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【摘 要】目前，国内大部分发电厂的厂用6kV母线都没有装设快速切除故障的保护，当6kV母线故障时，最快只能靠高厂变或高备变的分支过流经延时切除故障，延时时间一般都在1.2～2s之间，还有的高备变、高厂变低压侧仅配有复压过流保护.其延时通常在2.0～3.0 s。但切除故障时间较长，变压器的动稳定性通常在1s～1.5s之间，大量的短路电流会使变压器绕组过热变形绝缘损坏而烧损，造成机组长时间停运，变压器维修成本大，给企业造成巨大损失。我认为引起高厂变或高备变烧毁的原因，应从变压器的制造质量即提高变压器短路耐受力和故障后的切除时间两方面分析。
【关键词】厂用6kV母线；分支过流；高厂变；高备变
1.前言
发电厂厂用电系统是电力系统重要的电能负荷，其发生故障会影响发电厂的正常运行，处理不当将导致发电机事故停机或造成机组损坏的重大事故。在厂用电系统中，厂用分支母线尤为重要，如果发生故障，将直接影响到与其相联结的厂用负荷，严重时会危及高压备用变压器（下简称高备变）、高压厂用变压器（下简称高厂变）的安全。
2.引起变压器烧毁原因分析
目前，国内大部分发电厂的厂用6kV母线都没有装设快速切除故障的保护，当6kV母线故障时，最快只能靠高厂变或高备变的分支过流经延时切除故障，延时时间一般都在1.2～2s之间，还有的高备变、高厂变低压侧仅配有复压过流保护.其延时通常在2.0～3.0 s。但切除故障时间较长，变压器的动稳定性通常在1s～1.5s之间，大量的短路电流会使变压器绕组过热变形绝缘损坏而烧损，造成机组长时间停运，变压器维修成本大，给企业造成巨大损失。我认为引起高厂变或高备变烧毁的原因，应从变压器的制造质量即提高变压器短路耐受力和故障后的切除时间两方面分析。
3.提高变压器短路耐受力的可行性
变压器在短路时的损坏原因有以下几个方面：在设计、制造方面，主要是结构、材料、工艺等多方面的原因；在运行方面，有雷击导致的绝缘损坏，继电保护的不正确动作所引起的短路造成的对动、热稳定的冲击破坏等等。但无论由于哪种原因所引起，最后都归结为因耐受短路电流能力不够而引起的破坏。提高变压器耐受短路能力的措施大致有：（1）改进绕组的设计、结构和工艺，以严格控制短路时的辐向力与轴向力。（2）进一步开展对变压器的突发短路试验；（3）使用可靠的器身定位装置，避免在运输中发生位移；（4）使用可靠的继电保护与自动重合闸系统；（5）积极开展变压器绕组的变形测试诊断。
所以通过提高变压器的短路耐受力来解决起/备变、高厂变的烧损问题，需要变压器设计生产厂家详细的分析计算。而实际中与变压器短路耐受力相关的问题较多，涉及到短路情况下变压器的受力分析、短路时的动态力、短路时的热稳定计算等。单靠从某一方面提高短路耐受力是比较困难的，且要受制于结构、材料和工艺，这需要结构、设计工艺水平的不断创新提高作支撑。即使可通过某种方式提高变压器的短路耐受力，需要将大量变压器返厂进行改造，这样会对发电厂的正常生产造成影响，且给变压器生产厂家带来了大量工作量，发电厂也需要投入大笔的改造费用；对无法改进的变压器，需要重新定做变压器。况且不同的变压器原设计和制造工艺不同改造困难也很大。
综上所述，认为：在提高变压器短路耐受力技术不成熟且可以找到其它解决方法的情况下，暂时不考虑此方案作为现场改造的备选方案。
4.故障后的切除时间分析
4.1整定时间分析
首先看分支过流延时时间，由于我国厂用6kV系统保护的整定原则还没有具体的要求，各电厂的保护定值整定大多是参考电网后备保护的整定原则整定的，一般均整定为1.5～2s，这一原则对高厂变或高备变容量不大且母线短路水平不高的小电厂是可行的，但对于200MW及以上的大型机组，这一方案是否可行应认真对待，不能一概而论。首先，由于6kV母线故障电流水平的提高，在确定分支过流的动作时间时应把变压器的安全放在首位，其次才能考虑保护的配合问题。因6kV母线故障就在变压器的出口，故障时如保证不了变压器的安全，则保护的配合问题将无实际意义。
由于不同的变压器所在回路的短路电流水平及该变压器的承受能力和故障切除时间有较大差别，均一概整定为1.5～2s是很不科学的。近年来大型发电机的高厂变及高备变屡屡烧坏的现象不能排除故障切除时间过长的原因。所以在确定分支过流动作时间时，应首先按变压器的热稳定能力确定变压器的最长允许故障切除时间，在满足此条件的情况下，再考虑保护的配合原则。另外，如果能在保证保护选择性的前提下，为了减少由于变压器多次故障积累使绝缘逐步损坏而引发的变压器故障，将故障的切除时间减少到0秒，更应该是可取的。
鉴于上述高厂变或高备变分支过流的现状以及6kV母线故障应把保护变压器的安全放在第一位的原则，提出以下改进方案供探讨。
4.2装设分支母线差动保护
通常对高压母线差动保护，可以确保其快速动作，目前高压母线差动保护最快动作时间在10ms以内；并且设计有专用的母线保护用TA，且设计选型通常按照最大30倍额定电流的短路故障考虑，这使得高压母线差动保护工作环境良好，无论正常运行还是发生故障时，TA均能工作于正确传变特性范围内。而对于分支母线差动保护，目前暂无对应的设计规范，如果按照类似的规定考虑，则可探讨构成厂用电分支母线不完全差动保护的元件构成。起备变、高厂变低压侧分支为分支母线的电源，需考虑接入差动回路；分支母线上所接的电动机在母线发生故障时，可能会对母线产生反馈电流，也需将其考虑接入差动回路。不同的分支母线，其构成分支母线差动保护的各元件不同，需具体分析，这样不利于保护装置的通用化设计；前期设计工作量较大。借用电动机、低压厂用变等6kV分支负荷的现有TA构成分支母线差动保护，需改变很多的TA回路，增加原有TA回路的复杂性；分支母线差动保护实际改造工作量很大，且分支母线差动保护涉及的设备偏多，改造中易出错，严重时会影响其它装置的正常运行，不宜推广。
4.3装设限时速断保护作为分支母线故障快速主保护
《继电保护和安全自动装置技术规程》特别指出了一般由主设备的后备保护来作为分支母线保护，即可考虑采用限时速断保护作为厂用分支母线的快速保护。在厂用变压器低压侧装带时限的电流速断保护作为母线故障保护和馈线故障的后备保护。根据不同发变组的具体情况，在原有分支过流的基础上增设一段限时速断，电流定值按躲开该母线的启动电流，且6kV母线故障有一定的灵敏度来整定.长期以来，很多电厂在设计中因限时速断保护定值整定配合不方便，未设置此功能。
5.结论
发电厂高压分支母线装设分支限时速断保护经整定计算发现是可行的，还需在试验及运行当中进行验证，尽可能的避免发生变压器烧毁事故，从而提高变压器运行的经济性和可靠性。
参考文献：
[1]李锦屏.郭锡玖.李英伟.李悦.聂娟红.屠黎明.发电厂高压厂用分支限时速断保护的研究[期刊论文]-电力设备 2008年02期.
[2]DLrI’684-1999，大型发电机变压器继电保护整定计算导则[s].
[3]王维俭. 电气主设备继电保护原理与应用（第2版）. 北京： 中国电力出版社， 2002.
【关键词】厂用6kV母线；分支过流；高厂变；高备变
1.前言
发电厂厂用电系统是电力系统重要的电能负荷，其发生故障会影响发电厂的正常运行，处理不当将导致发电机事故停机或造成机组损坏的重大事故。在厂用电系统中，厂用分支母线尤为重要，如果发生故障，将直接影响到与其相联结的厂用负荷，严重时会危及高压备用变压器（下简称高备变）、高压厂用变压器（下简称高厂变）的安全。
2.引起变压器烧毁原因分析
目前，国内大部分发电厂的厂用6kV母线都没有装设快速切除故障的保护，当6kV母线故障时，最快只能靠高厂变或高备变的分支过流经延时切除故障，延时时间一般都在1.2～2s之间，还有的高备变、高厂变低压侧仅配有复压过流保护.其延时通常在2.0～3.0 s。但切除故障时间较长，变压器的动稳定性通常在1s～1.5s之间，大量的短路电流会使变压器绕组过热变形绝缘损坏而烧损，造成机组长时间停运，变压器维修成本大，给企业造成巨大损失。我认为引起高厂变或高备变烧毁的原因，应从变压器的制造质量即提高变压器短路耐受力和故障后的切除时间两方面分析。
3.提高变压器短路耐受力的可行性
变压器在短路时的损坏原因有以下几个方面：在设计、制造方面，主要是结构、材料、工艺等多方面的原因；在运行方面，有雷击导致的绝缘损坏，继电保护的不正确动作所引起的短路造成的对动、热稳定的冲击破坏等等。但无论由于哪种原因所引起，最后都归结为因耐受短路电流能力不够而引起的破坏。提高变压器耐受短路能力的措施大致有：（1）改进绕组的设计、结构和工艺，以严格控制短路时的辐向力与轴向力。（2）进一步开展对变压器的突发短路试验；（3）使用可靠的器身定位装置，避免在运输中发生位移；（4）使用可靠的继电保护与自动重合闸系统；（5）积极开展变压器绕组的变形测试诊断。
所以通过提高变压器的短路耐受力来解决起/备变、高厂变的烧损问题，需要变压器设计生产厂家详细的分析计算。而实际中与变压器短路耐受力相关的问题较多，涉及到短路情况下变压器的受力分析、短路时的动态力、短路时的热稳定计算等。单靠从某一方面提高短路耐受力是比较困难的，且要受制于结构、材料和工艺，这需要结构、设计工艺水平的不断创新提高作支撑。即使可通过某种方式提高变压器的短路耐受力，需要将大量变压器返厂进行改造，这样会对发电厂的正常生产造成影响，且给变压器生产厂家带来了大量工作量，发电厂也需要投入大笔的改造费用；对无法改进的变压器，需要重新定做变压器。况且不同的变压器原设计和制造工艺不同改造困难也很大。
综上所述，认为：在提高变压器短路耐受力技术不成熟且可以找到其它解决方法的情况下，暂时不考虑此方案作为现场改造的备选方案。
4.故障后的切除时间分析
4.1整定时间分析
首先看分支过流延时时间，由于我国厂用6kV系统保护的整定原则还没有具体的要求，各电厂的保护定值整定大多是参考电网后备保护的整定原则整定的，一般均整定为1.5～2s，这一原则对高厂变或高备变容量不大且母线短路水平不高的小电厂是可行的，但对于200MW及以上的大型机组，这一方案是否可行应认真对待，不能一概而论。首先，由于6kV母线故障电流水平的提高，在确定分支过流的动作时间时应把变压器的安全放在首位，其次才能考虑保护的配合问题。因6kV母线故障就在变压器的出口，故障时如保证不了变压器的安全，则保护的配合问题将无实际意义。
由于不同的变压器所在回路的短路电流水平及该变压器的承受能力和故障切除时间有较大差别，均一概整定为1.5～2s是很不科学的。近年来大型发电机的高厂变及高备变屡屡烧坏的现象不能排除故障切除时间过长的原因。所以在确定分支过流动作时间时，应首先按变压器的热稳定能力确定变压器的最长允许故障切除时间，在满足此条件的情况下，再考虑保护的配合原则。另外，如果能在保证保护选择性的前提下，为了减少由于变压器多次故障积累使绝缘逐步损坏而引发的变压器故障，将故障的切除时间减少到0秒，更应该是可取的。
鉴于上述高厂变或高备变分支过流的现状以及6kV母线故障应把保护变压器的安全放在第一位的原则，提出以下改进方案供探讨。
4.2装设分支母线差动保护
通常对高压母线差动保护，可以确保其快速动作，目前高压母线差动保护最快动作时间在10ms以内；并且设计有专用的母线保护用TA，且设计选型通常按照最大30倍额定电流的短路故障考虑，这使得高压母线差动保护工作环境良好，无论正常运行还是发生故障时，TA均能工作于正确传变特性范围内。而对于分支母线差动保护，目前暂无对应的设计规范，如果按照类似的规定考虑，则可探讨构成厂用电分支母线不完全差动保护的元件构成。起备变、高厂变低压侧分支为分支母线的电源，需考虑接入差动回路；分支母线上所接的电动机在母线发生故障时，可能会对母线产生反馈电流，也需将其考虑接入差动回路。不同的分支母线，其构成分支母线差动保护的各元件不同，需具体分析，这样不利于保护装置的通用化设计；前期设计工作量较大。借用电动机、低压厂用变等6kV分支负荷的现有TA构成分支母线差动保护，需改变很多的TA回路，增加原有TA回路的复杂性；分支母线差动保护实际改造工作量很大，且分支母线差动保护涉及的设备偏多，改造中易出错，严重时会影响其它装置的正常运行，不宜推广。
4.3装设限时速断保护作为分支母线故障快速主保护
《继电保护和安全自动装置技术规程》特别指出了一般由主设备的后备保护来作为分支母线保护，即可考虑采用限时速断保护作为厂用分支母线的快速保护。在厂用变压器低压侧装带时限的电流速断保护作为母线故障保护和馈线故障的后备保护。根据不同发变组的具体情况，在原有分支过流的基础上增设一段限时速断，电流定值按躲开该母线的启动电流，且6kV母线故障有一定的灵敏度来整定.长期以来，很多电厂在设计中因限时速断保护定值整定配合不方便，未设置此功能。
5.结论
发电厂高压分支母线装设分支限时速断保护经整定计算发现是可行的，还需在试验及运行当中进行验证，尽可能的避免发生变压器烧毁事故，从而提高变压器运行的经济性和可靠性。
参考文献：
[1]李锦屏.郭锡玖.李英伟.李悦.聂娟红.屠黎明.发电厂高压厂用分支限时速断保护的研究[期刊论文]-电力设备 2008年02期.
[2]DLrI’684-1999，大型发电机变压器继电保护整定计算导则[s].
[3]王维俭. 电气主设备继电保护原理与应用（第2版）. 北京： 中国电力出版社， 2002.