【高壓制櫃設計】 - 高壓掣櫃之設備（二）- HV Protection Device 高壓保護裝置

在低壓系統中，客戶須於總開關設有自動斷路裝置，在相間故障及接地故障時提供保護。在高壓系統中也是一樣，高壓制櫃進線的有關保護器件的型號及設定，須與電力公司的供電保護設備互相配合。 客戶須提交建議的總開關保護系統的「時間－電流」曲線特性，以證明該設計在相間故障及接地故障時可與電力公司的系統互相配合。

客戶高壓總開關的保護 Customer HV Main Switch Protection (以港燈HEC供電系統為例)

11-kV HV System:

• 相間故障 Phase fault: 18.4 kA (350 MVA) 
• 接地故障 Earth fault: 2.0 kA

22-kV HV System:

• 相間故障 Phase fault: 25 kA (952 MVA) 
• 接地故障 Earth fault: 2.5 kA

為了與電力公司的線路保護繼電器配合，客戶的進線總開關的相間故障及接地故障保護繼電器的操作時間，不能超過電力公司可接受的最大「時間－電流」曲線特性。電力公司一般會在設計階段提供這一曲線，或者直接建議客戶端進線開關的保護relay的P.T. (Plug Setting)和T.M.S. (Time Multiplier Setting)。

電流互感器須有足夠的輸出以防止出現C.T. Saturation（飽和）*的情況。因此，客戶須提交文件或數據，證明建議使用的電流互感器有足夠的輸出以符合相間及接地故障保護的要求。

*C.T. Saturation C.T. 的飽和狀態

C.T. 是通過磁芯來進行電磁感應效應的，而C.T. 的能承受的磁通量是有一定界限的。當初級電流超過一定界限，以至於C.T. 的磁芯無法處理更多的磁通量時，CT被稱為處於飽和狀態。在飽和狀態下，當初級電流發生變化時，沒有磁通變化（因為磁芯已經承載了最大的磁通）。由於沒有磁通量的變化，也就沒有次級電流的流動。換句話說，在飽和狀態下，所有的比率電流都被用作磁化電流，沒有任何電流流入連接到CT的負載。

港燈HEC客戶11kV總開關保護設備的可接受的過流故障保護的最大I-t特性曲線

港燈HEC客戶11kV總開關保護設備的可接受的接地故障保護的最大I-t特性曲線

保護系統及繼電器的輔助電源

若客戶的保護系統或繼電器需要依靠輔助電源運作，該電源必須在客戶的高壓系統發生故障時仍可維持可靠無間斷供電，以確保保護系統及繼電器正常操作。

保護繼電器設定的機制和標準 :

• 進線總開關處不應超過電力公司的OCEF保護時間限制
• O/C，E/F保護的區別設定應是合理的，不應導致未發生故障的電路跳脫。
• O/C，E/F保護應在未達到下遊電纜能承受的短路電流前使電路跳脫。（不同品牌的高壓電纜有不同的Short Circuit Current Rating）(如下圖)
• 區別時間應考慮Relay電流時間特性曲線、C.T.的誤差、Relay的誤差、Relay的overshoot、circuit breaker的故障清除時間，安全餘量等。
• 確定過流保護的區別和繼電器設置 Determination of O/C Discrimination and protection relay setting
• 確定接地保護的區別和繼電器設置 Determination of O/C Discrimination and protection relay setting

 

某品牌高壓電纜之Short Circuit Current Rating in 1 sec

區別保護曲線的時間差餘量計算