6kV廠用電保護配置及其功能探究

郭棟梁 戴寧

摘 要：近年來機組容量在不斷增加，這種情況下對承擔發電廠動力保證的廠用電系統提出了更好的要求，做好廠用電系統繼電保護裝置的相關工作如配置、整定計算等工作顯得尤為重要，對于廠用系統安全性與可靠性的提升起到了重要作用。為此，本文主要針對廠用保護配置相關內容進行了闡述與分析，希望可以為電力企業的實際工作提供一些幫助，為廠用電系統保護工作提供一些參考。

關鍵詞：6kV廠；用電保護配置；功能

中圖分類號：TM62 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）11-0208-02

隨著近年來社會經濟的飛速發展，我國用電量在短時期內急劇增加，發電廠面臨的任務越來越艱巨，廠用電作為用電系統正常運行的關鍵環節，確保其用電安全為維護用電安全提供了基本保障，在發電廠運行過程中，經常需要啟動、運轉及檢修設備，廠用電二次系統承擔著保護、控制系統的重要責任，其設計好壞直接決定著廠用設備是否可以正常運行，這就需要針對供電設備實行必要的保護性措施，廠用繼電保護設備配置及整定顯得尤為重要。下面就結合筆者多年來的實際工作經驗，從不同角度針對6kV廠用電保護的相關問題進行深入分析與探討。

1 廠用接線方式

1.1 高壓廠用接線

當前電廠發電中多數機組用電系統均采用主6kV系統，并將其分成A、B兩段工作母線之中，運輸負荷電源均由工作母線提供，其中高壓母線一般利用單母線接線方式，之所以利用這種方式接線，是因為可以顯著提升系統運行可靠性，同時達到限制短路電流的作用。所以，在設置電源的過程中，通常母線是不存在聯系的，每條母線都有其獨立工作電源。

1.2 電壓廠用接線

低壓廠用母線一般利用獨立一條單母線，每段母線均通過開關與低壓變壓器低壓側一端連接，為了達到限制短路電流大小，一般要求低壓變壓器容量不能超出2500kVA。歸結起來，廠用接線方式的特點[1]：（1）發電機組中廠用系統均為相互獨立，尤其是200MW超臨界機組，更需要采用獨立設置方式；（2）綜合考慮到機組啟動、停運等用電情況；（3）根據電廠建設需求，施工期間及分期建設期間均要考慮到用電系統運行方式；（4）200MW或以上機組必須設立交流安保電源，如果機組全面停運，則進行自動切換并確保按照原來的負荷供電。

2 保護裝置的設備選型

隨著近年來機組容量的快速增加，對電廠廠用電系統提出的要求和標準越來越高，這種情況下在實際工作中，廠用電系統繼電保護裝置配置起到了重要作用，同時也引起了人們對其整定運算的關注和重視，確保設備選型正確可以為廠用系統運行安全性與可靠性提供必要保證。下面我們就從廠用電接線形式與廠用電保護原理兩方面，針對廠用電幾點保護裝置的設備選型問題進行詳細分析和論述[2]。

2.1 廠用電接線形式

一般廠用電高壓用電系統以3kV、6kV、10kV為標稱電壓，根據發電機額定電壓、廠用電供電網絡及電動機電壓等因素決定其電壓等級，并且綜合考慮其經濟性。為了進一步簡化廠用電接線，同時達到便于維護的目的，當前采用的都是一級高壓廠用電電壓，在6kV一級高壓廠用電可以滿足各設備需求并且開關設備開斷水平合理時，選擇6kV電壓。

2.2 廠用電保護原理

當前縱聯差動保護整定計算都是利用比率制動原理得出的，因為變壓器兩側特性不一致，因此出現了不平衡電流，而復合電壓過電流保護則需要動作電流來決定。低電壓動作值主要由電動機自動啟動最低電壓決定，而負序電壓動作值則由正常運行過程中不平衡電壓整定計算得出，電流對應分支額定電流直接決定了動作電流的大小，這種保護電流比較低，具有較高的靈敏度。

3 6kV電廠廠用電系統保護配置及整定計算

6kV用電保護具體分為電動機保護、低壓廠用變壓器保護、饋線保護及分段斷路器保護幾個部分，其中母線與饋線分段斷路器保護是非常簡單的，僅需要進行電力速斷保護、零序過電流保護及過電流保護的設定。廠用電系統則需要計算保護整定，注意嚴格遵循下面的原則[3]：

（1）嚴格計算出高壓廠用變壓器電流及電壓保護整定，一般來說用電系統均為自啟動方式，這一點與一般用戶存在一定差異，同時與一般變電站升壓變壓器也有所不同，所以，其電流整定計算不能完全按照定時限過電流保護的方法來處理；（2）在計算低電壓廠變過電流保護動作的過程中，如果該動作電流與低壓側饋線電流速斷保護動作電流是配合的，或者說其值為0.1s，這時低壓廠用變電過電流保護動作時間應為0.5s；而如果動作電流與短延時電力速斷保護動作電流存在相互配合的關系，那么低壓廠變過電流保護動作的時間就應該是0.6s/0.7s，總之從整體上來看都不會超出1s；（3）應綜合考慮其快速性、選擇性與靈敏性。廠用電系統一次設備發生短路的概率比較高，同時短路電流也存在較大的變化，某些條件下還可能會造成比較嚴重的后果，所以在其整定計算過程中，不僅要充分滿足系統選擇性要求，同時還要有效縮短保護動作發生的時間；（4）在選擇上下級保護時間差時，較大發電機組廠用系統保護通常采用危機保護或者高精度時間元件，所以這種情況下上下級保護時間差會在0.3到0.4s之間。

4 保護裝置中電動機的整定與功能

（1）電流速斷保護：很多情況下都要針對電流速斷保護整定進行計算。動作電流整定主要是通過啟動電流進行確定，電流速斷保護裝飾動作電流的整定值與很多值都存在關系，如與接線系數、可靠系數、動機啟動電流均呈正比，而與電流互感器變比則呈反比。在整個供電網絡之中電動機處于末端位置，不需要對電流速斷保護進行動作上的限制，按照電動機實際工作情況，電流速斷保護、過電流保護均可以按照公式展開整定計算。（2）過熱保護：這里提到的過熱保護是指以電動機發熱模型為基礎，在此基礎上展開散熱計算分析，所以，要想實現精確的過熱保護，還要利用發熱時間常數、散熱時間等數值的計算來確定。按照我們購買電動機的數據進行發熱時間計算，具體來說，發熱時間計算主要有四種不同的方法[4]：第一：利用電動機計算過負荷能力；第二，利用電動機溫升值、電流密度進行發熱時間的計算；第三，通過電動機啟動電流之下的定子溫升，計算其發熱時間的相關常數；第四：利用電動機運行規程估算出發熱時間常數。歸根結底，散熱時間還需要利用電動機過熱之后，從高溫一直降低至常溫確定時間。（3）堵轉保護。通過實際觀察可以發現，電動機轉子在其實際運轉過程中可能會出現電壓過低、機械卡塞等異常情況。在發生堵轉的情況時，其時轉速比較低，同時電路中經過的電流也比較大，嚴重時甚至會超出額定電流，這種情況下很容易會造成電動機溫度上升，將設備燒壞。在堵轉保護過程中，我們可以利用失壓-恢復的手段來實現保護目的，也就是說電壓跌落之后恢復到正常值，失壓之后重啟會得以實現，利用這種邏輯方法通常都可以將電流定值調節到一個比較小的范圍，使其靈敏度得到明顯提升。

5 結語

綜上所述，電廠正常運行過程中需要用到很多工藝設備或輔助系統，這些工藝設備和輔助系統支撐著發電機、升壓站等上端設備，廠用電二次系統在其中主要承擔著保護和控制系統的重要作用，其設計好與壞直接關系到廠用電設備是否可以正常運行，所以，必須將廠用繼電保護設備的配置、整定計算等工作做好。本文著重從廠用接線方式、保護裝置設備選型、6kV電廠廠用電系統保護配置及整定計算等方面針對6kV廠用電保護的相關問題進行了闡述，并針對電動機功能的相關問題進行了分析。

參考文獻

[1]李汝銘.6kV廠用電保護配置情況分析及功能研究[J].電子制作，2015，（05）：222-223.

[2]成玉峰，任玉寶.某電廠6kV廠用電系統快切裝置事故切換分析及改進措施[J].酒鋼科技，2017，（01）：43-46.

[3]付龍龍，雷兆團，高景輝，李學忠，姚友江.汽輪機驅動引風機在1000MW超超臨界機組上的應用[J].中國電力，2012，（03）：51-53.

[4]王詩然.電氣監控管理系統在發電生產中的應用研究[J].寧夏工程技術，2012，（02）：118-123.