電氣二次及繼電保護初探

劉麗玲

（河南省電力勘測設計院，河南 鄭州 450000）

電氣二次及繼電保護初探

劉麗玲

（河南省電力勘測設計院，河南 鄭州 450000）

本文主要研究了電氣二次設備與繼電保護，介紹了常見的繼電保護裝置類型和多發故障，并對電氣二次設備保護和繼電保護策略進行了討論。

電氣二次設備；繼電保護；電力系統

電力系統結構復雜，規模大、范圍廣，長期暴露在自然條件下容易出現各種故障，為了避免故障范圍進一步擴大，電力系統在一次設備上安裝了繼電保護裝置，當線路設備出現故障時，能夠在第一時間內切除故障點，保證其他線路運行正常，繼電保護系統是電力系統正常運行的基礎，為了進一步提高電力系統運行的穩定性，有必要進一步研究電氣二次和繼電保護系統，提高其響應速度和正確性，保護電力設備。

一、繼電保護裝置

本文介紹了幾種常見的機電保護裝置結構形式，并對繼電保護裝置常見的故障進行了分析。

（一）常見類型

1.電磁型保護裝置

電磁型保護裝置是比較早出現的一種電力系統設備繼電保護裝置，一般在變壓器、低壓線路以及小型機組型設備中應用，以單元件繼電器為主，結構形式簡單，邏輯結構清晰，有著多年的運行經驗，工作人員對這一類設備的運行特點和故障形式都十分了解，出現故障能夠在短時間內解決。但是這種結構簡單的繼電器功能比較單一，有一定的不足，能耗偏高，智能化水平偏低，將在智能化電網建設中逐漸被淘汰。

2.集成型繼電保護裝置

集成型繼電保護裝置是新一代繼電保護器，和傳統的電磁繼電保護器相比，集成型保護裝置結構復雜，集成程度更高，功能更加豐富，性能優于電磁繼電保護器，能耗更低，但是對操作人員的技術水平要求也比較高。因為集成型繼電保護器性能更加穩定，監測數據類型更加廣泛，所以應用范圍正在不斷擴大。

3.智能化保護裝置

智能化繼電保護裝置是繼電保護裝置和計算機技術的結合，這種繼電保護裝置由計算機控制，自動化和智能化程度都比以上兩種更高，是現代化智能電網繼電保護自動化系統的重要裝備基礎，基于PLC控制器的繼電保護裝置能夠根據固件上的邏輯在出現故障時正確響應，同時將故障信息迅速傳遞給上位機，上位機還能夠存儲繼電保護裝置的運行數據，通過建立歷史數據庫來避免數據丟失，并判斷繼電保護裝置以及一次設備的運行健康狀況。

（二）電氣二次繼電保護系統故障

二元羧酸[13]在脫水過程中盡可能的合成結構穩定的5元環與6元環，1,4-二元酸與1,5-二元酸加熱脫水形成5元和6元環酸酐；1,6-二元酸與1,7-二元酸高溫脫水并脫羧形成5元和6元環酮；7碳數以上的二元酸則分子間脫水聚合成酐[14]。

1.發電機組內部故障

發電機組是繼電保護裝置的重點保護對象，發電機組一般有5個分支繞組，在工作過程中，機組內部會產生電磁效應，容易導致設備出現短路等故障，繼電保護裝置也會受到電磁效應的影響，在出現故障時將不能夠及時正確地響應，無法有效切除故障電路，可能會使故障范圍和停電范圍進一步擴大。因此為了確保發電機組繼電保護裝置不受到電磁影響，需要在繞組電機首端配置電流互感器，在主機保護的同時做好欠壓、過載保護。

2.線路故障

電力系統故障有主電路、控制電路和輔助電路3種，主電路電壓和電流都比較大，也因此對應了更多數量的繼電保護裝置。但是主電路上的繼電保護裝置可操作性一般，因此電力設計方案都選擇將主電路控制系統轉移到控制電路中，如三相異步電動機使用控制電路自鎖觸頭實現主電路電磁繼電器開閉，使用控制電路互鎖控制電動機轉動方向。在整個電力系統中，控制電路故障頻率最高，使用低電流控制電路控制高電流，一次系統的電磁效應很容易對繼電器造成影響，導致線路可靠性下降，所以做好繼電器的電磁屏蔽工作十分重要。

二、電氣二次繼電保護策略

某熱電廠105kV供電線路始建于1983年，期間經過了多次技術改造，現階段使用的電磁型繼電保護裝置和保護回路連接有各種交流、直流繼電器，使用二次控制電纜相互連接，能夠實現速斷、過流保護和單相接地等功能，隨著智能電網建設的逐漸深化，該二次繼電保護系統難以滿足智能電網建設的性能需求，現以該線路電氣二次繼電保護系統改造實際為例，對電氣二次繼電保護策略進行探討。

（一）二次保護

勵磁變壓器選型對繼電保護裝置的運行可靠性有很大影響，電流經過勵磁變壓器之后會發生一定改變，勵磁變壓器穩定工作的同時會邊接三角電流，改變表達尼亞奇電磁頻率，導致勵磁變壓器過熱，因此在方案設計階段，一定要注意做好勵磁變壓器的絕緣工作，國內一般都將勵磁變壓器設定為F級絕緣，將80K作為溫度絕緣點，溫度超過安全范圍，溫控開關將切斷整條線路，從而充分利用繼電保護裝置的功能。

2.電氣二次設備維護

組織開展電氣二次設備維護工作對保證設備功能正常同樣有著重要意義，保證繼電保護裝置運行可靠性。電力系統正常運行過程中，電氣二次設備故障不可避免，為了降低故障率，在定期設備維修工作中，工作人員應該首先全面檢查勵磁繼電器，能消除設備隱患，之后不斷完善設備監測、檢測以及自我修復功能，集成設備檢測同樣必不可少。

（二）繼電保護

1.不同類型繼電保護裝置的使用

繼電保護在電力系統中有著十分廣泛的應用，為小型機組、電動機等提供保護，低壓電路中的應用比較廣泛，例如過流繼電器能夠監控對應主電路的電流，在正常值范圍內，繼電器處于待機狀態，如果電流上升或者下降超過安全限制，過流保護繼電器將第一時間切除電流，并將故障信息發送給集控中心。智能化電網將更多的功能集成在同一個設備上，設置為集成電路，電磁繼電器的應用越來越少，使用智能化集成繼電保護設備需要使用專用管理系統進行邏輯保護。

2.SFC諧波問題

變頻啟動裝置屬于電網非線性負荷，會導致高次諧波污染電網，同時也會給廠用電帶來影響。但是變頻啟動裝置屬于短期運轉設備，對電網的污染是短時間的，因此無須對其提出連續運行諧波源的限制要求。但是近些年，一些電力企業誤解了國家電能質量標準，對變頻啟動裝置技術條件提出的要求過于苛刻，很多國內電站SFC都設置了5、7、11、17等高次諧波濾波器，導致濾波成本增加，地下洞室的開挖工程量也更大。實際上，電站諧波污染的治理關鍵在于接線方式的調整，調整接線，適當增加高壓常用變壓器和SFC之間的距離，設置輸入變壓器或者隔離變壓器，都能夠有效消除諧波對電網和廠用電的影響。歐美以及日本地區有很多電站都并沒有設置濾波器，也并沒有帶來嚴重的電網和廠用電污染。

（三）電氣二次與繼電保護裝置質量控制

1.電氣二次設備

電力系統電氣設備有一次設備和二次設備之分，二次設備主要有繼電保護裝置、自動化設備、故障錄波設備、就地監控和遠動設備等，是電力系統重要的組成部分。電氣二次設備故障導致的電力系統故障十分常見，其中有相當一部分都和電氣二次設備安裝質量有關，分析電氣二次設備故障原因，給出有效的整改措施，對電力系統的正常運行十分重要。電氣二次設備質量控制工作的第一步是檢查電氣二次設備的完整性，現階段國家電網使用的電氣二次設備均參照設計圖紙方案生產，存在著設計方案和實際情況有所出入的現象，因此電力企業需要組織開展設計圖紙的多次審核，保證電氣二次設備質量和性能都符合電網要求。

2.電氣二次設備自動化系統校驗

自動化系統對電氣二次設備的正常運行至關重要，是二次設備質量檢查工作的關鍵內容，要求校驗基礎元件時需要遵循出廠技術規范、國家標準規程進行操作，根據廠家的出廠說明書組織開展系統校驗，根據系統接線圖和邏輯結構，考慮到實際接線之間的電氣設備距離，檢查電氣二次設備動作是否正確，是否符合標準規范要求。

3.二次接線

電氣二次設備質量檢查需要復查設備配線以及盤柜二次接線，尤其是線纜敷設結束之后，工作人員需要檢查所有電氣二次設備的配線，確保電氣二次設備不會因為配線溫度斷開，所有線路都正常接通。盤柜二次接線中，操作人員需要嚴格遵循技術規范和國家標準進行操作，根據設計方案接線，精細操作，確保接線點可靠、牢固。尤其是螺釘、焊接和插接操作，結束之后要進行復檢，線芯兩端需使用異型管標號，配線布置應該整潔美觀，不能交叉，并注意做好絕緣工作。二次回路的接線不能有接頭，導線需要穿過接線端子操作，端子板上每側只能接一根線，線纜接入集線柜之后要整齊排列，同樣不能交叉。

結語

電力系統安全穩定運行是電力供應穩定安全的前提基礎，在電力系統中，繼電保護二次回路是電網重要的安全防護系統，出現故障時能夠有效保護電力設備，避免設備故障進一步發展，波及其他正常工作的設備。因此為了進一步提高電力系統運行的穩定性，電力企業應該進一步加強繼電保護二次電氣回路的管理工作，消除故障隱患，提高電力供應的穩定性。

［1］梁經宛，劉志遠，姜帥，等.長壽命電氣二次設備的加速試驗方法［J］.電測與儀表，2014（10）：33-34.

［2］井金全.繼電保護電氣二次回路隱患排查過程探討［J］.中國新技術新產品，2012（13）：254-255.

TM77

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