發電廠廠用電保護配置及定值整定

周玉萍

(安徽華電宿州發電有限公司，安徽 宿州 234000)

發電廠廠用電保護配置及定值整定

周玉萍

(安徽華電宿州發電有限公司，安徽 宿州 234000)

以安徽華電宿州發電有限公司(以下簡為本公司)繼電保護的配置及存在的問題為例，對廠用電系統保護的配置和整定原則進行了整理分析，并提出一些繼電保護整定計算的新思路，以確保繼電保護可靠、正確動作。

發電廠；廠用電；繼電保護；整定計算

0 引言

發電廠在啟動、運轉、停投、檢修過程中，有大量用電動機拖動的機械設備，用以保證機組的主要設備(如鍋爐、汽輪機或水輪機、發電機等)輸煤、碎煤、除灰、除塵及水處理的正常運行。這些電動機以及全廠的運行、操作、實驗、檢修、照明用電設備等都屬于廠用負荷，總的耗電量統稱為廠用電。廠用電系統為電廠內部供電級別最高的系統，一旦出現問題，將直接影響到電廠設備的正常運行，嚴重時將造成停機事故的發生，甚至造成人身傷害。因此，廠用電繼電保護對可靠性、速動性、選擇性之間的配合要求很高，如何滿足這方面的要求仍是個難題。

近年來，由于對廠用電系統的重視不足，廠用電系統繼電保護的整定計算也存在一定的誤區，已經在很多電廠發生過保護拒動、誤動事故，嚴重的造成機組停運時間長達2個多月。所以很有必要對發電廠廠用電繼電保護的配置和整定計算進行研究，以求最大限度地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。下面以本公司2臺600 MW火電機組的廠用電保護配置及存在的問題為例，對其配置和整定原則進行整理、分析，并提出一些繼電保護整定計算的新思路，以確保保護可靠、正確動作。

1 高、低壓廠用變壓器保護整定計算

由于廠用電系統存在電動機自啟動情況，以往的整定計算中高壓廠變分支低電壓閉鎖過電流保護，動作電壓按躲過電動機自啟動最低殘壓計算，動作電流按變壓器分支額定電流計算，其動作時間與低壓廠變定時限過電流保護動作時間配合計算或與低壓廠變限時速斷保護動作時間配合計算，時間長達1 s多，有的甚至達到2 s以上。如某電廠分支復合電壓過電流保護動作時間按與低壓變壓器的限時速斷保護動作時間相配合取1.1 s，而高壓廠變分支負荷的快速保護動作時間一般為0 s，FC回路的動作時間一般在0.1 s以下，如果保護配合的時間級差取0.3 s，則該電廠的分支復合電壓過電流保護動作時間就多出0.7 s，如果發生短路故障必然加重設備的損壞程度或使短路范圍擴大。目前，高壓廠變分支復合電壓過電流保護一般的整定方法為：低電壓動作值按躲過電動機自啟動時最低殘壓計算，負序電壓動作值按躲過正常運行時出現的不平衡電壓整定，動作電流按躲過對應分支額定電流計算或者按電壓元件保護范圍末端兩相短路時有足夠靈敏度計算。按照這種整定原則，高壓廠變分支低電壓閉鎖過電流保護動作電流都比較大，其動作電流能與各饋線的瞬時電流速斷保護動作電流配合，同時在此動作電流時，各饋線FC回路高壓熔斷器考慮誤差后的熔斷時間小于或等于0.1 s，則廠用分支過電流保護的動作時間可采用0.4 s或0.5 s。

廠用變壓器的溫度保護。母線廠用高低壓變壓器一般都配有溫度保護、瓦斯保護等非電量保護，其中溫度保護按照不同的動作溫度整定為報警、跳閘2種不同的出口方式，但是，根據運行實踐，測溫元件極不穩定，溫度表計里的機械機構及繼電器也存在不穩定因素，動作極不可靠，所以，溫度保護一般應該只動作于發信號，而不動作于跳閘。

2 FC回路保護的配置

由于真空接觸器只能接通和開斷電動機的啟動電流或低壓廠變的空載電流和負荷電流，而不能斷開超過其允許斷開電流值的短路電流，故短路電流大于接觸器允許斷開的電流值時應由高壓熔斷器切除短路電流。所以，FC回路電流速斷保護動作時間應與熔斷器的熔斷時間相配合，即短路電流大于等于真空接觸器允許切斷電流時，熔斷器應先于保護動作前熔斷，FC回路高壓熔斷器和電流速斷保護動作時間特性如圖1所示。當短路電流等于I2時熔斷器和電流速斷保護同時動作；當短路電流大于I2時，由熔斷器切除短路電流；當短路電流介于I2與I1之間時，由電流速斷保護以延時時間top.set動作切除短路電流；當短路電流小于I1而又大于熔斷器的最大工作電流時，由熔斷器熔斷切除短路電流。根據國內熔斷器的熔斷特性及一般設備熔斷器的配置原則，當短路電流達到幾千安培時，熔斷器的熔斷時間約為0.05～0.1 s。如某電廠閉式循環水泵采用FC回路供電，采用的是型號參數為WKNH0 315/200 A的西安熔斷器，電源近區短路時的短路電流為7.8 kA，圖2是該品牌熔斷器的熔斷特性，查圖可知在電源近區短路時該熔斷器的熔斷時間小于0.06 s，取0.1 s，時間級差取0.3 s，則該電機電流速斷保護的動作時間應該取0.4 s。有一些繼電保護人員認為，FC回路發生短路時完全靠熔斷器的熔斷來切斷短路電流，而不投電流速斷保護。當短路電流介于I2與I1之間時，應該由電流速斷保護動作切除短路電流，不投速斷保護只靠熔斷器熔斷來切斷短路電流顯然是錯誤的。這樣做只會延長保護的動作時間，使故障擴大，進而造成更大的損失，應該引起整定計算人員的注意。

圖1 FC回路電流保護配置原則

圖2 西安熔斷器的熔斷特性

3 電動機堵轉保護整定計算

當電動機在啟動過程中或運行中發生堵轉時，電流將急劇增大，容易造成電動機燒毀。目前，電動機的堵轉保護一般都是電流保護，采用正序電流構成，動作時間按躲過電動機的啟動時間整定。堵轉保護當不引入轉速開關觸點時，正序動作電流取(1.3～1.5)In，動作時間取1.2×(20～25)=24～30 s；當引入轉速開關觸點時，正序動作電流值可取(1.5～2)In，動作時間取0.8×(20～25)=16～20 s。目前很多電廠沒有安裝電動機轉速開關，給電動機的安全運行埋下了隱患，當電動機發生堵轉時，常常是保護正常動作了，電動機也燒壞了。鑒于此，應引入電動機轉速信號，與動作電流相配合，共同實現電動機的堵轉保護。

4 結語

本文主要針對發電廠廠用電系統中一些重要的保護配置和定值計算展開研究，通過參考一些專業書籍和教材，結合筆者近年來從事繼電保護工作的親身經歷和工作經驗，本著實事求是、認真細致的原則，歸納出廠用電系統在整定計算中應該注意的一些問題，希望能為發電廠繼電保護整定人員提供一些技術參考。

[1] 許正亞.發電廠繼電保護整定計算及其運行技術[M].中國水利水電出版社，2009

[2] 高春如.大型發電機組繼電保護整定計算與運行技術[M].中國電力出版社，2006

[3] 王朗珠，將燕.發電廠電氣設備及運行[M].中國電力出版社，2008

[4] 許建安，王風華.電力系統繼電保護整定計算[M].中國水利水電出版社，2007

2014-09-03

周玉萍(1987—)，女，江蘇常州人，助理工程師，研究方向：電氣二次繼電保護。