關于電廠繼電保護和自動裝置的分析

摘 要：文章對電廠繼電保護裝置進行了全面的闡述，主要介紹發電機的差動保護，匝間保護，接地保護，失磁保護，過負荷保護，逆功率保護和變壓器的瓦斯保護，三繞阻變壓器縱聯差動保護，零序保護，過負荷保護等的保護原理。

關鍵詞：繼電保護；發電機；變壓器；運行方式

1 系統概述

運行中的電力系統，由于電氣設備的絕緣老化或損壞、雷擊、鳥害、設備缺陷或誤操作等原因，可能出現各種故障和不正常運行狀態。最常見的而且也是最危險的故障是各種類型的短路。此外，輸電線路還可能發生斷線故障。在短路故障中，接地故障的比例較高，而三相短路的后果最為嚴重。

電氣設備的故障和不正常運行狀態都有可能引起系統的事故，使系統全部或部分的正常工作遭到破壞，以致產生對用戶停止送電或減少送電、電能質量不能保證、毀壞電氣設備等嚴重后果。但是，只要提高設備的制造質量、提高設計水平、加強設備的維護檢修、提高運行管理的質量，嚴格遵守和執行電業規章制度，事故就可以大大的減少。

先進的電力系統自動控制系統的應用，在提高供電的可靠性，保證供電的連續性、以及減輕運行人員的勞動強度等方面將發揮巨大的作用。

2 電廠主接線分析

6-220kv高壓配電裝置的接線方式，決定于電壓等級及出線回路數。主接線的設計應滿足可靠性、靈活性和經濟性三項基本要求。6-220kv高壓配電裝置的接線分為：有匯流母線的接線：如單母線，單母線分段，雙母線，雙母線分段，增設旁路母線或旁路隔離開關等。無匯流母線的接線：如變壓器-線路單元接線，橋型接線，角型接線等。

3 運行方式分析

電力系統運行方式的變化，直接影響保護的性能。在全廠的變壓器中為了減少接地阻抗需要盡量減少變壓器中性點接地數目。因此，在對繼電保護進行整定計算之前，首先應該分析運行方式。在此要著重說明繼電保護的最大運行方式是指電網在某種連接情況下流過保護的電流值最大；繼電保護的最小運行方式是指電網在某種連接情況下流過保護的電流值最小。因此，系統的最大或最小運行方式并不一定是保護的最大或最小運行方式。所以說在討論短路計算的時候主要是計算流過保護的電流。

某電廠系統，運行方式分析如下：（1）最大運行方式：機組全部投入運行是，整個系統的等值電抗最小，短路是通過保護的短路電流最大的運行方式。（2）最小運行方式：一臺機組運行。（3）正常運行方式：根據系統正常負荷的需要，投入與之相適應的發電機、變壓器和線路的運行方式。

4 繼電保護規劃

4.1 總則

（1）電力設備和電力網的結構特點和運行特點。（2）故障出現的概率和可能出現的結果。（3）電力系統近期發展的情況。（4）經濟的合理性。（5）國內、國外的經驗。

4.2 繼電保護和安全自動裝置

（1）電力系統的電力設備和線路，應裝設在短路故障和異常運行的保護裝置上，電力設備和線路故障和異常運行裝置應有主保護，必要時可增設輔助設備。（2）繼點保護應滿足可靠性、靈敏性、速動性和選擇性。（3）制定保護配置方案時，對稀有故障，根據對電網影響程度和后果應采取相應的措施，保護能按要求切換。（4）在各保護配置接于二次繞組本身時，應考慮到即要消除死區同時又要盡可能減輕本身故障所產生的影響。（5）應采用后備方式時，變壓器或電抗器后面發生短路，以及在電路助增作用很大的相鄰線路上發生短路的情況下，如果為了滿足相鄰保護區末端短路時的靈敏性的要求，將使保護過分復雜或技術上難以實現，可以縮小后備作用的范圍。（6）電力設備或電力網的保護裝置，除預先規定外，都不允許系統因震蕩引起的誤動作。（7）正常情況下，當電壓互感器的二次回路或其他故障能使保護誤動作，應裝設線路閉鎖或其他措施。

4.3 變壓器保護

根據《繼電保護及自動裝置技術規程》，0.8MVA及以上油侵式變壓器和0.4MVA及以上車間內油侵式變壓器，均應裝設瓦斯保護；對6.3MVA及以上廠用變壓器和并列運行的變壓器，10MVA及以上廠用備用變壓器和單獨運行的變壓器，以及2MVA及以上用電流速斷保護靈敏性不符合要求的變壓器，應裝設縱連差動保護；負序電流單相式低電壓起動的過電流保護，可用于6.3MVA及以上生壓變壓器；110kvA及以上中性點直接接地的變壓器，每段各帶兩個時限，并均小的時限動作于縮小故障影響范圍或動作于本側斷路器。

4.4 發電機保護

根據《繼電保護及自動裝置技術規程》，大型機組應裝設大差保護；對于200MW及以上的汽輪發電機，宜裝設過電壓保護；過電壓保護宜動作于解列滅磁；對勵磁電流異常下降或完全消失的失磁故障，應按下列規定裝設失磁保護裝置；對過負荷引起的發電機定子繞組過負荷，應按規程裝設定子繞組過負荷保護；對發電機變電動機運行的異常運行，200MW及以上的汽輪發電機，宜裝設逆功率保護，保護裝置由靈敏的功率繼電器構成，帶時限動作于信號，經長時限動作于解列。

在有些情況下，發電機在啟動或停機過程中有勵磁電流流過勵磁繞組。而許多保護繼電器的動作特性受到頻率的影響較大，在這樣低的頻率下，不能正確工作，有的靈敏度大大下降，有的則根本不能動作。對于低轉速下可能加勵磁電壓的發電機，通常要裝設反映定子接地故障和反映相間短路故障的保護裝置，這種保護，一般稱為起停機保護。

5 保護裝置控制對象

各保護裝置動作后所控制的對象依保護裝置的性質，選擇性要求和故障處理方式的不同而不同。對于發電機雙繞組變壓器，有以下幾種處理方式：（1）全停——停機，停鍋爐。斷路器高壓側，滅磁，斷開高壓廠用變低壓側斷路器，使機爐及其輔助機停止工作。（2）解列滅磁——斷開高壓側斷路器，滅磁，斷開高壓廠用變壓器低壓側斷路器。（3）解列——斷開高壓側斷路器。（4）減出力——減少原動機的輸出功率。（5）發信號——發出聲光信號或光信號。（6）母線解列——對于雙母線系統，斷開母線聯絡斷路器，縮小故障范圍。

6 結束語

電廠繼電保護的配置在設計上，首先應滿足保護的四項基本要求，即：選擇性，速動性，可靠性，靈敏性；然后，根據各類保護的工作原則，性能并結合電網的電壓等級網絡結構及接線特點進行選擇，使它們能有機的配合起來，構成完善的電網保護。如果電網保護選擇不合理，繼電保護不僅不能保證電力系統的安全穩定運行，所以，配置合理的保護方案是十分重要的。同時，在滿足保護四項基本要求的前提下，應力求采用簡單的保護裝置，復雜的保護不僅價格昂貴，運行，維護和調試也較為復雜。運行經驗證明，保護裝置越簡單，可靠性越高。盡可能短的時限切除故障，對維護系統的穩定運行具有重要的意義。所以，采用瞬時電流或電壓速斷保護，差動保護，距離保護和高頻保護等快速保護裝置，性質保護的動作時間，應考慮被保護元件的需要以及它在電力系統中的地位，同時還要考慮它與相鄰元件的特性配合。

參考文獻

[1]王維儉.電氣主設備繼續電保護原理與應用[M].北京：中國電力出版社，1996.

[2]谷水清.電力系統繼電保護[M].北京：中國電力出版社，2005.

[3]能源部西北電力設計院.電力工程電氣設計手冊電氣二次部分[M].北京：水利電力出版社，1990.