王瑞云

（陽(yáng)泉煤業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司升華實(shí)業(yè)分公司供電中心， 山西 陽(yáng)泉 045008）

高壓電柜中的微機(jī)保護(hù)裝置可以通過(guò)接入的電流互感器、電壓互感器等測(cè)量元件的信號(hào)對(duì)回路的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視，對(duì)于確保高壓電柜的正常工作和安全具有十分重要的作用，一旦微機(jī)保護(hù)裝置出現(xiàn)故障，將對(duì)高壓柜的工作安全性產(chǎn)生巨大的影響，造成嚴(yán)重的安全隱患[1]。當(dāng)高壓柜供電系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，微機(jī)保護(hù)裝置將迅速動(dòng)作，對(duì)故障區(qū)域進(jìn)行隔離，并判斷故障類(lèi)型，幫助降低故障影響并快速排除故障。目前多數(shù)開(kāi)關(guān)柜的保護(hù)裝置均采用了數(shù)字型的微機(jī)保護(hù)裝置，各類(lèi)保護(hù)功能完善，但在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中也會(huì)出現(xiàn)一些常見(jiàn)的故障，影響其使用情況，因此本文對(duì)該類(lèi)型微機(jī)保護(hù)裝置的關(guān)鍵保護(hù)功能的工作原理進(jìn)行分析，同時(shí)對(duì)高壓電柜工作中常見(jiàn)的故障及改善方案進(jìn)行了探討，對(duì)提升微機(jī)保護(hù)裝置的應(yīng)用范圍和應(yīng)用安全性具有較強(qiáng)的指導(dǎo)意義。

1 6 kV數(shù)字型微機(jī)保護(hù)裝置、保護(hù)原理及優(yōu)勢(shì)

1.1 6 kV數(shù)字型微機(jī)保護(hù)裝置

6 kV 數(shù)字型微機(jī)保護(hù)裝置的類(lèi)別具有多樣性，其微機(jī)保護(hù)裝置的外殼一般采用封閉式的插件式形式，接線結(jié)構(gòu)采用了總線板連接，從保護(hù)裝置的后側(cè)接線。在電路系統(tǒng)內(nèi)該保護(hù)裝置和電流互感器及其他繼電器類(lèi)設(shè)備一起共同構(gòu)成了高壓柜的保護(hù)回路。6 kV 數(shù)字型微機(jī)保護(hù)裝置主要包括了微機(jī)系統(tǒng)、電流信號(hào)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)、模擬量保護(hù)系統(tǒng)等，內(nèi)部采用強(qiáng)弱電隔離，保護(hù)作用強(qiáng)，可靠性高，裝置可以與人交流電流、電壓、遙信狀態(tài)、系統(tǒng)故障、告警狀態(tài)和裝置故障燈七項(xiàng)內(nèi)容。

1.2 工作原理

6 kV 數(shù)字型微機(jī)保護(hù)在工作時(shí)主要依靠數(shù)字式計(jì)算機(jī)為核心，對(duì)電路的工作情況進(jìn)行監(jiān)控，采集電路內(nèi)的運(yùn)行電流信號(hào)，將信號(hào)通過(guò)模擬量輸入系統(tǒng)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，對(duì)故障信息與系統(tǒng)設(shè)定的整定值控制信號(hào)進(jìn)行對(duì)比分析，判斷高壓柜運(yùn)行的狀態(tài)，當(dāng)判別是發(fā)生了故障后，系統(tǒng)將第一時(shí)間判別故障類(lèi)型及故障發(fā)生的區(qū)域，控制斷路器和跳閘繼電器進(jìn)行動(dòng)作，及時(shí)將故障區(qū)域進(jìn)行隔離，避免導(dǎo)致大范圍的電路故障。

1.3 6 kV數(shù)字型微機(jī)保護(hù)裝置的發(fā)展及優(yōu)勢(shì)

高壓柜微機(jī)綜合保護(hù)裝置是在電路測(cè)量表保護(hù)、繼電器保護(hù)的基礎(chǔ)上發(fā)展出來(lái)的一種新型的具有高度自動(dòng)化的保護(hù)裝置。高壓柜微機(jī)綜合保護(hù)裝置由于采用了微機(jī)控制因此具有極高的數(shù)據(jù)處理速度和極大的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能量，采用了高度成熟的大規(guī)模集成電路和成熟的數(shù)據(jù)采集、A/D 模數(shù)變換、數(shù)字濾波和及集成式抗干擾技術(shù)，具有穩(wěn)定性高、集成度高的特點(diǎn)，與傳統(tǒng)的保護(hù)系統(tǒng)相比，該微機(jī)綜合保護(hù)裝置的突出優(yōu)勢(shì)在于：

1）綜合保護(hù)系統(tǒng)將電路監(jiān)測(cè)、電流信號(hào)收集、電路控制、數(shù)據(jù)通信和保護(hù)功能集成在一體，控制精度高，可靠性好。

2）具有高度精確性的自檢能力。當(dāng)電路出現(xiàn)故障時(shí)能夠及時(shí)進(jìn)行故障報(bào)警、電路保護(hù)、故障判斷，能夠采用自動(dòng)測(cè)試裝置對(duì)微機(jī)綜合保護(hù)系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性和可靠性進(jìn)行檢測(cè)，提高系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性和可靠性，滿(mǎn)足長(zhǎng)期運(yùn)行需求，提升控制精度和使用壽命。

3）微機(jī)綜合保護(hù)系統(tǒng)具有靈敏度高、維護(hù)調(diào)速方便的優(yōu)點(diǎn)，能夠方便的進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和控制，執(zhí)行數(shù)據(jù)通信、監(jiān)測(cè)和保護(hù)，同時(shí)能夠方便的調(diào)整系統(tǒng)設(shè)定的保護(hù)參數(shù)，應(yīng)用靈活性極高。

2 6 kV數(shù)字型微機(jī)保護(hù)的應(yīng)用和分析

6 kV 高壓柜的微機(jī)保護(hù)功能類(lèi)別較多，根據(jù)其重要程度主要可劃分過(guò)負(fù)荷保護(hù)、電流速斷保護(hù)、過(guò)電流保護(hù)、三相一次重合閘、過(guò)電壓保護(hù)、過(guò)流反時(shí)限保護(hù)、零序電流保護(hù)等，在該保護(hù)裝置的作用下確保高壓開(kāi)關(guān)柜的運(yùn)行穩(wěn)定性。本文就主要的保護(hù)作用進(jìn)行分析如下：

2.1 過(guò)負(fù)荷保護(hù)

高壓柜的過(guò)負(fù)荷保護(hù)是指在電路中當(dāng)回路電流超過(guò)過(guò)負(fù)荷保護(hù)裝置預(yù)設(shè)值后過(guò)負(fù)荷保護(hù)裝置自動(dòng)斷開(kāi)電流回路，起到保護(hù)有效負(fù)載的作用。根據(jù)微機(jī)保護(hù)裝置控制對(duì)象的不同可設(shè)置三種過(guò)負(fù)荷保護(hù)值，每種過(guò)負(fù)荷保護(hù)值對(duì)應(yīng)不同的保護(hù)狀態(tài)，當(dāng)出現(xiàn)不同的過(guò)負(fù)荷情況時(shí)分別對(duì)其進(jìn)行報(bào)警、隔離和跳閘保護(hù)，確保在整個(gè)運(yùn)行過(guò)程中對(duì)高壓柜正常工作的可靠保護(hù)，圖1 中Tfh表示系統(tǒng)內(nèi)設(shè)定的過(guò)負(fù)荷保護(hù)的時(shí)限，同時(shí)在過(guò)負(fù)荷保護(hù)的過(guò)程中，系統(tǒng)能夠?qū)嵤?duì)高壓柜工作電流進(jìn)行監(jiān)測(cè)，當(dāng)出現(xiàn)較大的浮動(dòng)時(shí)可自動(dòng)對(duì)電流進(jìn)行穩(wěn)壓處理，有效地降低因電流波動(dòng)而導(dǎo)致的過(guò)負(fù)荷報(bào)警現(xiàn)象，提升系統(tǒng)過(guò)負(fù)荷保護(hù)的可靠性和穩(wěn)定性，該裝置內(nèi)的過(guò)負(fù)荷保護(hù)電路原理如圖1 所示[3]。

圖1 微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)的過(guò)負(fù)荷保護(hù)電路原理示意圖

裝置設(shè)有過(guò)負(fù)荷保護(hù)功能。過(guò)負(fù)荷保護(hù)可選擇動(dòng)作于跳閘或告警。發(fā)告警信號(hào)時(shí)，運(yùn)行人員可通過(guò)LCD 觀察過(guò)負(fù)荷告警信息。

2.2 電流速斷保護(hù)

電流速斷保護(hù)主要是指，如果電路系統(tǒng)發(fā)生了短路故障或者其他故障時(shí)，導(dǎo)致高壓柜內(nèi)的電流超過(guò)了系統(tǒng)設(shè)定的整定電流值，系統(tǒng)則開(kāi)啟保護(hù)動(dòng)作，控制線路內(nèi)的斷路器跳閘。但為了確保對(duì)供電系統(tǒng)保護(hù)的安全性，電流的速斷保護(hù)一般不是全線路保護(hù)的，存在著一定的保護(hù)死角，為了確保全面保護(hù)的安全性，一般會(huì)同步設(shè)置一個(gè)帶有時(shí)限的電流速斷保護(hù)裝置，增加保護(hù)效果，電流速斷保護(hù)結(jié)構(gòu)原理如圖2 所示。

圖2 微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)的電流速斷保護(hù)電路原理示意圖

2.3 過(guò)電流保護(hù)

過(guò)電流保護(hù)主要是指當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)的電流值超過(guò)所設(shè)定的最大值以后，保護(hù)裝置動(dòng)作，確保電流安全的一種保護(hù)方式，不同的電流設(shè)定值會(huì)激發(fā)過(guò)電流保護(hù)的不同動(dòng)作方式，分別進(jìn)行報(bào)警、跳閘等，有效避免過(guò)大的電流對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生的不良影響，該過(guò)電流保護(hù)原理如圖3 所示。

圖3 微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)的過(guò)電流保護(hù)電路原理示意圖

2.4 三相一次重合閘保護(hù)

三相一次重合閘，是指線路三相斷路器被繼電保護(hù)裝置跳開(kāi)后自動(dòng)重合閘再同時(shí)重新進(jìn)行一次合三相斷路器的方案，主要是為了防止高壓柜在使用過(guò)程中某些情況下出現(xiàn)電流波動(dòng)，導(dǎo)致意外跳閘事故，確保發(fā)生意外跳閘后的及時(shí)恢復(fù)，滿(mǎn)足供電安全性的需求。在微機(jī)保護(hù)裝置中三相一次重合閘主要由壓板進(jìn)行投退，重合閘在開(kāi)關(guān)閉合的情況下進(jìn)行充電，每次充電的時(shí)間約為15 s，當(dāng)控制開(kāi)關(guān)由閉合轉(zhuǎn)換為跳位時(shí)系統(tǒng)啟動(dòng)。在工作過(guò)程中如果重合閘在8 s 內(nèi)持續(xù)的有電流則重合閘進(jìn)行放電處理，如果再8 s 內(nèi)沒(méi)有電流則將按照系統(tǒng)設(shè)定的延時(shí)時(shí)間進(jìn)行重合，該三相一次重合閘的工作原理如圖4 所示[4]。

圖4 三相一次重合閘電路原理示意圖

2.5 過(guò)電壓保護(hù)

過(guò)電壓保護(hù)是指在高壓柜工作過(guò)程中由于各種因素影響導(dǎo)致電路內(nèi)的電壓峰值超過(guò)系統(tǒng)設(shè)定的最大值，該過(guò)電壓峰值的存在將給系統(tǒng)內(nèi)的各類(lèi)電氣元件產(chǎn)生損失，影響高壓柜的使用安全和壽命，因此在微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置有過(guò)電壓保護(hù)裝置，當(dāng)出現(xiàn)過(guò)電壓時(shí)依靠屏蔽、濾波、增加電涌保護(hù)器的方案確保過(guò)電壓保護(hù)的可靠性。

3 微機(jī)保護(hù)裝置常見(jiàn)故障及處理措施

由于高壓柜微機(jī)保護(hù)裝置內(nèi)的線路較多，各類(lèi)工作程序較為復(fù)雜，因此導(dǎo)致高壓柜微機(jī)保護(hù)裝置在實(shí)際工作過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)較多的故障，經(jīng)過(guò)對(duì)其應(yīng)用情況的監(jiān)測(cè)，常見(jiàn)的故障主要是保護(hù)裝置內(nèi)的電磁干擾相對(duì)嚴(yán)重，導(dǎo)致“回路擊穿”故障[5]，影響微機(jī)保護(hù)裝置的正常使用，針對(duì)該類(lèi)問(wèn)題，主要可從以下幾個(gè)方面進(jìn)行解決。

1）微機(jī)保護(hù)裝置在安裝時(shí)需要對(duì)安裝區(qū)域的電磁情況進(jìn)行測(cè)量，在電磁干擾密集的地區(qū)進(jìn)行電磁屏蔽處理或者遠(yuǎn)離該區(qū)域。

2）在微機(jī)保護(hù)裝置內(nèi)部增加獨(dú)立的電源模塊，降低工作時(shí)受高壓柜交變磁場(chǎng)的影響，避免出現(xiàn)回路擊穿事故。

3）每個(gè)高壓柜設(shè)置獨(dú)立的微機(jī)保護(hù)裝置，在日常使用過(guò)程中制定完善的電磁監(jiān)測(cè)和維護(hù)保養(yǎng)制度，確保微機(jī)保護(hù)裝置的工作可靠性，建立設(shè)備臺(tái)賬，做到一臺(tái)一檔。

4 結(jié)論

本文在對(duì)高壓開(kāi)關(guān)柜數(shù)字型微機(jī)保護(hù)裝置功能進(jìn)行分析的基礎(chǔ)對(duì)高壓柜常見(jiàn)的故障及處理方案進(jìn)行了分析，對(duì)高壓柜數(shù)字型微機(jī)保護(hù)的應(yīng)用和故障預(yù)防等提供了理論參考依據(jù)，根據(jù)實(shí)際分析表明：

1）高壓柜的微機(jī)保護(hù)功能類(lèi)別較多，根據(jù)其重要程度主要可劃分為電機(jī)長(zhǎng)時(shí)間啟動(dòng)保護(hù)、高壓柜的過(guò)負(fù)荷保護(hù)、三相一次重合閘、過(guò)電壓保護(hù)、負(fù)序電流和零序電流保護(hù)等。

2）高壓開(kāi)關(guān)柜數(shù)字型微機(jī)保護(hù)裝置常見(jiàn)的故障為保護(hù)裝置內(nèi)的電磁干擾相對(duì)嚴(yán)重，導(dǎo)致“回路擊穿”故障，通過(guò)將微機(jī)保護(hù)裝置進(jìn)行電磁屏蔽、原離電磁干擾嚴(yán)重的區(qū)域，增加獨(dú)立的電源模塊、每個(gè)高壓柜設(shè)置專(zhuān)用的微機(jī)保護(hù)裝置，一機(jī)一用等方案能夠有效地降低發(fā)生“回路擊穿”事故的概率。