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摘要:电厂继电保护装置中，微机保护的最小灵敏系数小于常规保护，但不能因为低概率运行方式下不能满足灵敏性要求而放弃成熟可靠的保护。本文主要就电厂继电保护装置灵敏系数问题进行研究，以期提高电厂运行效率。
关键词:继电保护；灵敏系数；问题
引言
跳闸动作继电保护需要满足选择性、速动性、灵敏性和可靠性等四个基本要求。其灵敏性指的是保护范围内发生故障或不正常运行状态的反应能力。保护装置的灵敏性，通常用灵敏系数来衡量。对反应于故障时参数增加而动作的保护装置，灵敏系数的含义是：
一、最小灵敏系数的取值
各类继电保护装置最小灵敏系数的取值，在1992年公布的GB 50062-1992《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》2. 0.4中都做了详细的规定，在十几年的发展进程中，微机保护取代了传统的常规保护，在电力系统得到了大规模应用。继电保护装置的灵敏性主要和三个因素有关：①和继电保护装置本身有关。例如，保护装置所使用的电流互感器，在短路电流通过的情况下，一般都具有负误差。保护装置中的继电器，其实际起动数值一般都具有正误差。②和故障本身有关。例如，电力系统中的故障一般都不是纯粹的金属性短路，而是存在有过渡电阻，使得实际的短路电流要小于计算值。③考虑一定的裕度。无论是采用微机保护还是采用常规保护，后面两个因素的影响始终是存在的，但在采用微机保护以后，第一个因素的影响已经大大的减小了。
微机保护与常规保护的区别在于软件取代常规保护的逻辑判别回路，其保护动作完全由软件计算决定，随着高精度的AD、DA转换的应用，动作明确性及动作离散值小等特点比较突出，因此，微机保护的最小灵敏系数可以相对取得低一点。如传统保护中发电机纵联差动保护最小灵敏系数为2，在微机保护中降到1.5，就可以满足灵敏性的要求。当然，微机保护的最小灵敏系数具体应该取多少合适，还有待于国家在修订规范时作出权威的规定。
二、保护的灵敏性校验
关于保护的灵敏性校验，教科书和设计手册都是这样说的，当保护的灵敏性不能满足最小灵敏系数时，就应该采用性能更好的其他保护方式。但是用来校验灵敏性的故障参数，如电流、电压等，都是电网在特定的运行方式下发生特定故障时才会出现，而实际上这种运行方式出现的概率可能性极低。仅仅因为一个低概率事件就放弃一种成熟可靠的保护，这种做法是否合理？以下结合某电站联络线回路的继电保护整定过程，谈谈笔者的观点和对此问题的处理方法
三、工程概况
某电站原有一台3000kW汽轮发电机（简称1#发电机），此次新增一台) 6000kW汽轮发电机（简称2#发电机）。两台发电机的出口电压等级均为10.5 kV，励磁方式均为静止品闸管励磁方式。站内新建一座10.5 kV配电所，由于老配电所设备老化，趁着此次改造土程，老配电所的负荷均转移到新配电所内。新配电所作为公司的10.5 kV总配电所，担负着公司与外部电网的电气联系和公司内部10.5 kV馈电线路分配的任务。改造完成后，老配电所只剩下1#发电机一个回路。
站用电负荷电压等级均为0.4 kV，装机容量约440 kW，采用两台630kV?A,，10.5 kV/0.4 kV电力变压器向其供电。正常运行时，一台变压器工作，另一台变压器冷备用，当工作变压器因故障或检修退出运行时，备用变压器自动投入运行。两台站用变压器都可以单独满足全部0.4kV站用电负荷的用电要求。
甲方提供的电网数据为:系统短路容量为89. 2MV?A，电厂和系统之间联络线的长度约为7km。
根据发电机的数量，容量和全厂的用电负荷情况，电气主接线形式采用单母线形式，如下图所示。
图 电气主接线图
四、联络线保护的整定计算
只有当电站和系统并网时，联络线上才会有电流传输，联络线才需要保护。电站和系统并网时一共有三种运行方式。①第1种运行方式:
两台发电机并网运行。②第2种运行方式:1#发电机停机，2#发电机并网运行。③第3种运行方式:2#发电机停机，1#发电机并网运行。
为了阅读方便，笔者一先把这三种运行方式下与联络线保护整定计算有关的数据列于下表。
表 与联络线保护整定计算有关的数据
第1种运行方式第2种运行方式第3种运行方式
正常运行时，电站向系统提供的最大传输电流/A494.9329.9165
联络线末端两相短路时，电站提供的超瞬态短路电流/A1711.213831080.8
联络线末端两相短路时，电站提供的稳态短路电流/A1218.5849.5443.4
联络线末端短路时，电站 10.5kV 母线上的最大残压/ V5970.74162.62172.7
初步确定，联络线的主保护采用带时限的方向电流速断保护，后备保护采用方向过电流保护。
(1)带时限的方向电流速断保护
一次动作电流按躲开联络线正常运行时最大传输电流来整定
从上面的计算可以看出，方向过电流保护在前两种运行方式下都能够满足灵敏性要求，只是在第3种运行方式下不能满足灵敏性要求。
该电站以产汽为主，余热发电。公司正常生产时，运行时间最多的方式应该是两台发电机并网运行，第3种运行方式作为一种过渡方式，只可能短时出现，而在这种短时出现的运行方式下同时又发生联络线短路的可能性微乎其微。
过电流保护最大的优点就是简单可靠，能否因为上面这个低概率的事件，就放弃过电流保护呢?这样做显然是不合理的。
笔者在实际设计中是这样做的：保留方向过电流保护作为联络线在前两种运行方式下的后备保护，另外再设置一个低电压闭锁的方向过电流保护作为联络线在第3种运行方式下的后备保护，整定如下。
(3)低电压闭锁的方向过电流保护
一次动作电流按躲开联络线正常运行时，1#发电机所提供的过负荷电流来整定，即
最小灵敏系数满足要求。方向过电流保护和低电压闭锁的方向过电流保护的动作时限均为主保护的动作时限加0. 5s。
(4)最终的保护配置结果
联络线的主保护采用带时限的方向电流速断保护，后备保护采用方向过电流保护(简称1#后备保护)和低电压闭锁的方向过电流保护(简称2#后备保护)。
在第1、2种运行方式下，当联络线发生短路时，短路电流达到了1#和2#后备保护的动作电流，但由于电站10.5 kV母线残压仍然大于2#后备保护的动作电压，因此2#后备保护被低电压闭锁。如果主保护拒动，则0.5 后1#后备保护动作；如果主保护动作，短路电流消失，则1#后备保护返回，不会误动。
在第3种运行方式下，当联络线发生短路时，短路电流达到了2#后备保护的动作电流而没有达到1#后备保护的动作电流，因此1#后备保护不会动作。由于此时电站10.5 kV母线残压小于2#后备保护的动作电压，因此如果主保护拒动，则0. 5 s后2#后备保护动作；如果主保护动作，短路电流消失，则2#后备保护返回，不会误动。
五、结束语
微机保护的最小灵敏系数可以比常规保护取得小些，不能因为在低概率运行方式下满足不了灵敏性要求，就放弃一种成熟可靠的保护;可以针对低概率运行方式另外设置专门的保护。
参考文献：
[1]《中小型热电联产工程设计手册》编写组中小型热电联产上程设计手册[M]北京:中国电力出版社，2006.
[2]中国航空上业规划设计研究院.工业与民用配电设计手册[M ]. 3版北京:中国电力出版社，2007.
论文作者:黄常抒
论文发表刊物:《防护工程》2018年第34期
论文发表时间:2019/3/20
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