电气二次及继电保护初探

刘丽玲

（河南省电力勘测设计院，河南 郑州 450000）

电气二次及继电保护初探

刘丽玲

（河南省电力勘测设计院，河南 郑州 450000）

本文主要研究了电气二次设备与继电保护，介绍了常见的继电保护装置类型和多发故障，并对电气二次设备保护和继电保护策略进行了讨论。

电气二次设备；继电保护；电力系统

电力系统结构复杂，规模大、范围广，长期暴露在自然条件下容易出现各种故障，为了避免故障范围进一步扩大，电力系统在一次设备上安装了继电保护装置，当线路设备出现故障时，能够在第一时间内切除故障点，保证其他线路运行正常，继电保护系统是电力系统正常运行的基础，为了进一步提高电力系统运行的稳定性，有必要进一步研究电气二次和继电保护系统，提高其响应速度和正确性，保护电力设备。

一、继电保护装置

本文介绍了几种常见的机电保护装置结构形式，并对继电保护装置常见的故障进行了分析。

（一）常见类型

1.电磁型保护装置

电磁型保护装置是比较早出现的一种电力系统设备继电保护装置，一般在变压器、低压线路以及小型机组型设备中应用，以单元件继电器为主，结构形式简单，逻辑结构清晰，有着多年的运行经验，工作人员对这一类设备的运行特点和故障形式都十分了解，出现故障能够在短时间内解决。但是这种结构简单的继电器功能比较单一，有一定的不足，能耗偏高，智能化水平偏低，将在智能化电网建设中逐渐被淘汰。

2.集成型继电保护装置

集成型继电保护装置是新一代继电保护器，和传统的电磁继电保护器相比，集成型保护装置结构复杂，集成程度更高，功能更加丰富，性能优于电磁继电保护器，能耗更低，但是对操作人员的技术水平要求也比较高。因为集成型继电保护器性能更加稳定，监测数据类型更加广泛，所以应用范围正在不断扩大。

3.智能化保护装置

智能化继电保护装置是继电保护装置和计算机技术的结合，这种继电保护装置由计算机控制，自动化和智能化程度都比以上两种更高，是现代化智能电网继电保护自动化系统的重要装备基础，基于PLC控制器的继电保护装置能够根据固件上的逻辑在出现故障时正确响应，同时将故障信息迅速传递给上位机，上位机还能够存储继电保护装置的运行数据，通过建立历史数据库来避免数据丢失，并判断继电保护装置以及一次设备的运行健康状况。

（二）电气二次继电保护系统故障

二元羧酸[13]在脱水过程中尽可能的合成结构稳定的5元环与6元环，1,4-二元酸与1,5-二元酸加热脱水形成5元和6元环酸酐；1,6-二元酸与1,7-二元酸高温脱水并脱羧形成5元和6元环酮；7碳数以上的二元酸则分子间脱水聚合成酐[14]。

1.发电机组内部故障

发电机组是继电保护装置的重点保护对象，发电机组一般有5个分支绕组，在工作过程中，机组内部会产生电磁效应，容易导致设备出现短路等故障，继电保护装置也会受到电磁效应的影响，在出现故障时将不能够及时正确地响应，无法有效切除故障电路，可能会使故障范围和停电范围进一步扩大。因此为了确保发电机组继电保护装置不受到电磁影响，需要在绕组电机首端配置电流互感器，在主机保护的同时做好欠压、过载保护。

2.线路故障

电力系统故障有主电路、控制电路和辅助电路3种，主电路电压和电流都比较大，也因此对应了更多数量的继电保护装置。但是主电路上的继电保护装置可操作性一般，因此电力设计方案都选择将主电路控制系统转移到控制电路中，如三相异步电动机使用控制电路自锁触头实现主电路电磁继电器开闭，使用控制电路互锁控制电动机转动方向。在整个电力系统中，控制电路故障频率最高，使用低电流控制电路控制高电流，一次系统的电磁效应很容易对继电器造成影响，导致线路可靠性下降，所以做好继电器的电磁屏蔽工作十分重要。

二、电气二次继电保护策略

某热电厂105kV供电线路始建于1983年，期间经过了多次技术改造，现阶段使用的电磁型继电保护装置和保护回路连接有各种交流、直流继电器，使用二次控制电缆相互连接，能够实现速断、过流保护和单相接地等功能，随着智能电网建设的逐渐深化，该二次继电保护系统难以满足智能电网建设的性能需求，现以该线路电气二次继电保护系统改造实际为例，对电气二次继电保护策略进行探讨。

（一）二次保护

励磁变压器选型对继电保护装置的运行可靠性有很大影响，电流经过励磁变压器之后会发生一定改变，励磁变压器稳定工作的同时会边接三角电流，改变表达尼亚奇电磁频率，导致励磁变压器过热，因此在方案设计阶段，一定要注意做好励磁变压器的绝缘工作，国内一般都将励磁变压器设定为F级绝缘，将80K作为温度绝缘点，温度超过安全范围，温控开关将切断整条线路，从而充分利用继电保护装置的功能。

2.电气二次设备维护

组织开展电气二次设备维护工作对保证设备功能正常同样有着重要意义，保证继电保护装置运行可靠性。电力系统正常运行过程中，电气二次设备故障不可避免，为了降低故障率，在定期设备维修工作中，工作人员应该首先全面检查励磁继电器，能消除设备隐患，之后不断完善设备监测、检测以及自我修复功能，集成设备检测同样必不可少。

（二）继电保护

1.不同类型继电保护装置的使用

继电保护在电力系统中有着十分广泛的应用，为小型机组、电动机等提供保护，低压电路中的应用比较广泛，例如过流继电器能够监控对应主电路的电流，在正常值范围内，继电器处于待机状态，如果电流上升或者下降超过安全限制，过流保护继电器将第一时间切除电流，并将故障信息发送给集控中心。智能化电网将更多的功能集成在同一个设备上，设置为集成电路，电磁继电器的应用越来越少，使用智能化集成继电保护设备需要使用专用管理系统进行逻辑保护。

2.SFC谐波问题

变频启动装置属于电网非线性负荷，会导致高次谐波污染电网，同时也会给厂用电带来影响。但是变频启动装置属于短期运转设备，对电网的污染是短时间的，因此无须对其提出连续运行谐波源的限制要求。但是近些年，一些电力企业误解了国家电能质量标准，对变频启动装置技术条件提出的要求过于苛刻，很多国内电站SFC都设置了5、7、11、17等高次谐波滤波器，导致滤波成本增加，地下洞室的开挖工程量也更大。实际上，电站谐波污染的治理关键在于接线方式的调整，调整接线，适当增加高压常用变压器和SFC之间的距离，设置输入变压器或者隔离变压器，都能够有效消除谐波对电网和厂用电的影响。欧美以及日本地区有很多电站都并没有设置滤波器，也并没有带来严重的电网和厂用电污染。

（三）电气二次与继电保护装置质量控制

1.电气二次设备

电力系统电气设备有一次设备和二次设备之分，二次设备主要有继电保护装置、自动化设备、故障录波设备、就地监控和远动设备等，是电力系统重要的组成部分。电气二次设备故障导致的电力系统故障十分常见，其中有相当一部分都和电气二次设备安装质量有关，分析电气二次设备故障原因，给出有效的整改措施，对电力系统的正常运行十分重要。电气二次设备质量控制工作的第一步是检查电气二次设备的完整性，现阶段国家电网使用的电气二次设备均参照设计图纸方案生产，存在着设计方案和实际情况有所出入的现象，因此电力企业需要组织开展设计图纸的多次审核，保证电气二次设备质量和性能都符合电网要求。

2.电气二次设备自动化系统校验

自动化系统对电气二次设备的正常运行至关重要，是二次设备质量检查工作的关键内容，要求校验基础元件时需要遵循出厂技术规范、国家标准规程进行操作，根据厂家的出厂说明书组织开展系统校验，根据系统接线图和逻辑结构，考虑到实际接线之间的电气设备距离，检查电气二次设备动作是否正确，是否符合标准规范要求。

3.二次接线

电气二次设备质量检查需要复查设备配线以及盘柜二次接线，尤其是线缆敷设结束之后，工作人员需要检查所有电气二次设备的配线，确保电气二次设备不会因为配线温度断开，所有线路都正常接通。盘柜二次接线中，操作人员需要严格遵循技术规范和国家标准进行操作，根据设计方案接线，精细操作，确保接线点可靠、牢固。尤其是螺钉、焊接和插接操作，结束之后要进行复检，线芯两端需使用异型管标号，配线布置应该整洁美观，不能交叉，并注意做好绝缘工作。二次回路的接线不能有接头，导线需要穿过接线端子操作，端子板上每侧只能接一根线，线缆接入集线柜之后要整齐排列，同样不能交叉。

结语

电力系统安全稳定运行是电力供应稳定安全的前提基础，在电力系统中，继电保护二次回路是电网重要的安全防护系统，出现故障时能够有效保护电力设备，避免设备故障进一步发展，波及其他正常工作的设备。因此为了进一步提高电力系统运行的稳定性，电力企业应该进一步加强继电保护二次电气回路的管理工作，消除故障隐患，提高电力供应的稳定性。

［1］梁经宛，刘志远，姜帅，等.长寿命电气二次设备的加速试验方法［J］.电测与仪表，2014（10）：33-34.

［2］井金全.继电保护电气二次回路隐患排查过程探讨［J］.中国新技术新产品，2012（13）：254-255.

TM77

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