電氣二次及繼電保護初探

劉麗玲

（河南省電力勘測設(shè)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(shè)計院，河南 鄭州 450000）

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

電氣二次設(shè)備；繼電保護；電力系統(tǒng)

電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，規(guī)模大、范圍廣，長期暴露在自然條件下容易出現(xiàn)各種故障，為了避免故障范圍進一步擴大，電力系統(tǒng)在一次設(shè)備上安裝了繼電保護裝置，當(dāng)線路設(shè)備出現(xiàn)故障時，能夠在第一時間內(nèi)切除故障點，保證其他線路運行正常，繼電保護系統(tǒng)是電力系統(tǒng)正常運行的基礎(chǔ)，為了進一步提高電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，有必要進一步研究電氣二次和繼電保護系統(tǒng)，提高其響應(yīng)速度和正確性，保護電力設(shè)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(jié)構(gòu)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(xiàn)的一種電力系統(tǒng)設(shè)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(shè)備中應(yīng)用，以單元件繼電器為主，結(jié)構(gòu)形式簡單，邏輯結(jié)構(gòu)清晰，有著多年的運行經(jīng)驗，工作人員對這一類設(shè)備的運行特點和故障形式都十分了解，出現(xiàn)故障能夠在短時間內(nèi)解決。但是這種結(jié)構(gòu)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(wǎng)建設(shè)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(tǒng)的電磁繼電保護器相比，集成型保護裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，集成程度更高，功能更加豐富，性能優(yōu)于電磁繼電保護器，能耗更低，但是對操作人員的技術(shù)水平要求也比較高。因為集成型繼電保護器性能更加穩(wěn)定，監(jiān)測數(shù)據(jù)類型更加廣泛，所以應(yīng)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(shù)的結(jié)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(xiàn)代化智能電網(wǎng)繼電保護自動化系統(tǒng)的重要裝備基礎(chǔ)，基于PLC控制器的繼電保護裝置能夠根據(jù)固件上的邏輯在出現(xiàn)故障時正確響應(yīng)，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(shù)據(jù)，通過建立歷史數(shù)據(jù)庫來避免數(shù)據(jù)丟失，并判斷繼電保護裝置以及一次設(shè)備的運行健康狀況。

（二）電氣二次繼電保護系統(tǒng)故障

二元羧酸[13]在脫水過程中盡可能的合成結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的5元環(huán)與6元環(huán)，1,4-二元酸與1,5-二元酸加熱脫水形成5元和6元環(huán)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(huán)酮；7碳數(shù)以上的二元酸則分子間脫水聚合成酐[14]。

1.發(fā)電機組內(nèi)部故障

發(fā)電機組是繼電保護裝置的重點保護對象，發(fā)電機組一般有5個分支繞組，在工作過程中，機組內(nèi)部會產(chǎn)生電磁效應(yīng)，容易導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)短路等故障，繼電保護裝置也會受到電磁效應(yīng)的影響，在出現(xiàn)故障時將不能夠及時正確地響應(yīng)，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(fā)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(tǒng)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(yīng)了更多數(shù)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(shè)計方案都選擇將主電路控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)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(xiàn)主電路電磁繼電器開閉，使用控制電路互鎖控制電動機轉(zhuǎn)動方向。在整個電力系統(tǒng)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(tǒng)的電磁效應(yīng)很容易對繼電器造成影響，導(dǎo)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(jīng)過了多次技術(shù)改造，現(xiàn)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?qū)崿F(xiàn)速斷、過流保護和單相接地等功能，隨著智能電網(wǎng)建設(shè)的逐漸深化，該二次繼電保護系統(tǒng)難以滿足智能電網(wǎng)建設(shè)的性能需求，現(xiàn)以該線路電氣二次繼電保護系統(tǒng)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(jīng)過勵磁變壓器之后會發(fā)生一定改變，勵磁變壓器穩(wěn)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(dǎo)致勵磁變壓器過熱，因此在方案設(shè)計階段，一定要注意做好勵磁變壓器的絕緣工作，國內(nèi)一般都將勵磁變壓器設(shè)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(guān)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(shè)備維護

組織開展電氣二次設(shè)備維護工作對保證設(shè)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(tǒng)正常運行過程中，電氣二次設(shè)備故障不可避免，為了降低故障率，在定期設(shè)備維修工作中，工作人員應(yīng)該首先全面檢查勵磁繼電器，能消除設(shè)備隱患，之后不斷完善設(shè)備監(jiān)測、檢測以及自我修復(fù)功能，集成設(shè)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(tǒng)中有著十分廣泛的應(yīng)用，為小型機組、電動機等提供保護，低壓電路中的應(yīng)用比較廣泛，例如過流繼電器能夠監(jiān)控對應(yīng)主電路的電流，在正常值范圍內(nèi)，繼電器處于待機狀態(tài)，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(fā)送給集控中心。智能化電網(wǎng)將更多的功能集成在同一個設(shè)備上，設(shè)置為集成電路，電磁繼電器的應(yīng)用越來越少，使用智能化集成繼電保護設(shè)備需要使用專用管理系統(tǒng)進行邏輯保護。

2.SFC諧波問題

變頻啟動裝置屬于電網(wǎng)非線性負(fù)荷，會導(dǎo)致高次諧波污染電網(wǎng)，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(zhuǎn)設(shè)備，對電網(wǎng)的污染是短時間的，因此無須對其提出連續(xù)運行諧波源的限制要求。但是近些年，一些電力企業(yè)誤解了國家電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，對變頻啟動裝置技術(shù)條件提出的要求過于苛刻，很多國內(nèi)電站SFC都設(shè)置了5、7、11、17等高次諧波濾波器，導(dǎo)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(guān)鍵在于接線方式的調(diào)整，調(diào)整接線，適當(dāng)增加高壓常用變壓器和SFC之間的距離，設(shè)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(wǎng)和廠用電的影響。歐美以及日本地區(qū)有很多電站都并沒有設(shè)置濾波器，也并沒有帶來嚴(yán)重的電網(wǎng)和廠用電污染。

（三）電氣二次與繼電保護裝置質(zhì)量控制

1.電氣二次設(shè)備

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

2.電氣二次設(shè)備自動化系統(tǒng)校驗

自動化系統(tǒng)對電氣二次設(shè)備的正常運行至關(guān)重要，是二次設(shè)備質(zhì)量檢查工作的關(guān)鍵內(nèi)容，要求校驗基礎(chǔ)元件時需要遵循出廠技術(shù)規(guī)范、國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)程進行操作，根據(jù)廠家的出廠說明書組織開展系統(tǒng)校驗，根據(jù)系統(tǒng)接線圖和邏輯結(jié)構(gòu)，考慮到實際接線之間的電氣設(shè)備距離，檢查電氣二次設(shè)備動作是否正確，是否符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求。

3.二次接線

電氣二次設(shè)備質(zhì)量檢查需要復(fù)查設(shè)備配線以及盤柜二次接線，尤其是線纜敷設(shè)結(jié)束之后，工作人員需要檢查所有電氣二次設(shè)備的配線，確保電氣二次設(shè)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(yán)格遵循技術(shù)規(guī)范和國家標(biāo)準(zhǔn)進行操作，根據(jù)設(shè)計方案接線，精細(xì)操作，確保接線點可靠、牢固。尤其是螺釘、焊接和插接操作，結(jié)束之后要進行復(fù)檢，線芯兩端需使用異型管標(biāo)號，配線布置應(yīng)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(dǎo)線需要穿過接線端子操作，端子板上每側(cè)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(jié)語

電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行是電力供應(yīng)穩(wěn)定安全的前提基礎(chǔ)，在電力系統(tǒng)中，繼電保護二次回路是電網(wǎng)重要的安全防護系統(tǒng)，出現(xiàn)故障時能夠有效保護電力設(shè)備，避免設(shè)備故障進一步發(fā)展，波及其他正常工作的設(shè)備。因此為了進一步提高電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，電力企業(yè)應(yīng)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(yīng)的穩(wěn)定性。

［1］梁經(jīng)宛，劉志遠，姜帥，等.長壽命電氣二次設(shè)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(shù)新產(chǎn)品，2012（13）：254-255.

TM77

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