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厂矿高压设备机旁柜继电保护工作探析

检修工程部电器修造作业区 王 磊

摘 要：本文针对公司各单位高压设备机旁的开关柜继电保护、日常维护、点检的重要性，提出个人一些想法，结合生产实际，本着服务生产保证设备正常运行的出发点，探讨一些具体的实施内容和试验方法，以达到预防事故发生的目的。

关键词：继电保护 维护 点检 试验方法

1 引言

电力作为当今企业的主要能源，对企业的发展和劳动力水平的提高起着极其重要的作用。现代电力系统是一个由电能产生、输送、分配和用电环节组成的大系统。 电力系统的飞速发展对电力系统的继电保护不断提出新的要求。 我公司作为冶金企业，供电系统有其自身特殊性，具体表现为：一，馈出线多，一段母线挂很多馈出线，母线管理相对复杂。 二，开关站多，每个总降变电所下挂好几个 10KV开关站而且开关站规模也很大。 三，谐波多，各 10KV 开关站所带下一级设备很多为整流设备，这些设备运行时会产生丰富的谐波。 四，电动机多，并且还有部分同步电动机，使得冲击电流大并且频繁，启动电流也很大，使得负荷波动大。 我公司发电设备和各开关站、变电所组成的供电系统有专业单位宏晟热电及动力厂完成其正常运行及维护工作，但二级厂矿的高压设备机旁开关柜的点检、维护工作一直由各二级厂矿的电气点检员完成。

由于设备投入年限不一，比如镜铁山矿自管八个矿内开关站，有60 年代投用的高压柜，其柜内设备都为电磁式继电器和旧式电流、电压互感器，虽然断路器已由少油开关改造为真空断路器，但保护系统还是比较落后；再比如公司新投运的 200 万项目，很多设备像除尘风机、磨煤机等机旁开关柜虽然已采用新型 KYN 型高压柜，保护装置也选用了微机型综合保护器，但是制造厂家不同，技术标准不统一；还有一些新上的大型电炉变压器，随设备一起安装的机旁柜又是国外的综合保护装置。因为以上这些原因造成高压设备的调试、点检、维护标准比较混乱，再加之各单位点检员重视程度不同及水平不一，使得二级厂矿高压设备出现了失控或失修现象。 长此以往，势必影响上一级供电系统乃至发电系统的正常运行，打乱正常的生产秩序，影响企业效益及员工利益。

针对此类问题我做出以下几点分析。

2 明确二级厂矿机旁高压柜的作用

二级厂矿高压设备机旁高压柜应该是在现场设备运行正常时，安全地、完整地监视设备的运行状况，为设备操作及点检人员提供可靠的运行依据；当设备发生故障时，利用设备发生短路或异常情况时电气量（电流、电压、功率等）的变化来构成继电保护动作，自动地、迅速地断开距离故障点最近的断路器，并有选择地切除故障部分，保证上一级开关及非故障部分继续运行；当设备出现异常运行工作状况时,它应能及时、准确地发出信号或警报，通知值班人员尽快做出处理。 满足机旁保护装置具有选择性这一基本要求。

还应该保证机旁高压柜的灵敏性，就是在机旁柜内继电保护装置的保护范围内，不管短路点的位置如何，不论短路的性质怎样，保护装置都不应该拒绝动作，但在保护区域外发生故障时，又不产生误动作。 再一个就是机旁柜内保护装置应能尽快切除短路故障，缩短切除故障的时间以减轻短路电流对设备的损坏程度，加快系统电压的回复，并为电气设备的修理恢复创造有利条件，满足速动性的要求。 最后就是保护装置必须要保证可靠性。 保护装置如不能满足可靠性的要求，反而会成为扩大事故或直接造成故障的根源。为确保保护装置动作的可靠性，必须确保保护装置的设计原理、整定计算、安装调试正确无误；同时要求组成保护装置的各元件的质量可靠、运行维护得当、系统简化有效，以提高保护的可靠性。 只有满足了以上这 4 条保护装置的基本要求，高压设备机旁柜才可以发挥它应具备的作用，所以说不可以也不允许简单的把机旁高压柜当成一个分断开关，如果那样，当现场高压设备出现问题时，机旁柜不能有选择的、很灵敏的迅速可靠切断电源，就会造成故障向上一级开关站反应，使得整个供电系统不稳定，增加了供电系统的压力，并且有可能造成故障扩大化，甚至会影响到其它与该设备同是上一级系统同一段母线所带的高压支路电气设备的正常运行， 同时也会延长了故障的排查时间和故障的排查难度，为正确分析故障设置了障碍。

3 实施切实可行的预防性试验和调试整定方法

针对上述的重要性，我们应该实施一些可操作的试验和调整方法，对于机旁开关柜应该定期进行下列试验。

3.1 二次回路检查

二次回路正确与否直接关系着继电保护装置能否正确运行，因此，每次在停电清扫完应对照图纸进行二次回路查线和对线。

二次回路的绝缘尤为重要，特别是从电流互感器和电压互感器到端子排的二次线要经过线槽，往往是在固定线槽时容易压伤二次线，发生因压伤二次线而产生电压异常和直流接地等缺陷。

3.2 电流互感器、电压互感器常规实验

电流互感器即CT 一次绕组匝数少，使用时一次绕组串联在被测线路里，二次绕组匝数多，与测量仪表和继电器等电流线圈串联使用，测量仪表和继电器等电流线圈阻抗很小，所以正常运行时 CT 是接近短路状态的。 CT 二次电流的大小由一次电流决定，二次电流产生的磁势，是平衡一次电流的磁势的。 若二次开路，其阻抗无穷大，二次电流即是零，其磁势也即是零，就不能去平衡一次电流产生的磁势，那么一次电流将全部作用于激磁，使铁芯严重饱和。 磁饱和使铁损增大，CT 发热，CT 线圈的绝缘也会因过热而被烧坏。还会在铁芯上产生剩磁，增大互感器误差。最严重的是因为磁饱和，交变磁通的正弦波变为梯形波，在磁通迅速变化的瞬间，二次线圈上将感应出很高的电压，其峰值可达几千伏，如过高的电压作用在二次线圈和二次回路上，对人身和设备都存在着严重的威胁。 所以 CT 在任何时候都是不允许二次侧开路运行的。 而电压互感器即 PT 与 CT 相反，是不允许二次侧短路运行的。 所以定期对互感器进行直流电阻、绝缘电阻测量、变比实验、伏安特性检测及线圈消磁操作就显得极为重要。

3.3 继电器及综保装置正确性检查

定期对电磁继电器或微机综保装置电流、电压回路进行通电试验，观察继电保护装置采样是否与试验装置所加量一致，通过通电试验能够有效地检查电流、电压回路的正确性。

对继电保护装置检修及设备查评，检查二次设备各元件标志、名称是否齐全；再检查转换开关、各种按钮、动作是否灵活无卡阻。

检查断路器的操作机构动作是否正常。

相对重要的是对电磁式继电器按照动力部门核算的保护定值，进行调试整定，以确保保护精度。

校验微机保护与校验常规电磁式保护是有所不同。

微机保护核心是数字回路。一般检验看模拟回路是否达到正常采样精度就够了。但目前国产开关柜或多或少存在质量问题，因此个人认为，可以把微机保护校验与开关校验放一起，做精度试验之外，主做传动试验，检查是否有端子接触不良、传动不正确等现象。

3.4 电源可靠性检查

机旁高压柜中继电保护装置的电源是否可靠，直接与继电保护装置能否正确运行息息相关。如果没有可靠的电源作保障，原理再先进的继电保护装置也不可能正确动作。而现在机旁高压柜内继电保护装置的电源，往往由于采用直流作为继电保护装置的电源费用比较高、需要专业维护人员等而不被采用；有相当部分的继电保护装置采用交流电源，这样在低压配电网发生相间故障时，由于一次系统电压降低，相应的继电保护装置交流电源也随之降低，继电保护装置将不能正确动作，继电保护装置起不到应有的作用。

采用交流电源作为继电保护装置电源的机旁柜， 要检查交流电源低于额定电压的多少时可保证继电保护装置正确动作；然后通过计算，计算出从出口到电压降至继电保护装置不能正确动作时保护范围的空白点，在上级保护中增加过电流保护Ⅱ段，过电流保护Ⅱ段的保护范围要覆盖上述保护范围的空白点。 由于现在动力开关站保护装置均已采用微机保护，过电流保护Ⅱ段与过电流保护 I 段的时限级差最好取0.3s，这样方可杜绝机旁柜在无保护状态下运行。

3.5 电力电缆预防性试验

电力电缆在运行中不但长期承受电网电压，而且还会经常遇到各种过电压，如操作过电压、雷击过电压、故障过电压等。 预防性试验可以提前发现电力电缆的某些缺陷，它是保证电缆安全运行的重要措施，也是防止设备损坏、保证设备安全运行的重要措施。

电缆预防性试验的项目主要有两项内容：

电缆主绝缘绝缘电阻，试验周期：重要电缆 1 年，一般电缆 3 年。

电缆主绝缘超低频绝缘耐压试验，试验周期：新作终端或中间接头后。

现场人员要留好交接试验时的第一手资料，以后的预防性试验数据要和交接试验数据进行比较。

当电缆主绝缘绝缘电阻数值，与交接试验数据进行比较且数据变化不大又都在合格范围时，就不应再作低频绝缘耐压试验。当判断出电缆外护套和内衬层破损进水或新制作终端头和新制作中间接头，以及处理电缆铜屏蔽层后，才需对电缆做低频绝缘耐压试验。 这样就可以最大限度的保护电缆，延长电缆的使用寿命。

4 制定整定试验计划，建立完善数据整理、分析制度

通过上述的试验方法， 我们就应该根据各二级厂矿的定检修和年修时间， 制定一个的完整的试验、调试、整定计划，并按部就班完成计划，整理出各个项目的试验结果和试验数据。

5 结束语

机旁高压柜安全可靠地运行，最终还是为所带下一级高压设备服务，为上一级供电系统负责。 机旁高压柜只有通过定期合理的检查、试验、调试，方能确保其运行状态良好。 只有通过长期数据的积累，才能为现场设备提供可以量化的设备运行状态，从而保证各生产单位的生产连续性，杜绝误动作和越级跳闸的发生。

参考文献

【1】韩天行.继电保护及自动化装置检验手册[M].机械工业出版社,2004.

【2】陈生贵.电力系统继电保护[M].重庆大学出版社,2003.

【3】贺家李.电力系统继电保护原理[M].中国水利电力出版社,1994.