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摘要：随着人们的生活质量在不断的提高，对于用电的需求在不断地加大，本文主要针对发电厂低压侧厂用电覆盖面广、负荷结构复杂、整定计算涉及影响因素多等问题进行分析研究，对保护整定极差配合提出了更高的要求。本文选取发电厂典型用电负荷，探讨低压厂用电系统保护整定配合的一些基本原则，主保护及后备保护配合的要求。结合某水电厂400V自用电系统，探讨几种配合整定方法。
关键词：厂用电；保护；配合
引言
继电保护整定计算最基础的工作是计算保护范围内设备发生故障时由保护安装处反应的故障电流、故障电压的计算,保护范围内设备故障的故障电流、故障电压计算出来后,继电保护的整定思路就基本明确了。当前,发变组保护、系统保护均有相关的规程、导则可做参考,而发电厂厂用系统继电保护的整定计算则无规程、导则可用。实际运行的发电厂厂用系统尤其低压厂用系统的继电保护配置多种多样,以发电厂低压厂用系统为例,有PC电动机动力中心,有MCC电动机控制中心,PC母线涉及的开关有工作进线开关、备用进线开关、电机开关、MCC的进线开关及其它一些重要的电源开关。《火力发电厂厂用电设计技术规定》中规定,为低压厂用系统配电的低压变压器需配置速断保护(不反应低压母线故障)、定时限过电流保护(反应变压器本体和低压母线相间短路故障)、接地保护等;变压器低压侧出线开关(低压母线进线开关)处是否配置保护国内的设计传统多为不设保护,《规定》中亦未做规定,国外的习惯多配置有过流保护或使用开关所带的智能脱扣器做保护;母线所带的支路中大容量电机及配电线路(MCC进线)开关设计为带脱扣器的开关,其它电机支路及小负荷电源一般使用熔断器或热继电器来切除故障。相间短路保护和接地短路保护的配置没有“规程”做统一明确要求,低压系统不是火电厂工程设计的主要项目,且不同时期有不同的设计思想,对于接地故障有的设计不配置零序过流保护,有的则配置零序过流保护,这样均为整个低压系统继电保护整定计算的配合带来了问题,运行多年的机组均有发生低压电缆故障而低压变跳闸的事例。本文试对当前大机组厂用低压系统以配置较多的形式为例对常见的问题进行分析探讨。
1高、低压厂用变压器保护整定计算
由于厂用电系统存在电动机自启动情况，以往的整定计算中高压厂变分支低电压闭锁过电流保护，动作电压按躲过电动机自启动最低残压计算，动作电流按变压器分支额定电流计算，其动作时间与低压厂变定时限过电流保护动作时间配合计算或与低压厂变限时速断保护动作时间配合计算，时间长达１ｓ多，有的甚至达到２ｓ以上。如某电厂分支复合电压过电流保护动作时间按与低压变压器的限时速断保护动作时间相配合取１．１ｓ，而高压厂变分支负荷的快速保护动作时间一般为０ｓ，ＦＣ回路的动作时间一般在０．１ｓ以下，如果保护配合的时间级差取０．３ｓ，则该电厂的分支复合电压过电流保护动作时间就多出０．７ｓ，如果发生短路故障必然加重设备的损坏程度或使短路范围扩大。目前，高压厂变分支复合电压过电流保护一般的整定方法为：低电压动作值按躲过电动机自启动时最低残压计算，负序电压动作值按躲过正常运行时出现的不平衡电压整定，动作电流按躲过对应分支额定电流计算或者按电压元件保护范围末端两相短路时有足够灵敏度计算。按照这种整定原则，高压厂变分支低电压闭锁过电流保护动作电流都比较大，其动作电流能与各馈线的瞬时电流速断保护动作电流配合，同时在此动作电流时，各馈线ＦＣ回路高压熔断器考虑误差后的熔断时间小于或等于０．１ｓ，则厂用分支过电流保护的动作时间可采用０．４ｓ或０．５ｓ。
2发电厂低压厂用电保护整定配合的探讨
2.1两进线一母联结构的400V备自投装置整定
400V公用厂用、机组自用电、照明电正常运行方式为分段运行，并投入备自投装置。厂用电正常倒换以备用电源自动投入为主，手动倒换时，应先停后送，不得使机组自用电两段母线同时失压，倒换后应仔细检查重要负荷的运行情况。发电厂部分重要负荷，即使短时断电，也会造成严重后果，可能导致部分辅助设备停运，发电机控制油、控制气、冷却水等系统中断，严重的直接造成非计划停运或设备损坏。故一般配置两电源开关一母联开关的供电结构。一路电源因故障跳闸，备自投自动动作合上母联，迅速恢复供电。3个电源开关的保护配合亦至关重要，直接影响着电源恢复可靠性。（1）主要逻辑功能1）母联分段备自投功能：正常时单母分段运行，母联断开，当两母线任意一段故障，备自投将母联自动投入。2）进线备自投功能：正常时，两条进线电源一条工作一条备用，母联合闸，当工作电源故障跳开，备自投将备用电源自动合上。3）倒厂用电方式：正常时，两条进线电源一条工作一条备用，母联合闸，当母联开关跳开，备自投将备用电源自动合上。4）后加速保护功能：当投入线路有故障电流时，加速跳开，防止误投故障母线。5）装置可实时监视查看两进线与母联开关电流电压量。6）装置采样精度要求：采样准确度：电压U精度≤±1%，电流I精度≤±1%，整定允许误差α≤±2.5%。7）进线电源及母联断路器电压监视继电器定值一般按以下数值整定。过压阈值255V（相电压），欠压阈值180V（相电压），不平衡阈值12%，相应延时调节响应1.5s。3个开关可保持一致。（2）主要保护定值整定原则1）工作母线低电压启动条件：U≤65%Un，可整定，延时可整定，一般取0.3~0.5s。即持续低压超过定值，并达到延时，视为进线电源断电。2）两进线开关按照负荷特性及容量整定。3）母联开关过流保护定值按照两进线定值整定。两段母线所接负荷基本按照平衡原则配置。故母联电源保护选取两进线较大的定值。
2.2单相接地短路保护配合
工程中在对单相接地短路保护的灵敏度进行校验时,往往是假设供电线路末端发生金属性接地短路故障。根据IEEE标准242一1986的描述,许多接地故障并非是金属性接地故障,而是经过过渡电阻或者经弧光接地,特别是弧光接地对设备造成很大的损害,并伴随着火灾隐患以及大量的能源消耗,需要积极地预防和保护。由于过渡电阻或弧光的存在,使接地短路电流幅值变小,所以在接地保护整定时需要尽可能地降低整定值,以期能反映弧光接地故障并正确动作。
2.3低压系统开关脱扣器与熔断器或热继电器特性的配合
脱扣器的长延时动作特性与熔断器特性相类似,主要从动作门槛方面进行配合。一般经验是末级支路配置熔断器或热继电器的情况下,进线开关脱扣器仅投入短延时过流段和接地段,在电缆长度稍长的情况下可整定出瞬时段。短延时段和瞬时段的考虑原则与变压器的速断、过流保护相同,即瞬时段按躲开下级母线三相短路电流考虑,短延时段按保护整个支线电缆和母线相间短路考虑;接地段与熔断器或热继电器的速熔特性相配合,当无法配合时应考虑通过改善零序阻抗的方法而不宜靠增加延时的方法来达到配合的目的。
结语
从总原则讲，低压厂用电上下级保护配合，应是上级的同类型保护与下级的同类型保护之间的配合。例如，上一级的限时速断保护与下一级的速断保护配合，上一级的短延时过流保护应与下一级的短延时过流保护配合。依据上述原则整定并校验低压厂用电保护，可满足厂用电间的极差配合.
参考文献：
［１］许正亚．发电厂继电保护整定计算及其运行技术［Ｍ］．中国水利水电出版社，２００９.
［２］高春如．大型发电机组继电保护整定计算与运行技术［Ｍ］．中国电力出版社，２００６.