淺談電氣二次及繼電保護(hù)

駱磊

（廣東 韶關(guān)，512132）

1 發(fā)電機(jī)內(nèi)部故障計算分析

在發(fā)電機(jī)制造商對發(fā)電機(jī)繞組結(jié)構(gòu)和電磁參數(shù)設(shè)計完成后,針對發(fā)電機(jī)定子為 5分支繞組的結(jié)構(gòu)特點,委托不同的科研單位對發(fā)電機(jī)在內(nèi)部各種故障情況下的短路電流進(jìn)行計算,并對各種保護(hù)方案在不同故障情況下的靈敏度進(jìn)行分析比較,為發(fā)電機(jī)定子分支繞組在中性點側(cè)的引出方式的確定、保護(hù)用電流互感器的參數(shù)和型式選擇以及繼電保護(hù)方案的正確配置提供科學(xué)依據(jù)。在保護(hù)子系統(tǒng) A中配置完全縱差保護(hù)(87G)和裂相保護(hù)(87GUP),機(jī)端電流互感器 TA變比為 30000/1A,并對裂相保護(hù)(87GUP)在發(fā)電機(jī)定子中性點側(cè)的每相分支按1-2-3分支和 4-5分支進(jìn)行分組,在兩組引出線上均設(shè) TA,前者 TA變比為 18000/1A,后者 TA變比為 12000/IA;在子系統(tǒng) B中配置不平衡保護(hù) (60G),其電流互感器 TA接于發(fā)電機(jī)的兩個中性點之間,變比為 500/1A。除上述發(fā)電機(jī)主保護(hù)外,還包括定子接地故障、機(jī)組異常運(yùn)行狀態(tài)、主變壓器保護(hù)、廠用變壓器保護(hù)、勵磁變壓器保護(hù)以及非電量的保護(hù)。發(fā)電機(jī)一變壓器組的絕大多數(shù)保護(hù)采用了冗余配置,

2 勵磁變壓器的選擇

由于勵磁變壓器副邊可控硅換流原因,陽極回路會有 3、5、7、9、11 等奇次諧波。為消除3、9次諧波的影響,通常將勵磁變壓器的副邊接成三角形,以減少諧波對勵磁變壓器引起的發(fā)熱、震動等危害。以往在勵磁變壓器容量選擇時,為了克服上述高次諧波對勵磁變壓器的影響,不同的勵磁設(shè)備生產(chǎn)廠家通常留有不同的容量裕度 (據(jù)介紹如 SIE№ NS公司 15%、ABB公司為20%)。另外,在設(shè)計時應(yīng)考慮采用低損耗矽鋼片和設(shè)計磁密取低一些等辦法來克服不利影響。但磁諧波對變壓器容量選擇的影響從未做過定量分析,為此,通過與國內(nèi)制造廠和科研單位合作對勵磁變壓器諧波影響進(jìn)行定量分析研究,即考慮諧波影響后,實際滿載時的電流值應(yīng)按 1.15倍基波工頻電流考慮。另外,勵磁變壓器的絕緣等級問題。目前,國內(nèi)外通常選用 F級絕緣、允許溫升 80K和 H級絕緣、允許溫升 80K兩種。工程設(shè)計中如何確定一直是人們爭論的熱點,這里主要是一個綜合經(jīng)濟(jì)比較問題,如果勵磁變壓器容量裕度較大,系統(tǒng)要求的強(qiáng)勵頂值倍數(shù)不高,且限制運(yùn)行溫升不超過規(guī)定值,選擇前者絕緣等級也是可以的。否則,應(yīng)選擇后者較為穩(wěn)妥。在國外進(jìn)口的產(chǎn)品中曾出現(xiàn)過超規(guī)定溫升運(yùn)行的事例。如清江隔河巖電站的勵磁變?yōu)?H級絕緣、允許溫升 80K。但在實際運(yùn)行中的溫升為 100K左右。

3 電氣二次設(shè)備狀態(tài)檢修

電氣設(shè)備根據(jù)功能不同,可分為一次設(shè)備和二次設(shè)備。電氣二次設(shè)備主要包括繼電保護(hù)、自動裝置、故障錄波、就地監(jiān)控和遠(yuǎn)動。它們正?？煽康倪\(yùn)行是保障電網(wǎng)穩(wěn)定和電力設(shè)備安全的基本要求。在實際運(yùn)行中因電氣二次設(shè)備造成的系統(tǒng)故障時有發(fā)生,保護(hù)不正確動作的原因涉及到保護(hù)人員、運(yùn)行人員、設(shè)計部門、制造部門、自然災(zāi)害,還有其他不明原因。隨著微機(jī)在繼電保護(hù)及自動裝置的廣泛應(yīng)用,繼電保護(hù)的可靠性、定值整定的靈活性大大提高,依據(jù)傳統(tǒng)的《繼電保護(hù)及電網(wǎng)安全自動裝置檢驗條例》來維護(hù)電氣二次設(shè)備,顯然不合時宜。而一次設(shè)備狀態(tài)檢修的推廣、線路不停電檢修技術(shù)的應(yīng)用,因檢修設(shè)備而導(dǎo)致的停電時間將越來越短。這對電氣二次設(shè)備檢修提出了新的要求,因此,電氣二次設(shè)備在檢修體制、檢修方法及檢驗項目、制定檢修周期等方面需要改變,實行電氣二次設(shè)備狀態(tài)檢修,可保證二次設(shè)備的可靠運(yùn)行,以適應(yīng)電力發(fā)展的需要。電氣二次設(shè)備狀態(tài)檢修是通過設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)和設(shè)備自診斷技術(shù),結(jié)合二次設(shè)備運(yùn)行和檢修歷史資料,對二次設(shè)備狀態(tài)作出正確評價,根據(jù)狀態(tài)評價結(jié)果,科學(xué)安排檢修時間和檢修項目。由于大量微電子元件、高集成電路在電氣二次設(shè)備中的廣泛應(yīng)用,電氣二次設(shè)備對電磁干擾越來越敏感,極易受到電磁干擾。電磁波對二次設(shè)備干擾造成采樣信號失真、自動裝置異常、保護(hù)誤動或拒動,甚至元件損壞。

國際電工委員會(IEC)及國內(nèi)有關(guān)部門對繼電保護(hù)制定了電磁兼容 (EMC)標(biāo)準(zhǔn)。但目前,對現(xiàn)場電磁環(huán)境的監(jiān)測、管理沒有納入檢修范圍。也沒有合適的監(jiān)測手段。對二次設(shè)備進(jìn)行電磁兼容性考核試驗是二次設(shè)備狀態(tài)檢修的一項很重要的工作。對不同廠站的干擾源、耦合途徑、敏感器件要進(jìn)行監(jiān)測、管理。

4 SFC的諧波問題及對策

變頻起動裝置作為電網(wǎng)的非線性負(fù)荷,必然產(chǎn)生高次諧波,對系統(tǒng)造成一定的污染,對廠用電也有一些影響。但是,變頻起動裝置是一種短時工作的設(shè)備,它對系統(tǒng)的污染和對廠用電的影響是短時的,不應(yīng)該按照對連續(xù)運(yùn)行的諧波源的限制條件來對它提出要求。近幾年來,由于對電能質(zhì)量國家標(biāo)準(zhǔn)的錯誤理解,國內(nèi)在確定變頻起動裝置的技術(shù)條件時往往提出過于苛刻的要求,造成大部分國內(nèi)電站的 SFC均設(shè)置 5、7、11、13、15、17 次等高次諧波濾波器, 不僅增加了成本,而且增加了地下洞室的開挖量。深入的研究已經(jīng)證明,電站消除諧波污染的關(guān)鍵是合理選擇接線方式,只要接線合理 (增大高壓廠用變壓器與 SFC的電氣距離、設(shè)置輸入變壓器或隔離變壓器等)就不會對系統(tǒng)和廠用電造成影響,高次諧波濾波器完全不必裝設(shè)。

5 電磁型保護(hù)和集成型保護(hù)

5.1 電磁型保護(hù)。電磁型保護(hù)是模擬式保護(hù)的一種,主要用于中小型機(jī)組、變壓器、低壓線路等,其保護(hù)構(gòu)成以單元件繼電器為主 (如過流繼電器,它直接反映電流互感器二次電流有效值的大小而動作),故而保護(hù)簡單、可靠。其磁動系統(tǒng)經(jīng)多年實際運(yùn)行,在現(xiàn)場實際運(yùn)行中,積累了豐富的經(jīng)驗。只要堅持定期校驗,嚴(yán)把整定、調(diào)度關(guān),其動作性能就能夠滿足設(shè)計和整定要求。

5.2 集成型保護(hù)。集成型保護(hù)也是模擬式保護(hù)的一種,并隨著系統(tǒng)容量的增大對保護(hù)提出了更高的要求,構(gòu)成電路也趨于復(fù)雜,以實現(xiàn)復(fù)雜的保護(hù)邏輯。由于集成電路保護(hù)其構(gòu)成邏輯靠硬件電路來實現(xiàn),對構(gòu)成元件的質(zhì)量要求很高.抗干擾性能、電源質(zhì)量都要經(jīng)受住現(xiàn)場復(fù)雜電磁環(huán)境的考驗。實踐證明,盡管集成電路保護(hù)依據(jù)的原理十分先進(jìn),功能比較齊全。但由于元器件本身質(zhì)量不過關(guān)?？垢蓴_性能差,尤其是國產(chǎn)化工藝水平低,注定了它在一投入生產(chǎn)就出現(xiàn)頻繁誤動、發(fā)異常信號等現(xiàn)象。又由于其調(diào)試復(fù)雜,要求現(xiàn)場人員理論、操作水平相對較高。

總結(jié)

安全生產(chǎn)是電力企業(yè)的永恒主題,繼電保護(hù)是確保電網(wǎng)安全運(yùn)行的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。如何防止和杜絕繼電保護(hù)及安全自動裝置的不正確動作,防止事故發(fā)生和擴(kuò)大,確保電網(wǎng)安全運(yùn)行,是繼電保護(hù)專業(yè)人員為之努力的工作目標(biāo),也是各單位所面臨的、時刻不容掉以輕心的一項重要工作。隨著電力科技含量不斷提高,保護(hù)裝置不斷地更新?lián)Q代,要保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行,必須不斷提高管理水平,完善繼電保護(hù)相關(guān)管理制度,加大人員培訓(xùn)力度,增強(qiáng)繼保人員的工作責(zé)任心,變被動管理為主動管理,才能防患于未然。

[1]吳剛，涂寧，周強(qiáng)，鄒來勇.構(gòu)皮灘水電站電氣二次設(shè)計.人民長江，2006年3期.