姬瑞强
新疆金风科技股份有限公司 天润新能资产运营部 新疆 乌鲁木齐 830057
【摘要】 众所周知继电保护装置是电力系统的重要组成部分。对保证电力系统的安全经济运行，防止事故发生和扩大起到关键性的决定作用。现代化大电网对继电保护的依赖性更强，对其动作正确率的要求更高。但是对于发电厂而言，80%的继电保护装置都是厂用电保护装置。这些装置对于整个电力系统而言影响不是那么大。但是对于发电厂而言却是保证正常可靠生产的一道闸门。
【关键字】 厂用电 继电保护 干扰 可靠性 互感器
一、发电企业继电保护现状
继电保护技术与当代新兴科学技术相比，继电保护技术已经是相当古老了，然而电力系统继电保护作为一门综合性科学又总是充满青春活力，处于蓬勃发展中。之所以如此，是因为它是一门理论和实践并重的科学技术，又与电力系统的发展息息相关。电力系统在飞速发展的同时，也对继电保护装置不断提出新的要求。电子技术、计算机技术与通信技术的快速发展又为继电保护技术不断地注入了新的活力。继电保护技术以电力系统的需要作为发展的泉源，同时又不断地吸取相关的科学技术中出现的新成就作为发展的手段。电力系统继电保护技术的发展过程充分地说明了这一点。到现在，继电保护技术已经经过了机电式、半导体式、微机式等三个发展阶段。
目前发电企业的继电保护当中，为了测量、保护和控制的需要，室外变电站的所有设备，如变压器、线路、厂用电等的二次电压、电流都必须用控制电缆引到主控室。所敷设的大量控制电缆不但需要大量投资，而且使二次回路非常复杂。现在新型发电厂继电保护装置也几乎普遍使用了微机继电保护装置，对于发电企业而言80%的继电保护装置都是用于厂用电，保护动作次数统计中95%以上都是厂用电保护。所以作为发电企业的继电保护专业工作者，主要精力应该放在对于提高厂用电保护可靠性的研究上。
二、提高发电企业继电保护可靠性的方法
现代发电企业厂用电继电保护系统是包括了用于10kV及以下厂用电继电保护装置及其二次测控回路、电流互感器和电压互感器、测量控制装置等等。
1、减小干扰的影响
干扰是对于现代继电保护的影响越来越大，因此控制好干扰可以有效提高厂用继电保护装置的运行可靠性。
（1）、干扰的侵入途径
干扰的侵入途径有很多，常见的有几种：
a.由导线直接侵入，如不同类型的信号混接、
b.辐射，如无线通信设备的辐射干扰、
c.耦合，包括电感耦合（同一回路的两根电缆芯置于不同的电缆中）电容耦合及传导耦合（一、二次共接地点）
d.同一电缆内的电磁感应（利用电缆芯线两端接地代替屏蔽层接地）
e.地电位不同造成的干扰
（2）、抗干扰采取的措施
a.减小地电位差
为了减小地电位差，一般采取合理安排电缆的走向、电压互感器和电流互感器二次采用合理的接地等措施。如双母线的厂站母线电压互感器二次接地选择在控制室内一点接地，是为了减小两互感器二次中性点之间的电位差。除此之外，继电保护专业还采取了敷设等电位接地网和二次电缆采用屏蔽电缆并两端接地的措施。在《国家电网公司十八项电网重大反事故措施》继电保护专业重点实施要求中规定：在主控室、保护室柜屏下层的电缆室内，按柜屏布置的方向敷设100 mm2的专用铜排（缆），将该专用铜排（缆）首末端连接，形成保护室内的等电位接地网。
应在主控室、保护室、敷设二次电缆的沟道、开关场的就地端子箱及保护用结合滤波器等处，使用截面不小于100 mm2的裸铜排（缆）敷设与主接地网紧密连接的等电位接地网。
开关场至控制室的100mm2铜电缆可以有效地降低发生接地故障时两点之间的地电位差，防止地电流烧毁电缆屏蔽层，同时还可以降低变电站母线对与其平行排列电缆的干扰
控制电缆采用屏蔽电缆并在两端接地，目的在抑制外界电磁干扰（如图1）。
图1电缆屏蔽两端接地抗
二次电缆处在电厂或变电站的强电磁干扰环境，干扰源为外部带电导线，带电导线所产生的磁通包围着电缆芯线及屏蔽层，并在上面产生感应电动势。如将屏蔽层两端接地，在屏蔽层中，将流过屏蔽电流，这个屏蔽电流产生的磁通，包围着电缆芯和屏蔽层，将抵消一部分外部带电导线产生的磁通，从而起到了抗干扰作用。此外，屏蔽层的材质与抗干扰效果有一定关系，电阻率高，电阻小，效果越好。
b.加装大功率继电器
微机继电保护装置的开入、开出量一般均采用光电耦合器，而光电耦合元件导通电流非常低，即动作功率非常小，等效电阻相当大。一般几个毫安即可导通。一旦直流回路上受到干扰，很容易引起误导通，使保护装置误动。这些干扰主要来自直流接地、交、直流混线及其它方面的干扰。我们所采用的二次电缆的屏蔽层，要求在电缆的两端接地，电缆芯与屏蔽层之间就形成一个电容，电缆越长，电容就越大。如果电缆芯所在的直流系统发生接地，在这个电容上就会有充、放电的现象，如电缆很长，电容相对比较大，则这个充、放过程则会使“光耦”导通，或动作功率很小的继电器动作。发生交、直流混线时的现象也是如此。
因此，在微机保护的“直跳”回路（瓦斯、母差、失灵直跳）加装大功率继电器作为重动继电器，防止在上述干扰情况下保护误动。这个继电器要求动作功率不小于5W。而且动作时间不宜太短，一般要求大于10ms。这是因为，发生交、直流混线时，交流量正半周（或负半周）的变化会使保护误动。
2、合理选择使用的互感器及接地
目前在厂用电继电保护用的电流互感器主要是“P”类的电流互感器，如5P20（30、40），5P系列的电流互感器在电力系统发生短路时，特别是当短路电流较大时，极易饱和。主要原因除与电流互感器的二次负载阻抗有关外，还与这种电流互感器本身的特点有关。
（1）二次负载阻抗的影响
电流互感器是一个电流源，但也不是理想的恒流源。二次负载过大，将导致励磁电流增加，一、二次电流不成比例，使二次电流误差增大。
当系统发生短路时，由于二次负载阻抗较大，使铁心提前饱和，影响保护的正确动作。解决的办法是减小电流互感器的二次负载阻抗。其要求的标准就是核对10%误差。
（2）剩磁的影响
在电磁式保护的时代，二次负载阻抗主要是电感性质，继电保护装置中的电感线圈所占的比例很大，二次电流以电感分量为主，同时与电流互感器的励磁电流相位基本相同，一次电流也与励磁电流同相，当一次系统的短路电流被切除时，一次电流在过零点消失，因此时励磁电流也位于过零点，铁心中的磁通处于最小状态，短路电流消失后，磁通逐渐继续衰减到一个自由状态，剩磁比较小。
微机保护的采用，改变了电流互感器二次负载阻抗的性质。因微机保护本身的阻抗很小（一般按0.2Ω计算），电流互感器的二次负载主要是电缆的电阻，整个负载基本上是纯电阻负载，二次电流以电阻分量为主，一次电流与励磁电流不同相。当一次系统的短路电流被切除时，一次电流在过零点消失，而励磁电流此时可能处于最大，铁心中的磁通也处于最大。一次电流消失后，励磁电流从最大点逐渐衰减到零，铁心中的磁通也从最大逐渐衰减到一个自由状态。剩磁可能比较大。剩磁一旦产生，在正常的工况下不易消除。当被保护设备再次运行时，正常的交流磁通就会叠加在这个剩磁上，由于正常运行时电流较小，磁通的变化范围不大，在剩磁周围的小磁滞回线上工作，并不影响正常运行时电流的正确传变。
当一次系统发生故障时，磁通变化的起始点就在剩磁周围的小磁滞回线上，若磁通向着靠近饱和的方向变化，则互感器在几毫秒内就会迅速饱和。
目前我国220kV以下系统，大多采用“P”类电流互感器（5P、10P）。这种互感器对剩磁无限制。短路电流切除后，剩磁可能很大，这就是“P”电流互感器的特点。由于220kV及以下系统一次时间常数较小，非周期分量存在的时间较短，使保护最终切除的时间不会影响系统的稳定，因此，还可以接受。但是在500kV及以上系统中，因一次时间常数较大，非周期分量存在时间长，使用“P”类电流互感器，将会使保护最终切除故障的时间长，造成系统稳定破坏。所以选择合适的电流互感器设计时就需考虑。
（3）电流互感器的二次接地
交流电流回路、交流电压回路设置接地点是为了保证人身和设备的安全，但是如果接地点不正确，会造成继电保护装置不正确动作，如电磁式保护时代，差动保护的电流回路，只允许在保护盘上一点接地，不能在各自的端子箱接地，防止区外故障时，电流二次回路的分流导致保护误动。除此之外，在3/2接线的厂站中，线路保护取合电流时，有些厂站是在就地端子箱将两组电流互感器合在一起再经电缆送至保护盘，一般这种回路的接地点选择在端子箱一点接地。
目前我们使用的微机保护，特别是差动保护，差动保护的组成及逻辑都是在装置内部，装置所接入的各侧电流回路都没有直接电的联系，因此，各侧的电流互感器二次接地点应选择在就地端子箱接地。但是在二分之三接线的厂站，如果两个电流互感器取的是合电流，则应该在取合电流之处一点接地。
a.如果二次负载阻抗过大，将导致励磁电流增加，二次电流减小，一、二次电流之间的误差就会增大，特别是当一次系统发生短路时，短路电流很大，这个误差也就更大，从而影响保护的正确动作。这是我们不希望的。因此要限制电流互感器的二次负载阻抗，要保证在最大短路电流的情况下，误差不超过10%。
b.如果二次开路，二次电流的去磁作用消失，一次电流全部变为励磁电流，使铁芯内的磁通急剧增大，铁芯高度饱和，因二次绕组匝数很多，将会在二次绕组两端产生高电压，危及设备和人身安全。而且还会烧毁电流互感器，所以，电流互感器二次不能开路。
（4）电压互感器的二次接地
公用电压互感器的二次回路只允许在控制室内有一点接地，为保证接地可靠，各电压互感器的中性线不得接有可能断开的开关或熔断器等。己在控制室一点接地的电压互感器二次线圈，宜在开关场将二次线圈中性点经放电间隙或氧化锌阀片接地，其击穿电压峰值应大于30·Imax伏（Imax为电网接地故障时通过变电站的可能最大接地电流有效值，单位为kA）。应定期检查放电间隙或氧化锌阀片，防止造成电压二次回路多点接地的现象。
对于双母线接线的厂站，其两组电压互感器的二次接地点应选择在控制室内的相关保护屏柜上一点接地。这是由于如果两组电压互感器二次分别在就地端子箱接地，则当系统发生接地故障时，两个二次接地点之间就会出现电位差，影响保护的正确动作。
电压互感器的二次绕组和三次绕组回路必须分开。电压互感器二次有“Y”
形接线和开口三角接线，过去两个绕组的“N”是在开关场端子箱内短接后用一根电缆送至保护盘，现在“反措”明确规定这两个绕组的“N”必须分开送至保护盘。这是因为电压互感器二次三相的负载是不完全平衡的，负载不平衡，必然在共用的“N”线中有电流流过，“N”线电缆上存在着电阻，在电阻上就会有压降，当系统发生接地故障时，这个压降就叠加在零序电压上，造成保护的不正确动作，为此，“反措要点”中要求两个绕组的“N”必须分开。
电压互感器二次回路不正确的接法
3、及时检验和更换继电保护装置
要根据继电保护规程按时校验继电保护装置，经常检查装置运行情况和设备老化情况，严禁超期使用继电保护装置。经常检查二次回路绝缘状况，发现老化电缆及时更换。
总之，随着科学的发展和进步，计算机技术、通信技术的进步大量运用到继电保护专业中, 继电保护技术面临着进一步发展的趋势。其发展将出现原理突破和应用革命, 发展到一个新的水平。继电保护对于发电企业和电网的作用也越来越重要，这对继电保护工作者提出了艰巨的任务,也开辟了活动的广阔天地。
参考文献：
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