ZSI分級保護.docx

Z1=ZSE輸出電源 Z2=輸出 Z3=輸入電源 Z4=輸入（短延時）Z5=輸入(接地故障)所謂ZSI（Zone-Selection Interlocking）是指實現(xiàn)保護區(qū)域選擇性的一種實用性技術，其功能是在保證上下級間選擇性配合的前提下，實現(xiàn)保護以最短時限切除區(qū)域內(nèi)故障，即在下級保護區(qū)域內(nèi)的故障時，由下級保護迅速切除故障，同時閉鎖上級保護，以實現(xiàn)級間選擇性的配合。發(fā)電廠廠用電系統(tǒng)常采用多級供電形式，作者曾將ZSI技術應用到幾個工程的6kV廠用電系統(tǒng)中。ZSI的原理及特點1 ZSI原理發(fā)電廠中壓和低壓廠用電系統(tǒng)一般采用多級供電形式，根據(jù)DLT51532002火力發(fā)電廠廠用電設計技術規(guī)定（以下簡稱“技規(guī)”），供電回路（或負荷）一般裝設有相間短路保護，包括電流速斷保護和過電流保護，還根據(jù)廠用電系統(tǒng)不同的接地方式設置單相接地保護或單相接地短路保護等。上述保護主要采用電流作為其保護起動判據(jù)，往往通過電流定值和延時時間的級差配合等方法實現(xiàn)相鄰的上下級保護間的選擇性。ZSI技術的解決方案是在保護中增加一個判別故障區(qū)域的判據(jù)。系統(tǒng)發(fā)生相間短路故障時，檢測到故障電流的保護會送一個ZSI閉鎖信號給上級保護，同時檢查是否收到下級保護上傳的ZSI閉鎖信號。如果保護未收到下級傳來的閉鎖信號，保護即判斷該故障發(fā)生在本保護區(qū)域內(nèi)，電流速斷保護瞬時動作切除故障。若檢測到有下級保護發(fā)來的ZSI閉鎖信號，則電流速斷保護會被閉鎖但短延時的過電流保護會起動，作為下級斷路器保護的后備保護。以圖1所示的兩級供電網(wǎng)絡為例，在d1處發(fā)生相間短路故障時P1和M1回路中的保護都會瞬時檢測到故障電流，同時P1、M1都會向上級保護發(fā)出ZSI閉鎖信號，并檢查有無閉鎖信號輸入。M1接收到F1發(fā)出的ZSI閉鎖信號后閉鎖電流速斷保護出口，啟動短延時的過電流保護。由于未檢測到下級的閉鎖信號輸入，F(xiàn)1判斷該故障為區(qū)域內(nèi)故障，電流速斷保護動作，瞬時跳閘切除故障，M1的過電流保護隨之復位。在d2點發(fā)生相間短路故障時，M1檢測到故障電流，且無ZSI閉鎖信號輸入，電流速斷保護會無延時迅速切除故障。2 ZSI的主要特點多級供電系統(tǒng)中，ZSI能夠通過上下級保護間的閉鎖信號來鑒別區(qū)內(nèi)外故障，實現(xiàn)上下級保護的“選擇性”配合；在保護區(qū)內(nèi)發(fā)生短路故障時，保護能夠在最短時限內(nèi)切除故障，實現(xiàn)保護的“速動性”；在ZSI系統(tǒng)中，電流不再是唯一的判據(jù)，保護整定值可以降低，從而增加了保護的“靈敏性”；當下級供電回路發(fā)生短路故障時，相鄰的上級帶短延時的過電流保護會啟動作為下級保護的后備，增加了保護的“可靠性”?？梢姳Ｗo所要求的“四性”得到了很好的體現(xiàn)。發(fā)電廠中的應用1 6kV廠用電系統(tǒng)中的應用某2300MW發(fā)電廠中，6kV廠用電系統(tǒng)存在三級供電形式，如圖2所示。根據(jù)“技規(guī)”要求：（1）6kV工作段進線斷路器設置分支過流保護和限時速斷保護。（2）6kV工作段至6kV公用段的供電回路設置電流速斷保護和短延時過流保護。（3）6kV工作段和6kV公用段上的電動機、變壓器等負荷一般設置電流速斷保護和過流保護等。如果不采用ZSI技術僅從電流定值和延時時間兩方面進行保護整定時，6kV工作段進線斷路器的限時速斷保護需要采用二級延時級差，延時時間整定為t=0.41s（若t=0.20.5s）。顯然，6kV工作段母線發(fā)生最嚴重的三相短路時，保護也得延時0。41s后跳閘，這對開關柜是個嚴峻的考驗。工程中上述保護均采用微機型綜合保護測控裝置，而該裝置一般無專門的ZSI輸入輸出接口，實際應用中可利用裝置的開關量輸入和輸出接口，將閉鎖信號采集后作為電流速斷保護的閉鎖判據(jù)即可。實際工程應用中往往需要注意以下幾個問題：（1）由于6kV工作段和公用段上的回路很多，若每個回路都將閉鎖信號的電纜引至上級進線斷路器，則必然會造成接線復雜反而降低了保護的可靠性。所以工程設計中，在6kV開關柜上分別敷設1組或2組級聯(lián)信號小母線，每個回路將本回路的速斷保護啟動信號（常開接點）引至小母線正負極，進線斷路器的保護測控裝置僅需采集該小母線上的信號。當任何一個饋線回路的速斷保護啟動時，小母線正負極都會導通，發(fā)送信號至進線斷路器的保護測控裝置巾。這樣二次回路接線得到了較大的簡化，相對地提高了保護的可靠性。（2）當一段母線有兩回電源進線時，該段母線需要敷設2組級聯(lián)信號小母線，兩回電源進線斷路器的保護測控裝置分別采集其中1組母線信號。由于在電廠運行中，一般禁止兩回電源并聯(lián)運行，所以在正常情況下僅有一回電源進線斷路器合閘，另外一個斷路器由于處于跳閘狀態(tài)，不會影響ZSI的實現(xiàn)。（3）由于斷路器的速斷保護需要下級斷路器的ZSI閉鎖信號作為判據(jù)，當保護裝置電流元件啟動后不能馬上出口，需要檢測有無ZSI信號，然后再出口跳閘或閉鎖出口，所以這種速斷保護相對于傳統(tǒng)的僅有電流判據(jù)的速斷保護多了一個檢測ZSI信號的延時，當然該延時遠小于前文提及的0.41s。工程中所有微機型綜合保護測控裝置一般采用同生產(chǎn)廠商、同系列的產(chǎn)品，它們的采樣精度、采樣時間的離散性相對較小，ZSI保護配合比較容易實現(xiàn)。2 應用于380V廠用電系統(tǒng)的探討發(fā)電廠低壓廠用電系統(tǒng)通常采用多級供電形式，供電回路元件一般采用框架斷路器和塑殼斷路器等搭配形式。根據(jù)目前調(diào)研的情況，某些框架斷路器具有ZSI功能，并在產(chǎn)品樣本中闡明該項功能，但塑殼斷路器不論國內(nèi)、國外鮮有該功能，使得ZSI無法應用于低壓廠用電系統(tǒng)中。實際工程中，由于低壓廠用電系統(tǒng)一般采用動力中心（PC）、電動機控制中心（MCC）供電方式，上下級開關級差較大，調(diào)整斷路器保護整定值大小，基本能滿足上下級保護配合要求。據(jù)IEEE相關文獻，中低壓系統(tǒng)實際運行中的許多故障是非金屬性短路故障，往往還伴隨著弧光放電，此時會產(chǎn)生大量熱量，對設備危害較大，短路電流卻較小。所以針對上述情況，保護整定值應盡可能小，以求足夠的靈敏度。另外，在多級供電網(wǎng)絡中，一味地采用延時級差來滿足選擇性要求是不可取的。在低壓廠用電系統(tǒng)中應用ZSI基本可以解決或緩解上述相關問題。鑒于大多數(shù)的低壓元件制造廠未提供相關產(chǎn)品的情況，筆者認為開發(fā)框架斷路器和塑殼斷路器的ZSI功能，會為低壓廠用電系統(tǒng)提供一個解決保護配合的技術手段，特別是隨著技術的發(fā)展，智能斷路器和電子式脫扣器等已經(jīng)大量應用于工程實踐中，為ZSI的開發(fā)和應用提供了良好的