6kV厂用电保护配置及其功能探究

郭栋梁 戴宁

摘 要：近年來机组容量在不断增加，这种情况下对承担发电厂动力保证的厂用电系统提出了更好的要求，做好厂用电系统继电保护装置的相关工作如配置、整定计算等工作显得尤为重要，对于厂用系统安全性与可靠性的提升起到了重要作用。为此，本文主要针对厂用保护配置相关内容进行了阐述与分析，希望可以为电力企业的实际工作提供一些帮助，为厂用电系统保护工作提供一些参考。

关键词：6kV厂；用电保护配置；功能

中图分类号：TM62 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）11-0208-02

随着近年来社会经济的飞速发展，我国用电量在短时期内急剧增加，发电厂面临的任务越来越艰巨，厂用电作为用电系统正常运行的关键环节，确保其用电安全为维护用电安全提供了基本保障，在发电厂运行过程中，经常需要启动、运转及检修设备，厂用电二次系统承担着保护、控制系统的重要责任，其设计好坏直接决定着厂用设备是否可以正常运行，这就需要针对供电设备实行必要的保护性措施，厂用继电保护设备配置及整定显得尤为重要。下面就结合笔者多年来的实际工作经验，从不同角度针对6kV厂用电保护的相关问题进行深入分析与探讨。

1 厂用接线方式

1.1 高压厂用接线

当前电厂发电中多数机组用电系统均采用主6kV系统，并将其分成A、B两段工作母线之中，运输负荷电源均由工作母线提供，其中高压母线一般利用单母线接线方式，之所以利用这种方式接线，是因为可以显著提升系统运行可靠性，同时达到限制短路电流的作用。所以，在设置电源的过程中，通常母线是不存在联系的，每条母线都有其独立工作电源。

1.2 电压厂用接线

低压厂用母线一般利用独立一条单母线，每段母线均通过开关与低压变压器低压侧一端连接，为了达到限制短路电流大小，一般要求低压变压器容量不能超出2500kVA。归结起来，厂用接线方式的特点[1]：（1）发电机组中厂用系统均为相互独立，尤其是200MW超临界机组，更需要采用独立设置方式；（2）综合考虑到机组启动、停运等用电情况；（3）根据电厂建设需求，施工期间及分期建设期间均要考虑到用电系统运行方式；（4）200MW或以上机组必须设立交流安保电源，如果机组全面停运，则进行自动切换并确保按照原来的负荷供电。

2 保护装置的设备选型

随着近年来机组容量的快速增加，对电厂厂用电系统提出的要求和标准越来越高，这种情况下在实际工作中，厂用电系统继电保护装置配置起到了重要作用，同时也引起了人们对其整定运算的关注和重视，确保设备选型正确可以为厂用系统运行安全性与可靠性提供必要保证。下面我们就从厂用电接线形式与厂用电保护原理两方面，针对厂用电几点保护装置的设备选型问题进行详细分析和论述[2]。

2.1 厂用电接线形式

一般厂用电高压用电系统以3kV、6kV、10kV为标称电压，根据发电机额定电压、厂用电供电网络及电动机电压等因素决定其电压等级，并且综合考虑其经济性。为了进一步简化厂用电接线，同时达到便于维护的目的，当前采用的都是一级高压厂用电电压，在6kV一级高压厂用电可以满足各设备需求并且开关设备开断水平合理时，选择6kV电压。

2.2 厂用电保护原理

当前纵联差动保护整定计算都是利用比率制动原理得出的，因为变压器两侧特性不一致，因此出现了不平衡电流，而复合电压过电流保护则需要动作电流来决定。低电压动作值主要由电动机自动启动最低电压决定，而负序电压动作值则由正常运行过程中不平衡电压整定计算得出，电流对应分支额定电流直接决定了动作电流的大小，这种保护电流比较低，具有较高的灵敏度。

3 6kV电厂厂用电系统保护配置及整定计算

6kV用电保护具体分为电动机保护、低压厂用变压器保护、馈线保护及分段断路器保护几个部分，其中母线与馈线分段断路器保护是非常简单的，仅需要进行电力速断保护、零序过电流保护及过电流保护的设定。厂用电系统则需要计算保护整定，注意严格遵循下面的原则[3]：

（1）严格计算出高压厂用变压器电流及电压保护整定，一般来说用电系统均为自启动方式，这一点与一般用户存在一定差异，同时与一般变电站升压变压器也有所不同，所以，其电流整定计算不能完全按照定时限过电流保护的方法来处理；（2）在计算低电压厂变过电流保护动作的过程中，如果该动作电流与低压侧馈线电流速断保护动作电流是配合的，或者说其值为0.1s，这时低压厂用变电过电流保护动作时间应为0.5s；而如果动作电流与短延时电力速断保护动作电流存在相互配合的关系，那么低压厂变过电流保护动作的时间就应该是0.6s/0.7s，总之从整体上来看都不会超出1s；（3）应综合考虑其快速性、选择性与灵敏性。厂用电系统一次设备发生短路的概率比较高，同时短路电流也存在较大的变化，某些条件下还可能会造成比较严重的后果，所以在其整定计算过程中，不仅要充分满足系统选择性要求，同时还要有效缩短保护动作发生的时间；（4）在选择上下级保护时间差时，较大发电机组厂用系统保护通常采用危机保护或者高精度时间元件，所以这种情况下上下级保护时间差会在0.3到0.4s之间。

4 保护装置中电动机的整定与功能

（1）电流速断保护：很多情况下都要针对电流速断保护整定进行计算。动作电流整定主要是通过启动电流进行确定，电流速断保护装饰动作电流的整定值与很多值都存在关系，如与接线系数、可靠系数、动机启动电流均呈正比，而与电流互感器变比则呈反比。在整个供电网络之中电动机处于末端位置，不需要对电流速断保护进行动作上的限制，按照电动机实际工作情况，电流速断保护、过电流保护均可以按照公式展开整定计算。（2）过热保护：这里提到的过热保护是指以电动机发热模型为基础，在此基础上展开散热计算分析，所以，要想实现精确的过热保护，还要利用发热时间常数、散热时间等数值的计算来确定。按照我们购买电动机的数据进行发热时间计算，具体来说，发热时间计算主要有四种不同的方法[4]：第一：利用电动机计算过负荷能力；第二，利用电动机温升值、电流密度进行发热时间的计算；第三，通过电动机启动电流之下的定子温升，计算其发热时间的相关常数；第四：利用电动机运行规程估算出发热时间常数。归根结底，散热时间还需要利用电动机过热之后，从高温一直降低至常温确定时间。（3）堵转保护。通过实际观察可以发现，电动机转子在其实际运转过程中可能会出现电压过低、机械卡塞等异常情况。在发生堵转的情况时，其时转速比较低，同时电路中经过的电流也比较大，严重时甚至会超出额定电流，这种情况下很容易会造成电动机温度上升，将设备烧坏。在堵转保护过程中，我们可以利用失压-恢复的手段来实现保护目的，也就是说电压跌落之后恢复到正常值，失压之后重启会得以实现，利用这种逻辑方法通常都可以将电流定值调节到一个比较小的范围，使其灵敏度得到明显提升。

5 结语

综上所述，电厂正常运行过程中需要用到很多工艺设备或辅助系统，这些工艺设备和辅助系统支撑着发电机、升压站等上端设备，厂用电二次系统在其中主要承担着保护和控制系统的重要作用，其设计好与坏直接关系到厂用电设备是否可以正常运行，所以，必须将厂用继电保护设备的配置、整定计算等工作做好。本文着重从厂用接线方式、保护装置设备选型、6kV电厂厂用电系统保护配置及整定计算等方面针对6kV厂用电保护的相关问题进行了阐述，并针对电动机功能的相关问题进行了分析。

参考文献

[1]李汝铭.6kV厂用电保护配置情况分析及功能研究[J].电子制作，2015，（05）：222-223.

[2]成玉峰，任玉宝.某电厂6kV厂用电系统快切装置事故切换分析及改进措施[J].酒钢科技，2017，（01）：43-46.

[3]付龙龙，雷兆团，高景辉，李学忠，姚友江.汽轮机驱动引风机在1000MW超超临界机组上的应用[J].中国电力，2012，（03）：51-53.

[4]王诗然.电气监控管理系统在发电生产中的应用研究[J].宁夏工程技术，2012，（02）：118-123.