王瑞云

（阳泉煤业（集团）有限责任公司升华实业分公司供电中心， 山西 阳泉 045008）

高压电柜中的微机保护装置可以通过接入的电流互感器、电压互感器等测量元件的信号对回路的状态进行监视，对于确保高压电柜的正常工作和安全具有十分重要的作用，一旦微机保护装置出现故障，将对高压柜的工作安全性产生巨大的影响，造成严重的安全隐患[1]。当高压柜供电系统出现故障时，微机保护装置将迅速动作，对故障区域进行隔离，并判断故障类型，帮助降低故障影响并快速排除故障。目前多数开关柜的保护装置均采用了数字型的微机保护装置，各类保护功能完善，但在实际应用过程中也会出现一些常见的故障，影响其使用情况，因此本文对该类型微机保护装置的关键保护功能的工作原理进行分析，同时对高压电柜工作中常见的故障及改善方案进行了探讨，对提升微机保护装置的应用范围和应用安全性具有较强的指导意义。

1 6 kV数字型微机保护装置、保护原理及优势

1.1 6 kV数字型微机保护装置

6 kV 数字型微机保护装置的类别具有多样性，其微机保护装置的外壳一般采用封闭式的插件式形式，接线结构采用了总线板连接，从保护装置的后侧接线。在电路系统内该保护装置和电流互感器及其他继电器类设备一起共同构成了高压柜的保护回路。6 kV 数字型微机保护装置主要包括了微机系统、电流信号采集系统、数据分析系统、模拟量保护系统等，内部采用强弱电隔离，保护作用强，可靠性高，装置可以与人交流电流、电压、遥信状态、系统故障、告警状态和装置故障灯七项内容。

1.2 工作原理

6 kV 数字型微机保护在工作时主要依靠数字式计算机为核心，对电路的工作情况进行监控，采集电路内的运行电流信号，将信号通过模拟量输入系统转换成数字量，对故障信息与系统设定的整定值控制信号进行对比分析，判断高压柜运行的状态，当判别是发生了故障后，系统将第一时间判别故障类型及故障发生的区域，控制断路器和跳闸继电器进行动作，及时将故障区域进行隔离，避免导致大范围的电路故障。

1.3 6 kV数字型微机保护装置的发展及优势

高压柜微机综合保护装置是在电路测量表保护、继电器保护的基础上发展出来的一种新型的具有高度自动化的保护装置。高压柜微机综合保护装置由于采用了微机控制因此具有极高的数据处理速度和极大的数据存储能量，采用了高度成熟的大规模集成电路和成熟的数据采集、A/D 模数变换、数字滤波和及集成式抗干扰技术，具有稳定性高、集成度高的特点，与传统的保护系统相比，该微机综合保护装置的突出优势在于：

1）综合保护系统将电路监测、电流信号收集、电路控制、数据通信和保护功能集成在一体，控制精度高，可靠性好。

2）具有高度精确性的自检能力。当电路出现故障时能够及时进行故障报警、电路保护、故障判断，能够采用自动测试装置对微机综合保护系统的工作稳定性和可靠性进行检测，提高系统工作的稳定性和可靠性，满足长期运行需求，提升控制精度和使用寿命。

3）微机综合保护系统具有灵敏度高、维护调速方便的优点，能够方便的进行远程监测和控制，执行数据通信、监测和保护，同时能够方便的调整系统设定的保护参数，应用灵活性极高。

2 6 kV数字型微机保护的应用和分析

6 kV 高压柜的微机保护功能类别较多，根据其重要程度主要可划分过负荷保护、电流速断保护、过电流保护、三相一次重合闸、过电压保护、过流反时限保护、零序电流保护等，在该保护装置的作用下确保高压开关柜的运行稳定性。本文就主要的保护作用进行分析如下：

2.1 过负荷保护

高压柜的过负荷保护是指在电路中当回路电流超过过负荷保护装置预设值后过负荷保护装置自动断开电流回路，起到保护有效负载的作用。根据微机保护装置控制对象的不同可设置三种过负荷保护值，每种过负荷保护值对应不同的保护状态，当出现不同的过负荷情况时分别对其进行报警、隔离和跳闸保护，确保在整个运行过程中对高压柜正常工作的可靠保护，图1 中Tfh表示系统内设定的过负荷保护的时限，同时在过负荷保护的过程中，系统能够实施对高压柜工作电流进行监测，当出现较大的浮动时可自动对电流进行稳压处理，有效地降低因电流波动而导致的过负荷报警现象，提升系统过负荷保护的可靠性和稳定性，该装置内的过负荷保护电路原理如图1 所示[3]。

图1 微机保护系统的过负荷保护电路原理示意图

装置设有过负荷保护功能。过负荷保护可选择动作于跳闸或告警。发告警信号时，运行人员可通过LCD 观察过负荷告警信息。

2.2 电流速断保护

电流速断保护主要是指，如果电路系统发生了短路故障或者其他故障时，导致高压柜内的电流超过了系统设定的整定电流值，系统则开启保护动作，控制线路内的断路器跳闸。但为了确保对供电系统保护的安全性，电流的速断保护一般不是全线路保护的，存在着一定的保护死角，为了确保全面保护的安全性，一般会同步设置一个带有时限的电流速断保护装置，增加保护效果，电流速断保护结构原理如图2 所示。

图2 微机保护系统的电流速断保护电路原理示意图

2.3 过电流保护

过电流保护主要是指当系统内的电流值超过所设定的最大值以后，保护装置动作，确保电流安全的一种保护方式，不同的电流设定值会激发过电流保护的不同动作方式，分别进行报警、跳闸等，有效避免过大的电流对系统产生的不良影响，该过电流保护原理如图3 所示。

图3 微机保护系统的过电流保护电路原理示意图

2.4 三相一次重合闸保护

三相一次重合闸，是指线路三相断路器被继电保护装置跳开后自动重合闸再同时重新进行一次合三相断路器的方案，主要是为了防止高压柜在使用过程中某些情况下出现电流波动，导致意外跳闸事故，确保发生意外跳闸后的及时恢复，满足供电安全性的需求。在微机保护装置中三相一次重合闸主要由压板进行投退，重合闸在开关闭合的情况下进行充电，每次充电的时间约为15 s，当控制开关由闭合转换为跳位时系统启动。在工作过程中如果重合闸在8 s 内持续的有电流则重合闸进行放电处理，如果再8 s 内没有电流则将按照系统设定的延时时间进行重合，该三相一次重合闸的工作原理如图4 所示[4]。

图4 三相一次重合闸电路原理示意图

2.5 过电压保护

过电压保护是指在高压柜工作过程中由于各种因素影响导致电路内的电压峰值超过系统设定的最大值，该过电压峰值的存在将给系统内的各类电气元件产生损失，影响高压柜的使用安全和寿命，因此在微机保护系统内设置有过电压保护装置，当出现过电压时依靠屏蔽、滤波、增加电涌保护器的方案确保过电压保护的可靠性。

3 微机保护装置常见故障及处理措施

由于高压柜微机保护装置内的线路较多，各类工作程序较为复杂，因此导致高压柜微机保护装置在实际工作过程中会出现较多的故障，经过对其应用情况的监测，常见的故障主要是保护装置内的电磁干扰相对严重，导致“回路击穿”故障[5]，影响微机保护装置的正常使用，针对该类问题，主要可从以下几个方面进行解决。

1）微机保护装置在安装时需要对安装区域的电磁情况进行测量，在电磁干扰密集的地区进行电磁屏蔽处理或者远离该区域。

2）在微机保护装置内部增加独立的电源模块，降低工作时受高压柜交变磁场的影响，避免出现回路击穿事故。

3）每个高压柜设置独立的微机保护装置，在日常使用过程中制定完善的电磁监测和维护保养制度，确保微机保护装置的工作可靠性，建立设备台账，做到一台一档。

4 结论

本文在对高压开关柜数字型微机保护装置功能进行分析的基础对高压柜常见的故障及处理方案进行了分析，对高压柜数字型微机保护的应用和故障预防等提供了理论参考依据，根据实际分析表明：

1）高压柜的微机保护功能类别较多，根据其重要程度主要可划分为电机长时间启动保护、高压柜的过负荷保护、三相一次重合闸、过电压保护、负序电流和零序电流保护等。

2）高压开关柜数字型微机保护装置常见的故障为保护装置内的电磁干扰相对严重，导致“回路击穿”故障，通过将微机保护装置进行电磁屏蔽、原离电磁干扰严重的区域，增加独立的电源模块、每个高压柜设置专用的微机保护装置，一机一用等方案能够有效地降低发生“回路击穿”事故的概率。