压器低压侧分支零序电流互感器、高压厂用变压器保护装置、负载零序电流互感器及负载综保装置；
高压厂用变压器的低压侧与电源进线断路器的一侧相连接，电源进线断路器的另一侧经母线排与厂用段母线相连接，负载FC开关的一侧经母线排与厂用段母线相连接，负载FC开关的另一侧通过负载电缆与负载相连接；
高压厂用变压器低压侧分支零序电流互感器用于采集高压厂用变压器的低压侧分支零序电流，高压厂用变压器低压侧分支零序电流互感器与高压厂用变压器保护装置相连接；高压厂用变压器保护装置的输出端与电源进线断路器的控制端相连接，负载零序电流互感器用于采集负载电缆的零序电流，负载零序电流互感器与负载综保装置相连接，负载综保装置的输出端与负载FC开关的控制端相连接。
高压厂用变压器的低压侧通过共箱母线与电源进线断路器相连接。
厂用段母线为10kV厂用段母线或6kV厂用段母线。
一种FC开关合-分时间测试及其零序保护整定方法包括以下步骤：
1)将6kV系统的负载FC开关置于试验位置，投入负载综保装置的低电压保护，将保护延时tzd整定为0s；
2)模拟负载FC开关合闸瞬时向负载综保装置通入的故障量，负载综保装置记录负载FC开关由分闸到合闸的时刻t1；
3)负载综保装置的保护无延时动作，负载FC开关跳闸，负载综保装置记录负载FC开关由分闸到合闸的时刻t2，计算负载FC开关从合闸到分闸的时间tc-o＝t2-t1-tzd；
4)当负载FC开关从合闸到分闸的时间tc-o大于负载FC开关的稳态分闸时间to时，则对tzd增加最小整定步长后转至步骤2)；否则，则认为负载FC开关合闸电流导致的励磁电流已完全消退，再转至步骤5)；
5)整定负载FC开关的零序保护整定延时为tzd，整定负载FC开关的上一级开关零序保护延时为tzd+0.2s，完成FC开关合-分时间测试及其零序保护整定。
本发明具有以下有益效果：
本发明所述的FC开关合-分时间测试及其零序保护整定系统及方法在具体操作时，采用逐渐逼近的方式以确定负载FC开关的零序保护整定延时，即负载FC开关从合闸到分闸时间tc-o大于负载FC开关的稳态分闸时间to时，则对tzd增加最小整定步长，然后从新计算负载FC开关从合闸到分闸时间tc-o，当负载FC开关从合闸到分闸时间tc-o小于等于负载FC开关的稳态分闸时间to时，则认定当前的保护延时tzd为负载FC开关的零序保护整定延时，以解决FC开关合-分时间较长而引起的保护越级跳闸问题，从而提高带有FC开关负载的母线段的供电可靠性，可以在不降低原来系统安全性的前提下，利用本发明解决F-C开关固有合-分时间过长带来的厂用系统越级跳闸问题，实用性较强，无需增加设备，无需修改装置逻辑，只需要根据测试情况合理整定零序电流保护定值，成本几乎可以忽略不计。
附图说明
图1为本发明的原理图；
图2为本发明的流程图。
其中，1为高压厂用变压器、2为共箱母线、3为电源进线断路器、4为厂用段母线、5为母线排、6为负载FC开关、7为负载电缆、8为高压厂用变压器低压侧分支零序电流互感器、9为负载零序电流互感器、10为高压厂用变压器保护装置、11为负载综保装置、12为负载。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参考图1，本发明所述的FC开关合-分时间测试及其零序保护整定系统包括高压厂用变压器1、电源进线断路器3、母线排5、厂用段母线4、负载FC开关6、负载电缆7、负载12、高压厂用变压器低压侧分支零序电流互感器8、高压厂用变压器保护装置10、负载零序电流互感器9及负载综保装置11；高压厂用变压器1的低压侧与电源进线断路器3的一侧相连接，电源进线断路器3的另一侧经母线排5与厂用段母线4相连接，负载FC开关6的一侧经母线排5与厂用段母线4相连接，负载FC开关6的另一侧通过负载电缆7与负载12相连接；高压厂用变压器低压侧分支零序电流互感器8用于采集高压厂用变压器1的低压侧分支零序电流，高压厂用变压器低压侧分支零序电流互感器8与高压厂用变压器保护装置10相连接；高压厂用变压器保护装置10的输出端与电源进线断路器3的控制端相连接，负载零序电流互感器9用于采集负载电缆7的零序电流，负载零序电流互感器9与负载综保装置11相连接，负载综保装置11的输出端与负载FC开关6的控制端相连接。
其中，高压厂用变压器1的低压侧通过共箱母线2与电源进线断路器3相连接；厂用段母线4为10kV厂用段母线或6kV厂用段母线。
工作时，电源进线断路器3处于合闸状态，厂用段母线4由高压厂用变压器1供电，当负载FC开关6合闸时，负载12由厂用段母线4供电。当负载FC开关6合闸时，负载12或负载电缆7已经有故障，此时当高压厂用变压器保护装置10及负载综保装置11的零序过流保护定值整定合理，负载综保装置11中的零序过流保护可以正确断开负载FC开关6，不会导致高压厂用变压器保护装置10中零序过流保护误动作而断开电源进线断路器3，继而引起厂用段母线4失电导致其他负载失电；当高压厂用变压器保护装置10及负载综保装置11的零序过流保护定值整定不合理，则可能导致负载FC开关6拒动，进而导致高压厂用变压器保护装置10中的零序过流保护误动作而断开电源进线断路器3，继而引起厂用段母线4失电导致其他负载失电。
参考图2，本发明所述的FC开关合-分时间测试及其零序保护整定方法包括以下步骤：
1)将6kV系统的负载FC开关6置于试验位置，投入负载综保装置11的低电压保护，将保护延时tzd整定为0s；
2)模拟负载FC开关6合闸瞬时向负载综保装置11通入的故障量，负载综保装置11记录负载FC开关6由分闸到合闸的时刻t1；
3)负载综保装置11的保护无延时动作，负载FC开关6跳闸，负载综保装置11记录负载FC开关6由分闸到合闸的时刻t2，计算负载FC开关6从合闸到分闸的时间tc-o＝t2-t1-tzd；
4)当负载FC开关6从合闸到分闸时间tc-o大于负载FC开关6的稳态分闸时间to时，则对tzd增加最小整定步长0.1s后转至步骤2)；否则，则认为负载FC开关6合闸电流导致的励磁电流已完全消退，再转至步骤5)；
5)整定负载FC开关6的零序保护整定延时为tzd，整定负载FC开关6的上一级开关零序保护延时为tzd+0.2s，完成FC开关合-分时间测试及其零序保护整定。
本发明已在实际项目现场实施应用，根据项目发电厂试验结果和整定方案可以表明，采用本发明可保证保护装置上、下级配合的选择性，避免越级跳闸问题发生。
综上所述，本发明解决了FC开关固有合-分时间过长带来的厂用系统越级跳闸问题，采用逐渐延长保护延时模拟保护动作实测方法，判断FC开关合闸电流导致的励磁电流是否已完全消退，以确定FC开关零序过流保护动作延时及上级开关零序过流保护动作延时，具有可靠性高、适应性强、简单易行的优点。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (4)

1.一种FC开关合-分时间测试及其零序保护整定系统，其特征在于，包括高压厂用变压器(1)、电源进线断路器(3)、母线排(5)、厂用段母线(4)、负载FC开关(6)、负载电缆(7)、负载(12)、高压厂用变压器低压侧分支零序电流互感器(8)、高压厂用变压器保护装置(10)、负载零序电流互感器(9)及负载综保装置(11)；
高压厂用变压器(1)的低压侧与电源进线断路器(3)的一侧相连接，电源进线断路器(3)的另一侧经母线排(5)与厂用段母线(4)相连接，负载FC开关(6)的一侧经母线排(5)与厂用段母线(4)相连接，负载FC开关(6)的另一侧通过负载电缆(7)与负载(12)相连接；
高压厂用变压器低压侧分支零序电流互感器(8)用于采集高压厂用变压器(1)的低压侧分支零序电流，高压厂用变压器低压侧分支零序电流互感器(8)与高压厂用变压器保护装置(10)相连接，高压厂用变压器保护装置(10)的输出端与电源进线断路器(3)的控制端相连接；负载零序电流互感器(9)用于采集负载电缆(7)的零序电流，负载零序电流互感器(9)与负载综保装置(11)相连接，负载综保装置(11)的输出端与负载FC开关(6)的控制端相连接。
2.根据权利要求1所述的FC开关合-分时间测试及其零序保护整定系统，其特征在于，高压厂用变压器(1)的低压侧通过共箱母线(2)与电源进线断路器(3)相连接。
3.根据权利要求1所述的FC开关合-分时间测试及其零序保护整定系统，其特征在于，厂用段母线(4)为10kV厂用段母线或6kV厂用段母线。
4.一种FC开关合-分时间测试及其零序保护整定方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将6kV系统的负载FC开关(6)置于试验位置，投入负载综保装置(11)的低电压保护，将保护延时tzd整定为0s；
2)模拟负载FC开关(6)合闸瞬时向负载综保装置(11)通入的故障量，负载综保装置(11)记录负载FC开关(6)由分闸到合闸的时刻t1；
3)负载综保装置(11)的保护无延时动作，负载FC开关(6)跳闸，负载综保装置(11)记录负载FC开关(6)由分闸到合闸的时刻t2，计算负载FC开关(6)从合闸到分闸的时间tc-o＝t2-t1-tzd；
4)当负载FC开关(6)从合闸到分闸的时间tc-o大于负载FC开关(6)的稳态分闸时间to时，则对tzd增加最小整定步长后转至步骤2)；否则，则认为负载FC开关(6)合闸电流导致的励磁电流已完全消退，再转至步骤5)；
5)整定负载FC开关(6)的零序保护整定延时为tzd，整定负载FC开关(6)的上一级开关零序保护延时为tzd+0.2s，完成FC开关合-分时间测试及其零序保护整定。
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Denomination of invention: A FC switch closing and opening time test system and method for zero-sequence protection setting

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