淺談發電廠廠用電繼電保護研究及應用

高榮春

南京保合太和電力科技有限公司 江蘇南京 210000

1 發電廠廠用電繼電保護的現狀分析

廠用電系統一般由廠用電源配電裝置（母線和開關等設備、廠用饋線和負荷）組成。通常分為高壓廠用電系統和低壓廠用電系統。高壓廠用電系統電壓一般為3-10kV，低壓廠用電系統電壓一般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

廠用電系統的基本任務是滿足機組啟動、正常運行和停機等工況下供電的需要，并保證發電廠安全、連續、穩定運行。其運行特點是用電負荷多、分布廣、操作頻繁和工作環境惡劣等。據統計，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行安全可靠、適合頻繁操作并且便于檢修。

近年來，由于對廠用電的認識普遍不夠深入，尤其對于低壓廠用系統的保護采用單一的保護方式，同時繼電保護專業人員的專業素質參差不齊，已經在很多電廠發生過保護拒動，誤動事故，嚴重時甚至造成發電機“非停”和人身傷害。所以有必要對發電廠廠用電繼電保護進行研究，以求最大限度的合理化配置廠用電保護，確保廠用電的可靠運行，從而保證機組的安全、穩定運行[1]。

2 廠用電繼電保護運行中存在的問題

2.1 保護用電流互感器CT選擇不合理存在的問題

高低壓廠用系統，在廠用母線近區域或出線出口發生金屬性短路時，短路電流通常高達20-30kA，而由于設計時CT變比按負載額定電流選擇取，高壓電動機及低壓廠用變壓器高壓側保護用CT變比普遍采用200/5A及以下，最小的甚至會采用50/5A，額定功耗≤25VA，準確等級為5P20或10P20，因此，在短路故障時，實際短路電流倍數超過100以上，》20，此時CT已極度飽和，CT二次反應的故障電流已遠非正弦波，實際是非常狹窄的尖頂波。此時，即使是瞬時動作的保護亦拒動。

2.2 0.4kV低壓廠用電系統存在上下級零序定值無法配合和錯誤整定的問題

（1）0.4kVMCC段所帶負荷未設置單相接地零序過電流保護。一般75KW以下的低壓電動機和200A以下的靜止負荷由MCC供電，其保護為第一級，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置單相接地零序過電流保護，其瞬時動作電流一般為10-12倍的脫扣器額定電流，在這樣大電流的情況下，其上級保護配置的零序過電流與之無法配合，只能將零序過電流保護全部退出運行。

（2）中性點直接接地的低壓廠用變壓器中性點零序定值整定錯誤。現在運行的大多數低壓廠用電系統采用中性點直接接地方式，其零序保護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，動作方式為定時限，動作時間整定0.5-0.7s的整定方法。當發生出線單相接地時，中性點零序過電流保護將無選擇性動作[2]。

3 廠用電繼電保護的應對措施

3.1 保護用電流互感器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，相應的二次回路功耗降為1/25，這樣CT就不容易出現飽和的現象。

其次，還可以選擇采用抗飽和能力強的繼電保護裝置，利用電流互感器飽和時的暫態特性，例如在發生短路的開始階段，即短路的第一或第二個周波之內，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毫秒以內就能夠判斷出故障的類型和性質。還有當一次電流的瞬時值由負半波趨向正半波時，電流互感器二次能正確反映一次電流，在過零點上電流互感器的一二次電流的相位是一致的[3]。

3.2 0.4kV各級零序過電流保護無法配合及錯誤整定

對于0.4kV末級負荷，在較大負荷的情況下建議增加零序電流互感器、零序電流繼電器、塑殼開關分勵線圈等元件來實現零序電流保護功能；對于中性點直接接地的低壓廠用變壓器中性點零序過電流保護定值按以下兩個原則計算并取最大值：

（1）躲過低壓廠用變壓器最大負荷的不平衡電流；

（2）按與下一級有零序過電流保護時的最大零序動作值配合和下一級沒有零序保護過電流保護時的最大相電流動作值配合。

4 結語

隨著我國電力工業的蓬勃發展，發電廠廠用電繼電保護工作也不斷面臨新的挑戰和機遇，因此需要我們的技術人員不斷學習前沿技術并應用到實際工作中，以彌補工作中存在的不足。