发电厂厂用电保护的配置原则和定值整定分析

发电厂厂用电保护的配置原则和定值整定分析

全智娟

（中国能源建设集团广西电力设计研究院有限公司530007）

摘要：随着近些年来我国社会经济的飞速发展，国家用电量急剧增加，随之发电厂的任务也越来越艰巨。发电厂厂用电是用电系统正常工作的关键环节，确保发电厂厂用电的用电安全是维护用电安全的基本保障。在发电厂运行过程中，经常需要对设备进行启动、运转、检修等操作，这就需要对各供电设备采取用电保护措施。该文对发电厂厂用电保护的配置原则和定值整定分析，结合用电设备的相关类型和参数，探究发电厂厂用电保护需要关注的一些问题，旨在确保发电厂的用电安全。

关键词：发电厂；厂用电；保护配置；定值整定

1继电保护装置

目前，发电厂厂用电系统的电压等级不高，网络结构也简单，保护配置和整定算的相关文献较少，在具体的实践过程中也出现了一些问题。例如，由于对现场装置实际整定的指导性不高，导致继电保护的可操作性较低，相关的执行标准或者设计手册只对一些常规的保护配置和取值范围进行设置，但是不能满足目前较为普遍的微机综合保护系统。通过统一图形系统、整定计算以及人工干预等，实现可视化的操作系统，相比传统模式的保护配置及定值计算较简单、方便，目前是较为普遍的应用方法。

由于发电厂使用的设备种类较多，所需要应用的保护原理不同，采用的设备也不一样。发电机和电动机都是通过转子的旋转运动来工作的，它们的运行状况较为复杂，需要保护的方面较多，该文章主要是通过两个设备进行继电保护分析。现在电厂采用的发电机组的规模逐渐变大，厂用电的主线接线形式跟以往相比也有所变化。继电保护的整定计算中也会遇到一些难点问题，在实际的厂用电中各个馈线出口短路电流过大，与TA电流变比不匹配，当它变比较小时会使馈线出口短路TA出现过饱和现象，TA二次输出的尖顶波较窄，导致各个馈线出口短路时发生保护拒动现象。

发电厂的网络结构差异较大，大型机组多采用结构简单的单元接线，中小型机组的接线形式较为复杂，其保护配置也各不相同。保护配置多样性导致相应保护装置多样化。在厂用电的二次系统中，线路接口较多，设计完成后修改较为困难，在进行设计时需要深思熟虑，避免后期修改。高压厂用电的微机保护系统实现方法较多，保护装置的不同会导致外部接口和通信方式不一样，因而在进行设计时就需要对二次设备采购情况进行了解，依据厂家的产品资料和样品，进行相关工作，避免后期的修改。

继电保护的定值整定计算是继电保护运行技术的重要组成部分，对系统的电气设备具有重大作用。继电保护定值计算出现问题会引起继电保护的拒动或者误动，使得电气故障扩大化，导致电气设备受损，甚至引起更大的安全事故。在对发电厂进行继电保护时，需要进行定值整定计算，通过计算来检验保护装置是否符合现有设备，不符合实际情况时，需要进行方案改进，确保系统的安全运行。

2保护装置的设备选型

（1）厂用电接线形式

厂用电通常可以采用3kV、6kV、10kV作为高压厂用电系统的标称电压，电压等级通常是根据发电机的额定电压、电动机的电压和厂用电供电网络等因素共同决定，除此之外还需要考虑经济性。为了简化厂用电接线，方便维护，目前均倾向于采用一级高压厂用电电压，并且，当6kV一级高压厂用电能够满足用电设备电压水平要求，同时对开关设备开断水平要求合理时，尽量采用6kV电压避免采用10kV电压。

（2）厂用电保护配置

针对厂用电设备保护配置可参照下表执行：

（3）厂用电保护原理

现阶段，纵联差动保护的整定计算是通过比率制动原理，躲过由于变压器两侧TA特性不一致产生的不平衡电流启动；复合电压过电流保护是通过动作电流决定的。低电压动作值，由躲过电动机自启动的最低残压来决定，负序电压动作值由躲过正常运行时出现的不平衡电压进行定值整定计算，动作电流取决于躲过电流对应分支的额定电流。这种方式的保护电流较低，灵敏度较高。

3保护装置中电动机的整定问题

（1）电流速断保护：要求在一些情况下，需要进行电流速断保护整定计算等。动作电流整定是通过启动电流来确定，电流速断保护装置动作电流整定值与电流继电器的可靠系数、接线系数，电动机启动电流成正比，与电流互感器变比成反比。电动机处于供电网络的末端，不需要对电流速断保护进行动作时限设置。根据电动机的工作状况，电流速断保护和过电流保护应该根据相关公式进行整定计算。以汽机变为例，躲过外部短路时电流保护的最大短路电流为IKIdzkd.max(3)，式中为Kk为可靠系数,Id.max为最大运行方式下变压器低压侧母线三相短路时流过电流互感器的电流值。

过热保护；过热保护功能是建立在对电动机进行发热模型的基础上进行散热计算分析，因此实现较为精确的过热保护，主要是通过发热时间常数和散热时间来确定。根据所采购的电动机的相关数据计算发热时间，发热时间的计算有4种方法，(1)可以通过电动机过负荷能力计算；(2)可以通过电动机的温升值和电流密度计算；(3)也可以由电动机启动电流下定子温升的发热时间常数计算；(4)还可以通过电动机运行规程对发热时间常数进行估算。散热时间，是由电机过热后从高温降至常温时的时间来确定。

（3）堵转保护。电动机的转子在运转时会出现机械卡塞、电压过低等堵转情况。堵转时转速较低，电路中的电流过大，甚至会超过额定电流，导致电动机温度上升，容易烧坏。在堵转保护中，可以采用失压-恢复的方式进行保护，即电压跌落后恢复至正常值，实现失压后的重启，采用这种逻辑方式可以调整电流定值到较小的范围，使灵敏度大大提高。

4保护装置的静态调试

继电保护装置的选型和定值整定计算的选型和定值整定计算是否适合发电厂的实际情况，可以通过现场实际运行结果和相关的数据来验证。首先，需要确定系统整体的继电保护装置方案；其次，对其进行相关的定值整定计算，将对应的发变组和线路中的保护装置启用试运行模式，对试运行模式中的相关数据进行采集和统计分析，对故障情况和保护动作的发生情况进行记录和分析；最后，根据故障信息和保护动作的统计情况进行分析，查找故障类型，确保系统安全稳定的运转。

5结语

随着电力科学技术的发展，目前关于继电保护整定的研究日益增多，保护定值的整定已经成为电力系统正常工作的重要过程，是做好继电保护配置工作，满足电网正常运行的基本保障。目前我国电力系统主设备生产厂家较多并且复杂，发电厂厂用电保护的方案也会各不相同，目前微机保护的定值整定的工作量较大，需要依赖相关的工作人员进行整定系统的研发和应用工作。

参考文献

[1]王慧敏,刘沪平,郭伟,等.可视化发电厂继电保护整定计算系统的研究[J].继电器，2005(21)：19-22.

[2]王海燕.发电厂继电保护的定值整定及其管理系统的研究[D].保定：华北电力大学（河北）,2005