淺談發(fā)電廠廠用電繼電保護(hù)研究及應(yīng)用

高榮春

南京保合太和電力科技有限公司 江蘇南京 210000

1 發(fā)電廠廠用電繼電保護(hù)的現(xiàn)狀分析

廠用電系統(tǒng)一般由廠用電源配電裝置（母線和開關(guān)等設(shè)備、廠用饋線和負(fù)荷）組成。通常分為高壓廠用電系統(tǒng)和低壓廠用電系統(tǒng)。高壓廠用電系統(tǒng)電壓一般為3-10kV，低壓廠用電系統(tǒng)電壓一般380/220V。常用的廠用電接線方式如下圖所示。

圖1 廠用電基本接線方式

廠用電系統(tǒng)的基本任務(wù)是滿足機(jī)組啟動(dòng)、正常運(yùn)行和停機(jī)等工況下供電的需要，并保證發(fā)電廠安全、連續(xù)、穩(wěn)定運(yùn)行。其運(yùn)行特點(diǎn)是用電負(fù)荷多、分布廣、操作頻繁和工作環(huán)境惡劣等。據(jù)統(tǒng)計(jì)，廠用電事故在電廠事故中占有較大比重。因此，廠用配電裝置要求運(yùn)行安全可靠、適合頻繁操作并且便于檢修。

近年來，由于對(duì)廠用電的認(rèn)識(shí)普遍不夠深入，尤其對(duì)于低壓廠用系統(tǒng)的保護(hù)采用單一的保護(hù)方式，同時(shí)繼電保護(hù)專業(yè)人員的專業(yè)素質(zhì)參差不齊，已經(jīng)在很多電廠發(fā)生過保護(hù)拒動(dòng)，誤動(dòng)事故，嚴(yán)重時(shí)甚至造成發(fā)電機(jī)“非停”和人身傷害。所以有必要對(duì)發(fā)電廠廠用電繼電保護(hù)進(jìn)行研究，以求最大限度的合理化配置廠用電保護(hù)，確保廠用電的可靠運(yùn)行，從而保證機(jī)組的安全、穩(wěn)定運(yùn)行[1]。

2 廠用電繼電保護(hù)運(yùn)行中存在的問題

2.1 保護(hù)用電流互感器CT選擇不合理存在的問題

高低壓廠用系統(tǒng)，在廠用母線近區(qū)域或出線出口發(fā)生金屬性短路時(shí)，短路電流通常高達(dá)20-30kA，而由于設(shè)計(jì)時(shí)CT變比按負(fù)載額定電流選擇取，高壓電動(dòng)機(jī)及低壓廠用變壓器高壓側(cè)保護(hù)用CT變比普遍采用200/5A及以下，最小的甚至?xí)捎?0/5A，額定功耗≤25VA，準(zhǔn)確等級(jí)為5P20或10P20，因此，在短路故障時(shí)，實(shí)際短路電流倍數(shù)超過100以上，》20，此時(shí)CT已極度飽和，CT二次反應(yīng)的故障電流已遠(yuǎn)非正弦波，實(shí)際是非常狹窄的尖頂波。此時(shí)，即使是瞬時(shí)動(dòng)作的保護(hù)亦拒動(dòng)。

2.2 0.4kV低壓廠用電系統(tǒng)存在上下級(jí)零序定值無法配合和錯(cuò)誤整定的問題

（1）0.4kVMCC段所帶負(fù)荷未設(shè)置單相接地零序過電流保護(hù)。一般75KW以下的低壓電動(dòng)機(jī)和200A以下的靜止負(fù)荷由MCC供電，其保護(hù)為第一級(jí)，通常配置可整定的電子脫扣器或不可整定電磁脫扣器，這類脫扣器普遍普遍不設(shè)置單相接地零序過電流保護(hù)，其瞬時(shí)動(dòng)作電流一般為10-12倍的脫扣器額定電流，在這樣大電流的情況下，其上級(jí)保護(hù)配置的零序過電流與之無法配合，只能將零序過電流保護(hù)全部退出運(yùn)行。

（2）中性點(diǎn)直接接地的低壓廠用變壓器中性點(diǎn)零序定值整定錯(cuò)誤。現(xiàn)在運(yùn)行的大多數(shù)低壓廠用電系統(tǒng)采用中性點(diǎn)直接接地方式，其零序保護(hù)定值通常簡單地按躲正常最大不平衡電流整定，一般整定3I0=25%IT.N，動(dòng)作方式為定時(shí)限，動(dòng)作時(shí)間整定0.5-0.7s的整定方法。當(dāng)發(fā)生出線單相接地時(shí)，中性點(diǎn)零序過電流保護(hù)將無選擇性動(dòng)作[2]。

3 廠用電繼電保護(hù)的應(yīng)對(duì)措施

3.1 保護(hù)用電流互感器CT飽和

首先，我們知道功耗與電流的平方成正比，因此在負(fù)載阻抗不變的情況下，我們盡可能選用二次額定電流為1A的電流互感器，相應(yīng)的二次回路功耗降為1/25，這樣CT就不容易出現(xiàn)飽和的現(xiàn)象。

其次，還可以選擇采用抗飽和能力強(qiáng)的繼電保護(hù)裝置，利用電流互感器飽和時(shí)的暫態(tài)特性，例如在發(fā)生短路的開始階段，即短路的第一或第二個(gè)周波之內(nèi)，由于鐵芯尚未飽和，二次電流有可能正確傳變一次電流，這樣在短路開始的數(shù)毫秒以內(nèi)就能夠判斷出故障的類型和性質(zhì)。還有當(dāng)一次電流的瞬時(shí)值由負(fù)半波趨向正半波時(shí)，電流互感器二次能正確反映一次電流，在過零點(diǎn)上電流互感器的一二次電流的相位是一致的[3]。

3.2 0.4kV各級(jí)零序過電流保護(hù)無法配合及錯(cuò)誤整定

對(duì)于0.4kV末級(jí)負(fù)荷，在較大負(fù)荷的情況下建議增加零序電流互感器、零序電流繼電器、塑殼開關(guān)分勵(lì)線圈等元件來實(shí)現(xiàn)零序電流保護(hù)功能；對(duì)于中性點(diǎn)直接接地的低壓廠用變壓器中性點(diǎn)零序過電流保護(hù)定值按以下兩個(gè)原則計(jì)算并取最大值：

（1）躲過低壓廠用變壓器最大負(fù)荷的不平衡電流；

（2）按與下一級(jí)有零序過電流保護(hù)時(shí)的最大零序動(dòng)作值配合和下一級(jí)沒有零序保護(hù)過電流保護(hù)時(shí)的最大相電流動(dòng)作值配合。

4 結(jié)語

隨著我國電力工業(yè)的蓬勃發(fā)展，發(fā)電廠廠用電繼電保護(hù)工作也不斷面臨新的挑戰(zhàn)和機(jī)遇，因此需要我們的技術(shù)人員不斷學(xué)習(xí)前沿技術(shù)并應(yīng)用到實(shí)際工作中，以彌補(bǔ)工作中存在的不足。