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【摘要】本文进行了详细分析了电解铝厂供电系统，设计了一套完整的电源保护方案。该方案通过对电解铝厂供电系统框架和各用户的设备组成情况的分析，分别利用电增益模块电源保护阈值。出现故障时，电解铝厂供电系统，才能做出正确的继电保护，同时保证故障电路安全，尽量减少对整个供电系统的影响。本文重点阐述了不同的故障和恢复的要求条件下的电源保护方案，并对每种方案的实现要点进行了分析。
关键词：供电系统；电解铝厂；短路；保护方案
中图分类号：TM774
随着我国电解铝工业技术的发展，国内铝企业目前主要有大型电路实现，而且越来越大，用电负荷呈几何级增长，对铝电解供电系统的安全运行带来巨大压力。特别是在最近的两年来，国家高电压，大电流整流器具有爆炸事故多，损失严重，越来越引起铝制造商对于大电流多台整流器并联运行的供电安全事故预防和高度重视保护措施。在长期的生产实践中进行，通过提前预防，增加后备保护设施，取得了一定的效果，本文进行了总结该应用效果。
一.电解铝厂的供电系统短路保护方案的意义及理论分析
电源系统具有不同功率，不同的用户用电环境的特点，供电系统极易出现故障。但相对电源传输的电气网络说，供电系统面临的故障种类繁多，故障定位与维修也很难。因此，对电源系统的故障定位，电源保护在整个供电环节是非常重要和复杂的环节。传统的电源保护系统采用的方法一般是一系列在供电系统的继电保护装置，当出现威胁供电运行安全时，由继电保护装置采用的一系列动作，将用户的设备和供电网络进行分离。然而，在分离过程中，隔离范围，先后顺序如何确定是一个比较复杂的问题。以前也有几次因为继电保护操作不当出现，本来是一个很小的故障演变为大面积的电源故障。在电网联络时，特别是当有高压线，超高压电网，继电保护装置动作不当，后果极其严重。为了解决这个问题，首先需要用电参数特征和企业中的各种电器功率，电压，电流进行分析，计算了各电流的保护阈值。在过去经常用手工计算的方法分析企业中各种用电设备继电保护参数。该方法利用电力企业对于小规模也有一定的可行性，在面对大型用电单位，无论是有效性和准确性方面，从计算工作量的考虑，都是无法实现的方法。因此，必须使用计算机辅助计算和分析方法，对用电单位的各种设备和布线特点进行分析，确定每个地方继电保护参数，并在此基础上，根据不同故障性质和需求特点，设计高效，准确的电源保护计划。
二.针对电解铝厂的特点提出供电系统短路保护方案
电解铝厂根据车间分布式特性，电源网络布局示意图如图1所示。图中的供应电解铝厂外部输入电源为35千伏专线供电网络，供应到电解铝厂，通过输入电压调节后，转化为10千伏输电线路的输出电压，电解铝厂真正使用电力线电压是10千伏电压。本文在设计过程中，不同的用电功率差每个集流器根据连接距离，分为多个层面，每个层面之间的所有安装的继电保护装置。当出现电源故障，根据不同层面的范围继电保护动作。如图1所示，全篇共分为三级水平的电气系统，层与层之间安装了继电短路保护装置，供电系统当过程多层供电，但也进行电压整流变换，把输出不同的电压供应线的基础上布局现状，当设计整个电解铝厂供电保护战略，应遵循从电源供应端提供电源的电流阈值水平最低的电流收集器之间逐渐减少，各进行持续的电短路保护电流值要大于下一级的最大短路电流，这样可以保证故障时短路下，与下一个馈电电路分开，但需要分离电流层面不一定是供电电路，从而减少电源保护短路区。繼电保护动作时间延迟减少逐渐降低。
图1 电解铝厂供电系统总体结构图
1.保护动作时限
因为10kV配电系统都采用了微机继电保护装置，因此时限过电流保护时间级差有可能为0.2s，根据10kV配电系统，每个间隙时限电流保护时间限值应满足选择性要求，不再出现保护跳闸现象。当外部输入电源发生电路保护装置的设置参数，是受保护的区域扩大到整个电解铝厂的完整范围，虽然这样的关闭时间延迟大，但由于外部输入源电路的短路故障少，因此，当这一地区的电路实现触发阈值，然后进行剥离保护整个输入电源。但附近电源线连接，电路保护装置根据瞬时短路方案的计算参数值的触发阈值，以时间的短路故障的出现，对该区域的电流瞬时分离。
2.保护整定计算
2.1 进线间隔
（1）时限电流速断保护。1）动作电流应与相邻元件（母联）的电流速断保护的动作电流相配合。2）灵敏度校验：按最小运行方式下母线两相短路时流过保护装置的短路电流校验。
（2）时限过电流保护。1）动作电流按躲过最大负荷电流整定。2）灵敏度校验：按最小运行方式下母线两相短路时流过保护装置的短路电流校验。
2.2 母联间隔
（1）无时限电流速断保护。动作电流按最小灵敏度系数2整定。
（2）时限过电流保护。同进线间隔时限过电流保护。
2.3 线路馈线间
（1）时限电流速断保护。1）动作电流按躲过相邻元件末端（一般为该馈线对应的分配电所容量最大的一台变压器二次侧）短路时流过保护装置的最大三相短路电流整定。2）灵敏度校验：按最小运行方式下母线两相短路时流过保护装置的短路电流校验。
（2）零序电流保护。1）动作电流按躲过本身电缆电容电流的影响整定。2）灵敏度校验：按电缆单相接地时流过短路点的电容电流校验。
2.4 变压器馈线间隔
（1）无时限电流速断保护。1）动作电流分两种方法整定：方法一：按躲过变压器二次侧短路时流过保护装置的最大三相短路电流整定；方法二：按躲过变压器励磁涌流的影响整定；动作电流应按两者中较大值整定。2）灵敏度校验：按最小运行方式下变压器一次侧两相短路时流过保护装置的短路电流校验。
（2）时限过电流保护。1）动作电流按躲过可能出现的过负荷电流整定。2）灵敏度校验：按最小运行方式下变压器二次侧两相短路时流过保护装置的短路电流校验。
（3）过负荷保护。按躲过变压器额定电流整定。
（4）高压侧零序电流保护。同线路馈线零序电流保护。
三.结语
电源保护的需求是当前企业大多数用电单位都面临的问题，特别是一些关键企业用电，电源故障或出现故障后电网快速恢复的困难，对企业的生产产生了巨大的影响。本文研究了电解铝厂供电系统故障，因此快速隔离保护方案，能够解决供电系统出现债券等功能后，故障定位，故障隔离，实现了电网供电保证保护自动化、高效。这个计划已经在设计过程中的通用性强，对于企业都是有借鉴意义的类似的用电。
参考文献：
[1]冯军.供电系统越级跳闸类型分析与预防[J].科技资讯.2011（24）
[2]徐丽妍.供电系统的继电保护可靠性提高的措施[J].民营科技.2011（04）
[3]袁新国.浅论10KV供电系统的微机保护[J].科技促进发展.2010（02）
[4]鲁春燕，赵月，张伟.供电系统中继电保护问题的分析和探讨[J].科技致富向导.2011（18）
[5]王从冰，晁文鹏.浅谈煤矿井下供电系统继电保护[J].科技信息.2010（20）
关键词：供电系统；电解铝厂；短路；保护方案
中图分类号：TM774
随着我国电解铝工业技术的发展，国内铝企业目前主要有大型电路实现，而且越来越大，用电负荷呈几何级增长，对铝电解供电系统的安全运行带来巨大压力。特别是在最近的两年来，国家高电压，大电流整流器具有爆炸事故多，损失严重，越来越引起铝制造商对于大电流多台整流器并联运行的供电安全事故预防和高度重视保护措施。在长期的生产实践中进行，通过提前预防，增加后备保护设施，取得了一定的效果，本文进行了总结该应用效果。
一.电解铝厂的供电系统短路保护方案的意义及理论分析
电源系统具有不同功率，不同的用户用电环境的特点，供电系统极易出现故障。但相对电源传输的电气网络说，供电系统面临的故障种类繁多，故障定位与维修也很难。因此，对电源系统的故障定位，电源保护在整个供电环节是非常重要和复杂的环节。传统的电源保护系统采用的方法一般是一系列在供电系统的继电保护装置，当出现威胁供电运行安全时，由继电保护装置采用的一系列动作，将用户的设备和供电网络进行分离。然而，在分离过程中，隔离范围，先后顺序如何确定是一个比较复杂的问题。以前也有几次因为继电保护操作不当出现，本来是一个很小的故障演变为大面积的电源故障。在电网联络时，特别是当有高压线，超高压电网，继电保护装置动作不当，后果极其严重。为了解决这个问题，首先需要用电参数特征和企业中的各种电器功率，电压，电流进行分析，计算了各电流的保护阈值。在过去经常用手工计算的方法分析企业中各种用电设备继电保护参数。该方法利用电力企业对于小规模也有一定的可行性，在面对大型用电单位，无论是有效性和准确性方面，从计算工作量的考虑，都是无法实现的方法。因此，必须使用计算机辅助计算和分析方法，对用电单位的各种设备和布线特点进行分析，确定每个地方继电保护参数，并在此基础上，根据不同故障性质和需求特点，设计高效，准确的电源保护计划。
二.针对电解铝厂的特点提出供电系统短路保护方案
电解铝厂根据车间分布式特性，电源网络布局示意图如图1所示。图中的供应电解铝厂外部输入电源为35千伏专线供电网络，供应到电解铝厂，通过输入电压调节后，转化为10千伏输电线路的输出电压，电解铝厂真正使用电力线电压是10千伏电压。本文在设计过程中，不同的用电功率差每个集流器根据连接距离，分为多个层面，每个层面之间的所有安装的继电保护装置。当出现电源故障，根据不同层面的范围继电保护动作。如图1所示，全篇共分为三级水平的电气系统，层与层之间安装了继电短路保护装置，供电系统当过程多层供电，但也进行电压整流变换，把输出不同的电压供应线的基础上布局现状，当设计整个电解铝厂供电保护战略，应遵循从电源供应端提供电源的电流阈值水平最低的电流收集器之间逐渐减少，各进行持续的电短路保护电流值要大于下一级的最大短路电流，这样可以保证故障时短路下，与下一个馈电电路分开，但需要分离电流层面不一定是供电电路，从而减少电源保护短路区。繼电保护动作时间延迟减少逐渐降低。
图1 电解铝厂供电系统总体结构图
1.保护动作时限
因为10kV配电系统都采用了微机继电保护装置，因此时限过电流保护时间级差有可能为0.2s，根据10kV配电系统，每个间隙时限电流保护时间限值应满足选择性要求，不再出现保护跳闸现象。当外部输入电源发生电路保护装置的设置参数，是受保护的区域扩大到整个电解铝厂的完整范围，虽然这样的关闭时间延迟大，但由于外部输入源电路的短路故障少，因此，当这一地区的电路实现触发阈值，然后进行剥离保护整个输入电源。但附近电源线连接，电路保护装置根据瞬时短路方案的计算参数值的触发阈值，以时间的短路故障的出现，对该区域的电流瞬时分离。
2.保护整定计算
2.1 进线间隔
（1）时限电流速断保护。1）动作电流应与相邻元件（母联）的电流速断保护的动作电流相配合。2）灵敏度校验：按最小运行方式下母线两相短路时流过保护装置的短路电流校验。
（2）时限过电流保护。1）动作电流按躲过最大负荷电流整定。2）灵敏度校验：按最小运行方式下母线两相短路时流过保护装置的短路电流校验。
2.2 母联间隔
（1）无时限电流速断保护。动作电流按最小灵敏度系数2整定。
（2）时限过电流保护。同进线间隔时限过电流保护。
2.3 线路馈线间
（1）时限电流速断保护。1）动作电流按躲过相邻元件末端（一般为该馈线对应的分配电所容量最大的一台变压器二次侧）短路时流过保护装置的最大三相短路电流整定。2）灵敏度校验：按最小运行方式下母线两相短路时流过保护装置的短路电流校验。
（2）零序电流保护。1）动作电流按躲过本身电缆电容电流的影响整定。2）灵敏度校验：按电缆单相接地时流过短路点的电容电流校验。
2.4 变压器馈线间隔
（1）无时限电流速断保护。1）动作电流分两种方法整定：方法一：按躲过变压器二次侧短路时流过保护装置的最大三相短路电流整定；方法二：按躲过变压器励磁涌流的影响整定；动作电流应按两者中较大值整定。2）灵敏度校验：按最小运行方式下变压器一次侧两相短路时流过保护装置的短路电流校验。
（2）时限过电流保护。1）动作电流按躲过可能出现的过负荷电流整定。2）灵敏度校验：按最小运行方式下变压器二次侧两相短路时流过保护装置的短路电流校验。
（3）过负荷保护。按躲过变压器额定电流整定。
（4）高压侧零序电流保护。同线路馈线零序电流保护。
三.结语
电源保护的需求是当前企业大多数用电单位都面临的问题，特别是一些关键企业用电，电源故障或出现故障后电网快速恢复的困难，对企业的生产产生了巨大的影响。本文研究了电解铝厂供电系统故障，因此快速隔离保护方案，能够解决供电系统出现债券等功能后，故障定位，故障隔离，实现了电网供电保证保护自动化、高效。这个计划已经在设计过程中的通用性强，对于企业都是有借鉴意义的类似的用电。
参考文献：
[1]冯军.供电系统越级跳闸类型分析与预防[J].科技资讯.2011（24）
[2]徐丽妍.供电系统的继电保护可靠性提高的措施[J].民营科技.2011（04）
[3]袁新国.浅论10KV供电系统的微机保护[J].科技促进发展.2010（02）
[4]鲁春燕，赵月，张伟.供电系统中继电保护问题的分析和探讨[J].科技致富向导.2011（18）
[5]王从冰，晁文鹏.浅谈煤矿井下供电系统继电保护[J].科技信息.2010（20）