水電廠繼電保護(hù)裝置的影響因素及改進(jìn)研究

賴金海 張靜

【摘要】水電廠的發(fā)電原理就是利用河流沖擊而下的壓力或者流速?zèng)_擊水輪機(jī)，將水的勢(shì)能和動(dòng)能轉(zhuǎn)化成為機(jī)械能，最后再完成機(jī)械能和電能之間的轉(zhuǎn)化。目前，水電廠在電力系統(tǒng)中扮演著重要的角色，直接影響到調(diào)峰調(diào)頻的工作和電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。研究水電廠繼電保護(hù)裝置的影響因素，并加以改進(jìn)，把握繼電保護(hù)發(fā)展趨勢(shì)對(duì)繼電保護(hù)工作具有十分重要的意義。

【關(guān)鍵詞】水電廠；繼電保護(hù)裝置；影響因素；改進(jìn)

1.繼電保護(hù)常見的問題分析

現(xiàn)代電網(wǎng)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，這給繼電保護(hù)工作帶來(lái)了許多新的難題。近年來(lái)繼電保護(hù)系統(tǒng)在通信和信息處理技術(shù)的發(fā)展和支撐下，通過采用雙重化配置帶通道的電流差動(dòng)和方向比較原理的保護(hù)裝置，保護(hù)動(dòng)作可靠性得到了提升，但隨著分布式能源大量接入對(duì)繼電保護(hù)裝置系統(tǒng)的可靠性要求越來(lái)越高，繼電保護(hù)裝置將面臨更多的挑戰(zhàn)：第一，當(dāng)前繼電保護(hù)結(jié)構(gòu)仍是一種剛性結(jié)構(gòu)，均要預(yù)先對(duì)其聯(lián)接方式、保護(hù)的對(duì)象以及適應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)條件進(jìn)行設(shè)定，自適應(yīng)能力較弱。第二，繼電保護(hù)系統(tǒng)故障（包括隱藏的故障）帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)依然存在?，F(xiàn)有繼電保護(hù)雖然能夠?qū)^電保護(hù)裝置中的元件失效進(jìn)行在線自診斷，但尚不能進(jìn)行繼電保護(hù)裝置故障的自動(dòng)轉(zhuǎn)移或者功能恢復(fù)。當(dāng)繼電保護(hù)裝置自檢到某個(gè)元器件或者芯片故障時(shí)，只能選擇報(bào)警，而不能尋找替代元件或者達(dá)到自愈和功能恢復(fù)。在當(dāng)前水電廠繼電保護(hù)裝置采用雙重化配置的情況下，雖然一套保護(hù)裝置故障不必馬上停運(yùn)一次設(shè)備，但保護(hù)系統(tǒng)的整體可靠性仍不能得到較好的滿足。

2.水電廠繼電保護(hù)裝置存在的故障信息匯總

2.1 水電廠發(fā)電機(jī)組故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)及其保護(hù)

發(fā)電機(jī)組故障，是導(dǎo)致電力系統(tǒng)運(yùn)行故障的重要原因，但是發(fā)電機(jī)組結(jié)構(gòu)復(fù)雜，尤其是現(xiàn)代的大中型發(fā)電機(jī)的單機(jī)容量大，對(duì)系統(tǒng)影響大，損壞后的修復(fù)工作復(fù)雜且工期長(zhǎng)，所以對(duì)繼電保護(hù)提出了更高的要求。針對(duì)發(fā)電機(jī)的故障和不正常工作狀態(tài)，應(yīng)裝設(shè)性能完善的繼電保護(hù)裝置。發(fā)電機(jī)不正常運(yùn)行方式的保護(hù)主要有：定子繞組過負(fù)荷保護(hù)，轉(zhuǎn)子繞組過負(fù)荷保護(hù)，發(fā)電機(jī)過電壓保護(hù)，發(fā)電機(jī)過激磁保護(hù)，發(fā)電機(jī)誤上電保護(hù)，逆功率保護(hù)，失磁保護(hù)，發(fā)電機(jī)非全相運(yùn)行保護(hù)等等。

2.2 電力變壓器的故障及異常運(yùn)行方式

若以故障點(diǎn)的位置對(duì)故障進(jìn)行分類，有油箱內(nèi)的故障和油箱外的故障。變壓器的異常運(yùn)行也會(huì)危及變壓器的安全，如果不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)及處理，會(huì)造成變壓器故障，嚴(yán)重時(shí)將損壞變壓器。因此為了可靠的保護(hù)變壓器，除了配置差動(dòng)保護(hù)和重瓦斯保護(hù)等主保護(hù)，還要配置后備保護(hù)，比如對(duì)外部相間短路引起的變壓器過流，應(yīng)裝設(shè)下列保護(hù)作為后備保護(hù)。保護(hù)動(dòng)作后應(yīng)帶時(shí)限動(dòng)作于跳閘。

①過流保護(hù)：降壓變壓器，保護(hù)整定時(shí)應(yīng)考慮事故時(shí)可能出現(xiàn)的過負(fù)荷。

②復(fù)合電壓閉鎖過電流保護(hù)：升壓變壓器、聯(lián)絡(luò)變壓器、過電流保護(hù)靈敏度不足的降壓變壓器。

③阻抗保護(hù)：當(dāng)采用復(fù)合電壓閉鎖過電流保護(hù)及負(fù)序電流和單相式低壓起動(dòng)的過電流保護(hù)不能滿足靈敏性和選擇性要求時(shí)。

3.影響電力系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置發(fā)生事故的原因

3.1 本身設(shè)備的原因

繼電保護(hù)裝置主要是對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)督和預(yù)警，其主要設(shè)備包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、微機(jī)裝置的保護(hù)以及相關(guān)的管理裝置，這些裝置構(gòu)成了正常工作的保護(hù)系統(tǒng)。繼電保護(hù)裝置設(shè)備會(huì)影響到其正常工作的有2種情況： 其一數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。電力系統(tǒng)工作時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一系列電氣物理參數(shù)，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)負(fù)責(zé)對(duì)這些參數(shù)進(jìn)行收集，同時(shí)轉(zhuǎn)化成微機(jī)系統(tǒng)能夠識(shí)別的代碼，傳給微機(jī)系統(tǒng)，如果數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)發(fā)生了異常，收集的參數(shù)或者轉(zhuǎn)化過程出現(xiàn)錯(cuò)誤，就會(huì)影響到繼電保護(hù)裝置的正常運(yùn)行； 其二設(shè)備電壓的異常。繼電保護(hù)裝置中具有檢無(wú)壓和檢同期線路，當(dāng)主變低壓側(cè)出現(xiàn)2個(gè)分支時(shí)，要同時(shí)考慮到兩個(gè)分支的電壓?jiǎn)栴}，確保大電源側(cè)投檢無(wú)壓，小電源側(cè)投檢同期。此外，繼電保護(hù)裝置要有自備充電保護(hù)，保證繼電保護(hù)裝置能夠整體充電，這樣才能正常的運(yùn)。

3.2 外在影響因素

常見的對(duì)繼電保護(hù)裝置有較大影響的自然因素有雷擊、靜電、輻射和高頻。繼電保護(hù)裝置與地網(wǎng)的接線具有高抗性，如果繼電保護(hù)裝置遭受雷擊，就會(huì)產(chǎn)生高頻電流，如果電流過大，也可能燒毀電路。天氣干燥時(shí)，工作人員身上會(huì)帶有靜電，尤其是穿絕緣靴工作時(shí)，靜電會(huì)長(zhǎng)時(shí)間停留在工作人員身上，當(dāng)工作人員接觸到設(shè)備時(shí)，靜電會(huì)影響到繼電保護(hù)裝置的正常運(yùn)行。水電廠的電力系統(tǒng)中會(huì)出現(xiàn)很多移動(dòng)通信設(shè)備，這樣在設(shè)備工作時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生輻射，輻射在電力系統(tǒng)中會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)和電場(chǎng)，磁場(chǎng)和電場(chǎng)很容易和周圍的電設(shè)備產(chǎn)生電流，導(dǎo)致繼電保護(hù)裝置的錯(cuò)誤預(yù)警。最后水電廠的電力系統(tǒng)也會(huì)受到高頻的影響，高頻經(jīng)過一系列的作用，影響到幾點(diǎn)保護(hù)裝置的正常運(yùn)行。人為因素主要是由于操作人員的專業(yè)知識(shí)不夠或者是缺乏專業(yè)技能，不能夠有效地掌握繼電保護(hù)裝置的操作，還有，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)異常，不能及時(shí)地做出正確的應(yīng)對(duì)，以及對(duì)相關(guān)的參數(shù)不能清晰地理解，導(dǎo)致繼電保護(hù)裝置的使用達(dá)不到預(yù)期的效果。

此外，由于水電廠很多電力系統(tǒng)的員工工作年限較長(zhǎng)，積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，在實(shí)際的操作中，應(yīng)對(duì)突發(fā)狀況的能力強(qiáng)，但很容易犯經(jīng)驗(yàn)主義的錯(cuò)誤，從而造成對(duì)故障的誤判。目前，很多水電廠的電力系統(tǒng)都實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化控制，大大降低了人力作業(yè)，這就會(huì)降低工作人員的注意力，在工作人員的操作管理中，態(tài)度不夠認(rèn)真，忽視正常的工作流程，造成疏忽，導(dǎo)致工作的失誤，影響到繼電保護(hù)裝置的正常運(yùn)作 。

4.對(duì)繼電保護(hù)裝置改進(jìn)的措施

4.1 加大資金和技術(shù)的投入，提高繼電保護(hù)裝置的科技含量

繼電保護(hù)裝置的配置對(duì)技術(shù)含量的要求較高，需要及時(shí)的更換和檢測(cè)，這樣才能保證其正常的運(yùn)行，但更換和更新相關(guān)的設(shè)備，需要大量的資金，這就需要政府加大投入。關(guān)注設(shè)備的及時(shí)更換和維護(hù)的同時(shí)，要重視繼電保護(hù)裝置的技術(shù)創(chuàng)新，把先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)運(yùn)用到電力技術(shù)上，注重研究和引進(jìn)，加大技術(shù)的投入和人才的教育，為電力事業(yè)的發(fā)展儲(chǔ)備人才，提高電力系統(tǒng)的科技含量，實(shí)現(xiàn)電力事業(yè)的持續(xù)發(fā)展。

4.2 加強(qiáng)對(duì)繼電保護(hù)裝置的檢查

繼電保護(hù)裝置工作自動(dòng)化，系統(tǒng)化越來(lái)越強(qiáng)，因此作業(yè)時(shí)間比較長(zhǎng)，就會(huì)增加設(shè)備的損耗，降低設(shè)備的使用壽命，因此，要做到對(duì)繼電保護(hù)裝置的有效檢查，工作落實(shí)到繼電保護(hù)的各個(gè)環(huán)節(jié)，尤其要注意設(shè)備的細(xì)小、精密部位。例繼電保護(hù)裝置的接地的影響很大，對(duì)接地有關(guān)的事項(xiàng)也要做到實(shí)際有效的檢查。定期對(duì)繼電保護(hù)裝置進(jìn)行檢查，及時(shí)更新技術(shù)，更換設(shè)備零件。制定檢查制度，切實(shí)的執(zhí)行，做到對(duì)設(shè)備的有效管理，使繼電保護(hù)裝置能夠正常的運(yùn)行工作，降低設(shè)備零部件出現(xiàn)故障的機(jī)率，對(duì)經(jīng)常超負(fù)荷工作的部件及時(shí)的更換，做到防患于未然。對(duì)檢測(cè)工作者要加強(qiáng)專業(yè)教育和培養(yǎng)，使其達(dá)到合格的技術(shù)水準(zhǔn)，養(yǎng)成強(qiáng)烈的安全意識(shí)，做到高度負(fù)責(zé)，嚴(yán)格按照程序工作。

4.3 提高繼電保護(hù)裝置的抗干擾能力

繼電保護(hù)裝置容易受到外界各種的干擾，尤其是雷擊、輻射、靜電和高頻等的干擾，加大對(duì)繼電保護(hù)裝置地網(wǎng)接入等相關(guān)設(shè)備的研究開發(fā)，增強(qiáng)其抗突發(fā)情況致使的電流增加導(dǎo)致繼電保護(hù)裝置的誤判，引進(jìn)相近的技術(shù)，增強(qiáng)繼電保護(hù)裝置的抗干擾能力，降低外部干擾造成的事故。

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