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關(guān)鍵詞:繼電保護;誤動;分析處理
中圖分類號:TM77 文獻標識碼:A 文章編號:1006-8937(2013)11-0107-02
1 故障現(xiàn)象及經(jīng)過
漾泉藍焰煤層氣公司35 kV變電站是2012年7月才投入運行的一座新變電站,采用一臺主變單母線不分段運行方式,該站共有5條10 kV出線,總負荷約為3 200 kW,饋線保護裝置選用了北京清大繼保電力技術(shù)有限公司的THL-302A型數(shù)字線路保護測控裝置。2012年11月10日07:20,10 kV南二區(qū)624線路過流一段保護動作跳閘,運行人員對開關(guān)、斷路器和保護裝置進行檢查均正常,對線路進行巡查,最終確定了故障為線路落鳥造成相間短路,故障點找到且已排除,09:02對線路試送電,試送不成功。保護動作數(shù)據(jù)如表1,波形如圖1所示。
南二區(qū)624;事件類型:保護事件;事件時間:2012/11/10-09:02:17.056
2 故障原因分析
10 kV南二區(qū)624線路全長15.3 km,接帶22臺變壓器,單臺最大容量315 kVA,最小80 kVA,總?cè)萘繛? 480 kVA,該線路平均負荷約為650 kW,平均電流52 A。該線路電流互感器采用兩相星形接法,變比為200/5,選用的THL-302A型線路保護裝置,具有三段低電壓閉鎖方向過流保護,低電壓閉鎖方向反時限過流保護,三相一次自動重合閘、失壓保護、測控及現(xiàn)場總線通信等功能,過流保護的低電壓閉鎖和方向閉鎖可單獨投退。南二區(qū)624線路保護定值單如表2所示。
10 kV架空線路常見故障有單相接地、兩相和三相短路等故障。該線路所投過流I段、II段保護可以保護線路相間短路故障,絕緣監(jiān)察配合系統(tǒng)專門配置的小電流接地選線裝置可判定單相接地故障,所以南二區(qū)624回路所配保護種類基本合理,能夠滿足線路出現(xiàn)的各種故障對于繼電保護的需求。
上面的分析表明繼電保護配置能夠滿足線路故障的需求,下面對繼電保護的整定計算進行檢查分析:空載變壓器投入送電時會出現(xiàn)很高的勵磁涌流,其幅值可以達到變壓器額定電流的6~8倍同時含有大量的非周期分量和高次諧波分量,對于線路接帶的多臺變壓器,每臺變壓器的勵磁涌流對于整條線路的影響會因安裝位置和距離電源側(cè)的長度有所不同,南二區(qū)線路總長15.3 km,線路中后段安裝的變壓器對整條線路的啟動電流影響較小,根據(jù)以往的經(jīng)驗線路的送電沖擊電流按照所有變壓器額定電流的3倍計算,即:I=3×2 480/10/1.732≈429.6 A,折算到二次側(cè)i=429.6/40≈10.7 A。實際動作值為8.45 A,與計算結(jié)果基本相符,而設(shè)定的保護定值為6.8 A,無法躲過送電瞬間的變壓器勵磁涌流。從錄波圖上也能看到,送電過程中三相電壓波形無明顯變化,A、C相電流波形正常無畸變,說明線路無故障,送電不成功的原因就是過流一段的保護定值設(shè)定較小造成的,這是一起典型的繼電保護誤動故障。這樣,我們只需根據(jù)計算結(jié)果對保護定值進行適當?shù)男薷幕蛘邷p少變壓器同時送電啟動的臺數(shù)即可。
3 改進措施
①根據(jù)線路負荷的特點,采用分片分級的送電方式,減少變壓器同時送電的臺數(shù),降低送電時變壓器的勵磁涌流,以躲過保護定值偏小的問題,這樣不需要調(diào)整保護定值,只是線路送電時繁瑣一些。
②根據(jù)計算的結(jié)果,對保護定值按照表3進行調(diào)整。
表3中過流一段為零時限速斷,按照躲過變壓器的勵磁涌流同時能夠保護線路末端三相短路進行整定,過流二段為限時速斷,按照能夠保護最小運行方式下線路末端兩相短路進行整定,時限按照躲過變壓器的勵磁涌流時間進行整定,一般的中小型變壓器兩個周波后勵磁涌流即可恢復(fù)到正常值,所以過流二段的時限按照0.1 s整定,過流三段按照原過流二段的定值進行整定,即躲過全部負荷正常運行的情況下,最大容量的電機啟動電流和啟動時間進行整定。經(jīng)過核算校驗,該保護定值單能夠滿足繼電保護對選擇性、靈敏性、速動性和可靠性的要求。
4 結(jié) 語
我們先期采用了分片分級的送電方式,將整條線路分成三段逐級送電,每次都能順利的送電成功;在今年春檢時,我們對保護定值按照上表進行了調(diào)整,實現(xiàn)了整條線路一次送電成功,期間線路出現(xiàn)了幾次鳥害、雷擊等故障,保護裝置也能準確的保護跳閘,達到了預(yù)期的目標。
參考文獻:
關(guān)鍵詞:電力系統(tǒng);繼電保護;安全運行;措施
中圖分類號:TM77 文獻標識碼:A 文章編號:1006-8937(2013)35-0091-01隨著我國經(jīng)濟水平的不斷提高,人們的生活水平得到了不斷的提高,給社會的用電提出了更高的要求。當電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障或者運行異常時,繼電保護能夠在最短的時間和最小的區(qū)域內(nèi)將故障設(shè)備從電力系統(tǒng)中切除,或者自動發(fā)出信號給相關(guān)的值班人員對異常運行情況進行調(diào)查和處理,有效的防止給電力設(shè)備帶來損害,給附近區(qū)域的供電產(chǎn)生影響。在社會的生產(chǎn)和生活中,電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障是不可避免的,只有做好電力系統(tǒng)的繼電保護工作,確保繼電保護裝置的質(zhì)量,才能夠有效的提高電力系統(tǒng)運行的安全性,促進我國電力系統(tǒng)的又好又快發(fā)展。
1 電力系統(tǒng)繼電保護裝置概念
電力作為現(xiàn)代社會生活中重要的能源,對社會經(jīng)濟的發(fā)展與人民生活水平的提高具有十分重要的作用。繼電保護不僅是電網(wǎng)的安全屏障,而且還是擴大電網(wǎng)事故的重要根源,因此,做好繼電保護工作能夠保證電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。繼電保護進行的狀態(tài)檢修工作對于縮短停電時間、增加設(shè)備使用壽命、改善設(shè)備性能、提高設(shè)備的安全可靠性以及提高經(jīng)濟效益具有十分重要的作用。繼電保護狀態(tài)檢修是在對二次設(shè)備狀態(tài)進行檢測的基礎(chǔ)上,通過對監(jiān)測與診斷結(jié)果進行分析,對檢修的時間和方法進行科學(xué)、合理的安排,主要包括設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測、診斷和決策內(nèi)容。
2 影響電力系統(tǒng)繼電保護安全運行的因素
繼電保護的二次回路、輔助裝置、裝置通信、斷路器、通道以及接口等是構(gòu)成電網(wǎng)的重要元件,其安全可靠性對于繼電保護的可靠性和電網(wǎng)的可靠性具有重要的影響。對電力系統(tǒng)繼電保護安全運行產(chǎn)生影響的因素主要有以下幾個因素:
2.1 二次設(shè)備及回路老化
二次回路設(shè)備和回路老化現(xiàn)象,會給保護誤動產(chǎn)生影響,導(dǎo)致出口可靠性不高。例如我國的大多數(shù)電力單位所運用的繼電器型號是20世紀80年代的舊型號,壓力不夠且節(jié)點氧化塵比較多,進而導(dǎo)致出現(xiàn)保護誤動問題。在二次回路的分交和直流部分,如果交流回路端出現(xiàn)銹蝕、老化、接觸電阻過大的現(xiàn)象,那么可能導(dǎo)致開路,導(dǎo)致保護出現(xiàn)拒動或者誤動問題。在電力系統(tǒng)處于低電壓或者失電的情況下,不能很好的保證直流部分的安全性,嚴重者導(dǎo)致出現(xiàn)越級跳閘現(xiàn)象,增加事故的范圍。
2.2 電流互感器的飽和
隨著我國電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴大,導(dǎo)致變電站的短路電流增大,如果出現(xiàn)出口短路現(xiàn)象,那么導(dǎo)致電流互感器過于飽和。電流互感器的變比誤差越大,那么越容易導(dǎo)致靈敏度不高的保護出現(xiàn)拒動現(xiàn)象,或者導(dǎo)致定時限過流保護裝置出現(xiàn)拒動情況。
2.3 保護插件的觸電松動
保護插件作為微機保護裝置重要的功能模塊,觸電出現(xiàn)松動或者不到位的現(xiàn)象,那么將會導(dǎo)致相應(yīng)功能退出,導(dǎo)致保護告警、閉鎖出現(xiàn)退出運行的情況。觸電是幫助繼電器實現(xiàn)切換負荷工作的重要部件,大多數(shù)繼電器都會出現(xiàn)觸點開裂、松動或者尺寸位置偏差的問題,不同程度的給電力系統(tǒng)的安全性帶來影響。
3 確保電力系統(tǒng)繼電保護安全運行的措施
3.1 政府加大資金投入,提高繼電保護的科技水平
隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展,我國的企業(yè)、政府以及居民對用電量有了更高的需求,用電范圍在不斷的擴大。由于電力系統(tǒng)的設(shè)備越來越復(fù)雜,對繼電保護裝置性能提出了更高的要求,不滿足裝置需求的零件不能運用,已經(jīng)出現(xiàn)老化或者破損的設(shè)備需要對其進行及時更換,旨在能夠有效的保證繼電保護正常、穩(wěn)定運行。因此,國家應(yīng)該加大對電力系統(tǒng)資金的投入,電力部門要對資金進行科學(xué)、合理的分配,旨在能夠保證電力系統(tǒng)能夠物盡其用,將錢花到關(guān)鍵位置。另外,還要注重對電力系統(tǒng)的繼電保護裝置進行研發(fā),提高技術(shù)水平和科技含量,進而推動我國的繼電保護工作達到一個新的高度。
3.2 對繼電保護裝置生產(chǎn)過程中的質(zhì)量關(guān)進行嚴格把握
在對繼電保護裝置進行選購的過程中,要保證所選擇的設(shè)備的零件、開關(guān)都達到國家相關(guān)的規(guī)定標準。例如電力系統(tǒng)的一次設(shè)備要選擇抗飽和能力高、額定開斷電流大的斷路器。另外,在選擇繼電保護裝置的微機設(shè)備時,要選擇知名度高、品牌效應(yīng)好、服務(wù)完善的設(shè)備??傊瑢υO(shè)備的選擇、安裝、檢驗以及試用等各個環(huán)節(jié)要對其質(zhì)量進行嚴格把關(guān)。
3.3 定期對繼電保護裝置的維護工作進行檢查
繼電保護裝置工作是一個嚴謹、細致的工作,不能出現(xiàn)馬虎的情況。因此,在對其進行日常檢查工作時,要求電力系統(tǒng)專業(yè)人員要具有很強的職業(yè)責(zé)任感和安全意識,運用高度負責(zé)的態(tài)度,嚴格的依據(jù)規(guī)章流程對儀器設(shè)備進行仔細、認真的檢查,并將所檢查到的結(jié)果進行記錄和整理,以便能夠在需要時進行查閱。另外,電力部門要注重對檢修工組人員進行培訓(xùn),以便其在以后的工作中遇到不同的突況,能夠快速、及時的處理,與時俱進的適應(yīng)電力系統(tǒng)的變化發(fā)展,減少電力故障的出現(xiàn)頻率,保證工作的安全性、穩(wěn)定性和可靠性。
3.4 對繼電保護裝置的實施過程進行檢查
工作人員要對繼電保護裝置實施過程的各個環(huán)節(jié)進行認真、仔細的檢查,例如對芯片、虛焊點、螺絲以及連接件和焊接點的緊固程度等方面進行檢查。除此之外,還要對接地工作進行檢查,對保護屏進行檢查時,對保護屏的各項裝置機箱憑證是否和屏內(nèi)的銅排相連接、銅排是否與地網(wǎng)相接入等方面進行檢查。最后,對繼電保護中的信息警鐘進行檢查,如果出現(xiàn)問題,要及時、快速的通知相關(guān)工作人員進行維修工作。
3.5 提高人們的用電安全意識,使其積極參與到繼電保
護工作中
目前,我國對用電量需求較大的主要是企業(yè)和居民,因此,除了讓政府加大對電力系統(tǒng)的投資之外,還要將企業(yè)和人民兩個與用電最緊密的主體的自身作用發(fā)揮出來。例如通過宣傳用電安全海報、舉辦用電安全講座以及現(xiàn)場演練等形式,對人們普及電力安全知識,加大傳播力度,讓人們購買合格、規(guī)范的電力設(shè)備裝置,提高企業(yè)和人民對用電設(shè)備的安全意識,提高自身的警惕性。一旦發(fā)現(xiàn)異?,F(xiàn)象,立刻上報給相關(guān)電力部門進行有效地解決,將安全隱患消滅于萌芽之中,減少電力故障次數(shù)。
4 結(jié) 語
總而言之,繼電保護作為電力系統(tǒng)中的重要組成部分,對于電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行具有十分重要的影響。因此,通過政府加大資金投入,提高繼電保護的科技水平、嚴格把握繼電保護裝置生產(chǎn)過程中的質(zhì)量、定期檢查繼電保護裝置的維護工作、檢查繼電保護裝置的實施過程以及提高人們的用電安全意識等措施,來有效的確保電力系統(tǒng)繼電保護的安全穩(wěn)定運行。
參考文獻:
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關(guān)鍵詞:動車組;電路;過載;短路;安全保護
DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2016.06.157
中國的高鐵運營里程截至到2015年底,已經(jīng)達到1.9萬公里,居世界第一,每天有大量的動車組運行在祖國各地,如何保障列車安全運行就成為設(shè)計者必須優(yōu)先考慮的設(shè)計原則。本文詳細論述了CRH1型動車組針對不同負載采取的多種安全保護措施。
1 用斷路器做短路及過載保護
對于大多數(shù)的負載,CRH1動車組使用斷路器做短路及過載保護,根據(jù)電壓、負載電流、最大短路電流及負載特性,并結(jié)合斷路器級聯(lián)原則選擇不同型號的斷路器。為了能夠選擇合適的斷路器在系統(tǒng)發(fā)生故障時起到保護作用,首先我們制定了嚴格的斷路器選型原則:
(1)斷路器的額定電壓≥線路的工作電壓;
(2)斷路器的額定電流≥線路的負載電流;
(3)斷路器的最大分斷電流≥線路中可能出現(xiàn)的最大短路電流。
根據(jù)CRH1型動車組車輛負載的不同,我們分別選擇了C特性(阻性負載和較低沖擊電流的感性負載)、K特性(電動機系統(tǒng)和變壓器系統(tǒng))和Z特性(敏感型負載進行保護或?qū)ψ栊载撦d)的斷路器,同時大部分的負載采用多個斷路器級聯(lián)保護,并且確保下級斷路器動作要快于上級斷路器動作。
2 針對不同系統(tǒng)特性采用組合保護方式
2.1 直流供電
車輛直流供電由5組蓄電池和5個充電機提供,將DC110V電源提供到車輛總線。
(1)蓄電池:由熔斷器提供短路保護;
(2)充電機:由軟件檢測電流,及時關(guān)斷換流元件提供短路保護;
DC110V電源從車輛總線分配到車輛負載,每路負載均通過斷路器進行保護,為防止故障擴大,在蓄電池總線上各單元組之間加熔斷器進行保護。
2.2 交流供電
AC400V電源由輔助變流器ACM提供,5個ACM將AC400V提供到車輛總線,車輛負載電源由車輛總線提供,每路負載均通過斷路器進行保護。
3 安全的接地方式
CRH1動車組不但有嚴格的短路及過載保護方式,而且有安全的接地方式,保證系統(tǒng)故障時,不發(fā)生人身事故及火災(zāi)事故。
3.1 DC110V系統(tǒng)接地
CRH1型車DC110V接地采用IT接地系統(tǒng),全列車DC110V負線在T2車通過1.2K電阻接地,防止供電系統(tǒng)發(fā)生接地故障時電流過大引起火災(zāi)。
3.2 AC400V系統(tǒng)接地
CRH1型車AC400V接地采用TT轉(zhuǎn)IT型接地系統(tǒng),全列車N線在T2車接地。當接地電流較小時,接地電流通過斷路器直接接地,此時為TT型;當接地電流大到斷路器脫扣后,接地電流通過10K歐電阻接地,接地系統(tǒng)改為IT型,以便于限制接地電流,防止電流過大引起火災(zāi)事故,如圖2所示。
4 電機運轉(zhuǎn)類設(shè)備保護
電機之類的運轉(zhuǎn)設(shè)備由于自身特性,在設(shè)計安全保護時,需要特別注意。下面分別以幾種典型電機運轉(zhuǎn)類設(shè)備保護方式進行描述。
4.1 變壓器冷卻風(fēng)機
變壓器冷卻風(fēng)機由車輛總線供電,冷卻風(fēng)機供電保護方式:
(1)從車輛總線到車下分線箱,電纜由輔助變流器(ACM)進行保護;
(2)從車下分線箱到變壓器控制箱,電纜由斷路器S203C16進行保護;
(3)從變壓器控制箱到設(shè)備,電纜由電機起動器進行保護。
4.2 油泵、主壓縮機、牽引風(fēng)機和空調(diào)風(fēng)機
油泵、壓縮機和風(fēng)機等運轉(zhuǎn)類設(shè)備保護均采用電機起動器做保護,電機起動器具有以下保護功能:
(1)過載保護;(2)短路保護;(3)缺相保護。
5 非運轉(zhuǎn)類設(shè)備的安全保護設(shè)計方案
5.1 車內(nèi)電加熱器
車內(nèi)電加熱器在空調(diào)控制柜內(nèi)設(shè)有過流保護的繼電器,在電加熱器內(nèi)部還設(shè)有超溫保護探頭,可以在加熱器溫度過高的情況下及時斷開電源,保證設(shè)備的安全。
5.2 車內(nèi)電開水爐
車內(nèi)電開水爐自身帶有的斷路器提供一級保護,在交流配電柜中設(shè)有斷路器提供二級保護。
5.3 水系統(tǒng)伴熱線
通過帶剩余電流保護功能的斷路器,為水系統(tǒng)的伴熱線的絕緣故障提供保護。
5.4 插座
通過帶剩余電流保護功能的斷路器,為車內(nèi)插座電源線及負載的絕緣故障提供保護。
5.5 廚房設(shè)備
所有廚房設(shè)備,包括咖啡機、收銀機、吧臺插座等負載供電均由廚房電控柜統(tǒng)一控制。廚房電控柜集中放置系統(tǒng)所用斷路器及其他電氣元件,控制各個設(shè)備的供電,并有系統(tǒng)狀態(tài)指示。
6 負載安全邏輯連鎖策略
CRH1動車組不但采用了先進的保護方式,而且設(shè)計了優(yōu)秀的設(shè)備安全邏輯連鎖以提供指示、報警和切除故障等功能。
6.1 普通負載安全邏輯連鎖策略
直流、交流電氣柜內(nèi)分別設(shè)有保護器指示回路。當某處保護器脫扣,將向列車通信與管理系統(tǒng)(TCMS)發(fā)送故障信號。列車智能顯示單元(IDU)將顯示B類故障報警及故障所在位置。其中由漏電保護器提供保護的回路單獨進行故障報警。
6.2 電機運轉(zhuǎn)類負載設(shè)備邏輯連鎖策略
6.2.1 高低速控制的電機運轉(zhuǎn)類負載設(shè)備
電機運轉(zhuǎn)類負載中可高低速控制的設(shè)備主要有逆變器、牽引電機、變壓器等冷卻風(fēng)機。電機運轉(zhuǎn)類負載均設(shè)有單獨的檢測回路。當電機保護器脫扣,或接觸器故障時,結(jié)合設(shè)備起動命令狀態(tài),列車通信與管理系統(tǒng)(TCMS) 可以判斷其工作狀態(tài),列車智能顯示單元(IDU)可顯示故障報警及故障位置。TCMS根據(jù)故障狀況可做出相應(yīng)的處理。如高速回路故障,則切換到低速,反之切換到高速。同時故障則封鎖該設(shè)備。以變壓器冷卻風(fēng)機示例如圖4所示。
6.2.2 其他電機運轉(zhuǎn)類負載
電機運轉(zhuǎn)類負載中還有變壓器油泵和逆變器水泵等,這些電機運轉(zhuǎn)類負載均設(shè)有單獨的檢測回路。當電機保護器脫扣,或接觸器故障時,結(jié)合設(shè)備起動命令狀態(tài),列車通信與管理系統(tǒng)(TCMS) 可以判斷其工作狀態(tài),列車智能顯示單元(IDU)可顯示故障報警及故障位置。
7 供電回路中電線電纜的安全保護
7.1 電線電纜的選擇
電線電纜的絕緣和護套選用低煙無鹵阻燃材料,例如70mm2單芯電纜選用FLAMEX Z EN 50264-3-1 600V,低煙無鹵電纜在火災(zāi)時能有效限制火的傳播和煙氣的釋放,避免對人員造成危險。電線電纜的類別依據(jù)各電氣系統(tǒng)的電壓等級和工作環(huán)境條件進行選擇,確保電線電纜不會被擊穿。如400V系統(tǒng)選用600V耐低溫耐油電纜,1000V系統(tǒng)選用1800V電纜。電線電纜的截面積是根據(jù)預(yù)期的工作條件(如電流、電壓降、環(huán)境溫度、敷設(shè)方式等), 經(jīng)過計算而確定的,已充分考慮了負載短路和短時過載。例如:車下U11.K2 交流電氣柜與車上P3.K3交流電氣柜之間的AC400V電纜:
額定電流計算:Inom=220/(0.94x0.71)=330A。
電纜選擇:截面積為95mm?的電纜。
校驗計算:95mm2載流量是360A,短路電流(200℃)是11590A持續(xù)5S, 上述的選擇是能夠保證線路安全工作的。
7.2 電線電纜分組敷設(shè)
電線電纜在敷設(shè)時被分為A、B、C1、C2、D、E、F等幾個EMC等級,分別安裝在動力線槽和信號線槽的獨立金屬隔板內(nèi)中,動力線槽中的電纜采用分層并排鋪設(shè),每層與每排電纜之間都有一定距離,便于散熱,以防止熱量聚集造成的安全隱患。
7.3 電線電纜連接的散熱考慮
對于不同的電器件和連接器,選用適合的端子和壓接針,以保證連接的可靠性,防止因接觸不良發(fā)熱造成安全隱患。例如:選用筒形端子,O型端子等。
【關(guān)鍵詞】高壓電動機 變頻器 繼電保護
1 變頻技術(shù)的基本原理和案例分析
1.1 變頻器的基本工作原理
變頻技術(shù)的形成基礎(chǔ)是電力電子技術(shù)和現(xiàn)代控制通信技術(shù),基本原理是“把50 Hz頻率的工頻電源整流成直流,再斬波還原成交流,”再依據(jù)流體流量的調(diào)節(jié),對還原后的交流電源頻率進行調(diào)節(jié)。也就是說,在發(fā)電工作中,變頻技術(shù)用來調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速,進一步調(diào)節(jié)流體流量,為的是提高發(fā)電設(shè)備運行效率,促進能源的節(jié)約,能耗的降低。變頻技術(shù)的應(yīng)用,提高了電機速度調(diào)整的精確度,實現(xiàn)了“按需分配”電動機功率,與傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)方式相比,變頻調(diào)節(jié)既避免了電動機功率的浪費,又節(jié)能省了大量的能源。
1.2 案例分析
發(fā)電廠煙風(fēng)系統(tǒng)中,變頻控制的風(fēng)機電動機,在風(fēng)機正常運行的狀態(tài)下,通過調(diào)機的轉(zhuǎn)速來調(diào)量,這樣將大大減小風(fēng)道阻力,保證了煙風(fēng)系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性和效益性。山西大同發(fā)電廠11 號燃機給水泵,未改造前,給水管路系統(tǒng)的水壓與高壓汽包蒸汽壓力相差較大,造成給水管路系統(tǒng)振動的現(xiàn)象,在給水泵采用變頻調(diào)速技術(shù)之后,給水管路系統(tǒng)就沒再出現(xiàn)過振動,使用一年約節(jié)省547 萬kW?h的電量。我企業(yè)的變頻方案中,要求投標方所提供的凝結(jié)水泵10KV高壓變頻裝置必須是技術(shù)先進,經(jīng)濟合理,成熟可靠的產(chǎn)品,并具有較高的靈活性,完全滿足主機各種運行方式的需要。
2 變頻技術(shù)的高壓電動機電氣接線
目前,發(fā)電廠的高壓電動機采用變頻器的電氣接線主要三種,一種是1 臺變頻裝置帶1 臺電動機固定運行的1拖1固定式,另一種是1臺變頻裝置帶1臺電動機,能手動切換為工頻運行的1拖1手動旁路式,最后一種是由1臺變頻裝置帶2臺電動機,能夠分別切換為工頻運行的1拖2旁路式。
3 高壓電動機繼電保護要求及配置
我國電力行業(yè)標準DL/T 5153―2002《火力發(fā)電廠廠用電設(shè)計技術(shù)規(guī)定》,高壓異步電動機應(yīng)裝設(shè)如下保護:縱聯(lián)差動(容量大于2 000 kW 或小于2 000 kW但采用速斷靈敏度不夠時)、電流速斷(未裝設(shè)縱差或縱差保護范圍只含電動機時)、過電流(作為縱差后備)、單相接地、過負荷、低電壓。我國發(fā)電廠高壓電動機的設(shè)計一般都會按照該要求配置繼電保護,通常情況下,在電動機10kV開關(guān)柜中,配備微機型綜合保護裝置,由10 kV開關(guān)柜和電動機中性點側(cè)電流互感器提供差動保護電流。
4 使用高壓變頻器后電動機保護的問題及改進措施
4.1 保護問題
電動機差動保護。根據(jù)《火力發(fā)電廠廠用電設(shè)計技術(shù)規(guī)定》,2MW 及以上的電動機應(yīng)該配置電動機差動保護裝置,而2 MW 以下且中性點具有分相引線的電動機,在電流速斷保護不夠靈敏的情況下,裝設(shè)本保護。配置變頻器的電動機,由于,變頻器輸入、輸出電流的頻率和相位不存在必然聯(lián)系,所以,電動機上配置的變頻器就不納入差動保護的范圍。電動機接地保護。變頻器的輸出端不接地,一般裝設(shè)在電動機旁,電纜較短,電流較小。此時,傳統(tǒng)的零序CT 法來不適合用來檢測電動機或電纜單相接故障,變頻器的保護功能也無法檢測單相接地故障,所以使用變頻器后,電動機不再配置接地保護。隔離變壓器的保護。有些變頻器自身的保護功能不涉及輸入側(cè)隔離變壓器的保護,有些只有熔斷器保護配有變頻器的大容量電動機系統(tǒng)中的隔離變壓器相當于大容量變壓器,按規(guī)定,容量大于2 000 kVA的變壓器應(yīng)該配備差動保護系統(tǒng),但變頻器控制系統(tǒng)很難滿足隔離變壓器的保護。
4.2 改進措施
我公司針對繼電保護存在的問題,在電動機回路的設(shè)計上進行改進,利用工頻、變頻分設(shè)差動保護的方法,確保高靈敏度保護,解決了由變頻器前后電源變化導(dǎo)致的靈敏度差動保護難實現(xiàn)的問題。根據(jù)招標方凝結(jié)水泵設(shè)備情況,投標方提供一套最新的10kV高壓變頻調(diào)速裝置,水泵專用變頻器1套,額定容量3150kVA,適用于2375kW電機,變頻器輸出電流是電機最大電流的1.5倍、即234A。采用“一拖二”手動切換方式。如圖1所示。這種改進方法的優(yōu)點是:改進了電動機主保護,改進工作較容易進行,保持現(xiàn)有的裝置不變。
5 結(jié)語
高壓變頻器由于對電動機繼電保護具有突出的作用,在電廠發(fā)電系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用,電廠行業(yè)應(yīng)繼續(xù)重視變頻器的應(yīng)用,并進行一定的整改,確保高壓變頻器在發(fā)電企業(yè)中的安全運行,促使高壓變頻器在電動機繼電保護工作中發(fā)揮更大的作用,節(jié)約更多的能源。
參考文獻:
[1] 唐紅鍵,譚茂強.大容量高壓電動機變頻器繼電保護對策探討[J].電力建設(shè),2010(5).
論文摘要:電力系統(tǒng)繼電保護是電力系統(tǒng)安全運行的保障。繼電保護裝置與發(fā)電廠和變電站綜合自動化系統(tǒng)、電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)等密切關(guān)聯(lián)。繼電保護課程教學(xué)質(zhì)量的好壞直接影響到后續(xù)其他專業(yè)課和選修課的教學(xué)。當前,該課程現(xiàn)行教材已不能滿足高職教育的需要,表現(xiàn)在:理論教學(xué)內(nèi)容偏多,缺少對各種電力設(shè)備保護配置和實際運行與檢修方面技術(shù)的內(nèi)容。因此,電力系統(tǒng)繼電保護課程教材改革已迫在眉睫。在此對繼電保護課程教材改革進行探討,提出解決的設(shè)想和具體措施。
在高職院校中,電氣工程及其自動化、電力系統(tǒng)自動化技術(shù)等專業(yè)都開設(shè)了“電力系統(tǒng)繼電保護”課程,從目前全國發(fā)行的電力系統(tǒng)繼電保護教材看,其教學(xué)大綱和教材都有一個共同點,都是圍繞保護原理、動作整定來提出要求和進行教材編寫,往往忽略了對各種電氣設(shè)備進行繼電保護配置,忽略了對繼電保護運行、維護和檢修技術(shù)的介紹。當學(xué)生畢業(yè)后,面對電廠、變電所中各種電氣設(shè)備的繼電保護時,不知配置有哪一種保護,感到茫然,體現(xiàn)出教材和教師教學(xué)偏離職業(yè)教育課程教學(xué)目標的需要。學(xué)生普遍認為課堂講授的內(nèi)容很難與實際的結(jié)合起來,短時間內(nèi)很難進入工作角色。擺在電專業(yè)課教師面前的工作就是要全面分析和解決這些問題,給出令人滿意的答案,讓學(xué)生一走入工作單位就能勝任相應(yīng)的工作崗位。在此對電力系統(tǒng)繼電保護課程教材改革進行探索,并提出一些解決方法,更希望獲得拋磚引玉的功效。
一、高職培養(yǎng)目標和現(xiàn)行繼電保護教材分析
由于人的認知和觀念上的慣性,社會上普遍認為高職院校學(xué)生是比普高院校低一個層次的學(xué)生,這種看法還將持續(xù)一段時間,還會在高職教育中充分表現(xiàn),并將持續(xù)較長時間,具體表現(xiàn)在教材的編寫和教師的教學(xué)全過程中。雖然許多從事職業(yè)教育研究的專家做了大量的研究工作,提出了與層次不同的觀點,比如姜大源先生提出的“基于多元智能的人才觀”,闡明從人才觀的角度看職業(yè)院校與普通院校的教育的根本差別不是水平高低的差別,而是類型的不同。而且,他還進一步提出了非常重要的一個涉及職業(yè)教育與普通教育分野的基本問題:是在“層次下談類型”還是“在類型中談層次”?他指出:“在談到教育層次與教育類型之間的關(guān)系時,是以層次下的類型為基礎(chǔ),還是以類型中的層次為基礎(chǔ),涉及到兩類大相徑庭的教育觀?!被趯哟蔚念愋陀^與基于類型的層次觀將成為高等職業(yè)教育定位的一個重要的選擇標準、一種重要的理論基礎(chǔ)?;陬愋偷膶哟斡^給予了各種類型教育自身發(fā)展的空間。
顯然,針對人才和教育的層次觀而提出的類型觀體現(xiàn)了“以人為本”和“以學(xué)生為中心”的教育思想,為高職學(xué)生學(xué)習(xí)生涯的發(fā)展以及高職教育發(fā)展空間的拓展提供了有力的理論依據(jù),具有空前的建設(shè)性。但是,這種人才類型觀和教育類型觀對于闡明我國確定的“以服務(wù)為宗旨、以就業(yè)為導(dǎo)向”的職業(yè)教育辦學(xué)方針來說只是提出了清晰的原則,遠沒有明確和具體地闡明高職學(xué)生要成為能有效服務(wù)于社會、具有就業(yè)競爭力的人才,最根本之點是什么?也沒有清楚地勾畫出高職院校為了貫徹“以服務(wù)為宗旨、以就業(yè)為導(dǎo)向”的辦學(xué)方針,其具體實施過程中需要什么樣的條件?教學(xué)過程怎樣實施?在這樣的情況下,從事高職教育的教師只能是八仙過海、各顯神通。那么,有沒有規(guī)范統(tǒng)一的要求來規(guī)范職業(yè)教育活動呢?這還需要進一步加以探索,形成全國從事職業(yè)教育專業(yè)課教師的共同認識和規(guī)范教學(xué)行為,形成能夠托起我國現(xiàn)代化建設(shè)高技能勞動大軍的合力。
從人力資源的視點來看,高職院校學(xué)生要成為能有效服務(wù)于社會、具有就業(yè)競爭力的人才,最根本點是要具備社會所需要的勝任力。具體地說,就是要具備企業(yè)所需要的人才所必備的勝任力,基于勝任力模型的人才觀也為高職院校貫徹落實“以服務(wù)為宗旨、以就業(yè)為導(dǎo)向”的辦學(xué)方針,為有效地拓展高職教育的發(fā)展空間提供了堅實的觀念基礎(chǔ)。在這個基礎(chǔ)之上,高職教育可以把“以服務(wù)為宗旨、以就業(yè)為導(dǎo)向”的辦學(xué)方針具體化為:培養(yǎng)企業(yè)(組織)所需要的符合相應(yīng)勝任力模型要求的、具有較強就業(yè)競爭力的人才,這正是高職教育的目標。
另外,一個亟待解決的問題是要廓清課程與教材的關(guān)系,即弄清教材為本,還是課程為本。否則就會本末倒置,將嚴重地影響教育和教學(xué)改革的主攻方向。現(xiàn)代意義的教材是以不同的承載媒體、不同的使用主體與不同的裝幀形式出現(xiàn)的教學(xué)資源的集合。教材的多樣化正是教材特色化的過程,服務(wù)于職業(yè)教育特色的所有教學(xué)資源以及教室與企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場相結(jié)合的開放的教學(xué)資源都應(yīng)反映到教材中來。
目前,全國高職院校采用的電力系統(tǒng)繼電保護教材都有一個共同特點,那就是:首先提出繼電保護的四個要求,即可靠性、選擇性、速動性、靈敏性,其次提出基本電路(各種濾過器)和繼電器元件圖形符號;最后,按保護對象分別對各種電壓輸配電線路保護、變壓器保護、母線保護、發(fā)電機和電動機的保護,并在各章插入微機保護。即使是精品課程教材,也難以突破這一教材編寫模式,都還屬于精英教育型選用教材,若老師按這樣的教材去實施高職電力系統(tǒng)繼電保護課程教學(xué),學(xué)生是否具有勝任力,可想而知。對學(xué)生而言,他們應(yīng)該知道:面對各種電氣設(shè)備時,該設(shè)置哪些保護;每一種保護的電路布置;每一種保護在運行和動作時信號顯示情況以及根據(jù)這些信號對其進行維護;微機保護的實現(xiàn)形式以及動作原理(不用程序流程圖)。因此,當前的高職電力系統(tǒng)繼電保護教材不能適應(yīng)職業(yè)教育的需要,必須進行教材改革。高職電力系統(tǒng)繼電保護課程目標的達成需要有一套合適的教材、一批具有實踐工作經(jīng)驗的教師和良好的實驗實習(xí)設(shè)施,缺哪一樣都會導(dǎo)致學(xué)生勝任力打折扣。這里僅對電力系統(tǒng)繼電保護課程教材改革作一些探討。
二、電力系統(tǒng)繼電保護課程教材體系重構(gòu)和教師實踐能力培訓(xùn)
基于對當前廣泛采用的電力系統(tǒng)繼電保護教材存在問題的分析,并結(jié)合職業(yè)教育專業(yè)目標和課程教學(xué)目標的要求,結(jié)合大多數(shù)學(xué)生的實際基礎(chǔ)和現(xiàn)實學(xué)習(xí)能力,結(jié)合實訓(xùn)試驗條件和教師的實際經(jīng)驗,提出對繼電保護課程體系進行重構(gòu),具體考慮如下:
1.教材重構(gòu)
教材是教師實施教學(xué)并達到教學(xué)目的的指南,簡潔實用的教材是職業(yè)教育必不可少的。從職業(yè)教育的目標和課程目標出發(fā)去實現(xiàn)學(xué)生職業(yè)勝任力。因此,必須對現(xiàn)用教材進行拆分、瘦身、添加和重構(gòu)教材體系,以便于專業(yè)課教師有效地進行教學(xué)活動。
(1)教材拆分。首先,將各種電壓輸配電線路保護、變壓器保護、母線保護、發(fā)電機和電動機保護以及微機保護的原理和整定的體系進行拆分,把各種保護的原理從各章節(jié)中拆分出來單列一章,專門介紹反應(yīng)故障保護的大值動作原理、小值動作原理(電壓保護、阻抗保護)、氣體動作保護原理。在各種故障情況下,故障物理量的檢測電路中的檢測設(shè)備或原件(ta、tv以及電流繼電器、電壓繼電器、氣體繼電器、阻抗繼電器)及其保護動作原理和信號顯示要求。并在這一章節(jié)中增加兩天去發(fā)電廠和變電所認識ta、tv、電流繼電器、電壓繼電器、氣體繼電器、阻抗繼電器等的安裝位置以及繼電保護運行信號顯示情況。安排兩次實驗完成繼電器的動作值整定實驗。其次,拆分出動作值整定,只介紹整定的原則,不作復(fù)雜的理論分析計算,讓高職學(xué)生從復(fù)雜、難懂的窘境中解脫出來,而把主要求精力放在繼電保護的實用技術(shù)上。最后,拆分出各章節(jié)中的微機保護,并單列一章,重點介紹微機保護的實現(xiàn)(從故障分量的檢測模數(shù)轉(zhuǎn)換計算機程序?qū)崿F(xiàn)的故障判斷、指令形成,再到計算機發(fā)出控制跳閘指令到現(xiàn)場控制設(shè)備執(zhí)行跳閘的過程)。
(2)瘦身。去掉復(fù)雜裝置或元器件原理的介紹、整定計算及整定計算實例。教材篇幅減至原來的一半。
(3)添加。增加各種電氣設(shè)備的繼電保護配置、保護的原理圖和展開圖,增加去發(fā)電廠、變電所的生產(chǎn)現(xiàn)場認識實習(xí)和學(xué)校內(nèi)的實驗,增加對各種事故的案例分析(繼電保護運行、維護和檢修技術(shù))。
(4) 教材體系重構(gòu)。把電力系統(tǒng)繼電保護重構(gòu)成下列幾個部分。一是電力系統(tǒng)繼電保護基礎(chǔ)知識,重點介紹電力系統(tǒng)運行及繼電保護的概念、主后備保護概念、保護要求、基本元件文字符號認識、保護的實現(xiàn)原理(反應(yīng)故障保護的大值動作原理、小值動作原理、氣體動作保護原理和差動保護原理。在各種故障情況下,故障物理量檢測電路中的檢測設(shè)備或原件:ta、tv以及電流繼電器、電壓繼電器、氣體繼電器、阻抗繼電器,保護動作原理和信號顯示要求)。二是電氣設(shè)備的繼電保護配置,主要介紹電氣設(shè)備繼電保護的配置、保護的原理圖和展開圖識讀。三是繼電保護動作值整定:電流動作值整定(短路動作電流、過電流)、動作時間整定、動作阻抗值整定、差動保護動作電流值整定等。四是微機自適應(yīng)保護:從故障分量的檢測模數(shù)轉(zhuǎn)換計算機程序?qū)崿F(xiàn)的故障判斷、指令形成,再到計算機發(fā)出控制跳閘指令到現(xiàn)場控制設(shè)備執(zhí)行跳閘的過程。五是繼電保護運行、維護和檢修技術(shù),收集編制案例,用案例教學(xué)方式實現(xiàn)學(xué)生對運行和維護技術(shù)的學(xué)習(xí)。六是實驗實習(xí)實訓(xùn),編制去發(fā)電廠和變電所認識實習(xí)的項目、目的,在校內(nèi)試驗的項目和目的。
2.加強教師在電力企業(yè)的實際工作經(jīng)驗
校企結(jié)合是職業(yè)技術(shù)教育培養(yǎng)學(xué)生的重要舉措,也是加強專業(yè)教師的理論與實際結(jié)合、提高教師的教學(xué)能力的重要手段。通過學(xué)院的規(guī)劃,分期分批讓電專業(yè)課教師深入企業(yè)去工作一段時間,以增強教師的實踐能力,增長教師對專業(yè)課教學(xué)過程的把控能力,以達到良好的教學(xué)效果。為取得可檢驗的實際效果,學(xué)院要求各系專業(yè)教研室擬出各批次教師的實習(xí)項目、目的和要求等,實習(xí)結(jié)束后由各教研室統(tǒng)一進行檢驗。電專業(yè)教研室針對繼電保護課程教師提出具體目標:
(1) 必須熟悉電力系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)電氣運行管理規(guī)程與維護、檢修的基本技術(shù)。
(2)必須熟悉發(fā)電廠、變電所一、二次系統(tǒng)設(shè)計,熟悉一、二次系統(tǒng)的運行管理、維護與檢修技術(shù)。
(3) 必須熟悉一、二次設(shè)備選擇、設(shè)備的布置等。
并作出相應(yīng)的安排和要求如下:
(1)每年7月18日至8月18日分兩組分別去發(fā)電廠和變電所實習(xí),同運行人員同吃住,同上班;虛心請教相關(guān)專業(yè)技術(shù)人員,時刻牢記自己的實習(xí)目標。
(2)學(xué)院為每名電專業(yè)教師配置電氣工程相關(guān)標準匯編一套。
(3)要求實習(xí)教師了解發(fā)電廠或變電所的電氣運行情況、繪制電氣主接線圖、各種電氣設(shè)備繼電保護配置圖,重點了解實習(xí)廠、所繼電保護裝置運行情況,并寫出評價報告。
(4)了解發(fā)電廠、變電所使用新技術(shù)、新設(shè)備以及運行情況,作出書面記錄。
(5)實習(xí)結(jié)束時要求教師請發(fā)電廠變電所的技術(shù)人員出來座談和交流。
實習(xí)教師回到學(xué)校后,由教研室主任對實習(xí)教師的實習(xí)資料進行一一檢查,簽署意見,由系主任核實后,交資料室存檔,作為教研室全體教師交流學(xué)習(xí)材料。
電專業(yè)教師到電力企業(yè),把現(xiàn)代企業(yè)中的新知識、新技術(shù)、新設(shè)備和實用技能學(xué)回來,更好地與課堂教學(xué)相結(jié)合,使電專業(yè)教師向著“雙師型”師資隊伍方向快步前進。
三、效果
經(jīng)過一年的試驗和探索,這種重構(gòu)后的教材對高職學(xué)生學(xué)習(xí)具有明顯的好處,他們感覺學(xué)習(xí)電力系統(tǒng)繼電保護不是太難的事,保護原理清楚、電路原理圖和展開圖通過課堂教學(xué)和在企業(yè)的認識實習(xí)也容易掌握,特別是各種設(shè)備的保護配置也基本清楚;通過案例教學(xué)使學(xué)生對繼電保護運行維護技術(shù)有了初步認識。在崗前實習(xí)中,現(xiàn)在的學(xué)生沒有往屆學(xué)生那種茫然感覺。另外,組織教師去電力企業(yè)工作實習(xí),增強了教師的實踐能力,大大增強了教師在課堂和實驗室以及實訓(xùn)試驗中把控能力。學(xué)生對教師更有信任感,教師對學(xué)生更有感染力、示范力。由于教師能力增強,課堂教學(xué)把握得當,幽默感頓生,語言語氣感染力增強,教學(xué)效果大大提高。但不足方面在于:教材中還有許多內(nèi)容需要改進,對繼電保護運行和維護的實踐案例還不夠豐富,這些方面還有很多工作要做。
四、總結(jié)
繼電保護課程教材改革不是一件容易的事,需要從事電力系統(tǒng)繼電保護的相關(guān)教師和實驗實習(xí)教師積極參與才會更深入、到位。希望有更多有志者參與這項工作中來,使繼電保護課程更完善。
參考文獻:
[1]張保會,尹項根.電力系統(tǒng)繼電保護[m].北京:中國電力出版社,2010.