火電廠繼電保護(hù)存在問(wèn)題及改進(jìn)措施

【摘要】為了解決當(dāng)前火電廠繼電保護(hù)系統(tǒng)存在的問(wèn)題，筆者在此針對(duì)故障進(jìn)行了優(yōu)化改造分析。其中包括：發(fā)電機(jī)繼電保護(hù)、變壓器繼電保護(hù)以及線路保護(hù)，保證火電廠供電設(shè)備及發(fā)電設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行。筆者在此進(jìn)行了詳細(xì)分析，以便于提供可參考性的依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】火電廠； 繼電保護(hù)； 變壓器； 優(yōu)化改進(jìn)

傳統(tǒng)火電廠在繼電保護(hù)措施上存有一定的缺陷，其中包括在：發(fā)電機(jī)、線路以及接地方面。由于中繼保護(hù)不完善，造成后期設(shè)備在工作運(yùn)行方面出現(xiàn)一定的故障，但通過(guò)現(xiàn)有模式的改進(jìn)，不但能夠?qū)υO(shè)備進(jìn)行全方位遠(yuǎn)程操作與監(jiān)測(cè)，并且還能對(duì)存有的故障進(jìn)行分析，以便于設(shè)備更好的處于運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。

1、火電廠繼電保護(hù)的作用

火電廠繼電保護(hù)的作用在于能夠?qū)υO(shè)備以及線路進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控以及遠(yuǎn)程控制，其中在實(shí)時(shí)監(jiān)控方面，能夠?qū)痣姀S繼電保護(hù)系統(tǒng)中的發(fā)電機(jī)、定子接地保護(hù)電流值以及線路故障進(jìn)行全方位測(cè)定，并且這種監(jiān)控系統(tǒng)還能對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)分析。其次便是在遠(yuǎn)程集中控制方面，能夠根據(jù)火電廠實(shí)際的系統(tǒng)運(yùn)作對(duì)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，其中包括：接地電壓值、電流值、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速、運(yùn)行功率等，這種遠(yuǎn)程控制簡(jiǎn)化了人工操作流程。

火電廠繼電保護(hù)系統(tǒng)在實(shí)時(shí)監(jiān)控方面進(jìn)行了優(yōu)化改造，減少終端傳輸系統(tǒng)的延時(shí)效應(yīng)。原有火電廠傳輸系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)的延時(shí)在2-3s，造成電壓、電流數(shù)據(jù)信息在傳輸鏈路中的堵塞。但現(xiàn)如今通過(guò)以太網(wǎng)傳輸鏈路的整合，加快了數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾?。其中監(jiān)控的范圍包括：發(fā)電機(jī)電流值、電壓值、線路阻值以及數(shù)據(jù)載波等。通過(guò)這種監(jiān)控不但能夠準(zhǔn)確掌握數(shù)據(jù)信息的有效性，并且在設(shè)備故障分析層面上也提供了一定的參考范圍。其次便是遠(yuǎn)程控制，能夠準(zhǔn)確掌控設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，設(shè)定動(dòng)態(tài)參數(shù)值，以便于設(shè)備根據(jù)設(shè)定的參數(shù)值進(jìn)行穩(wěn)定運(yùn)作，保證整個(gè)運(yùn)行系統(tǒng)的穩(wěn)定。

2、火電廠繼電保護(hù)故障處理與分析

火電廠繼電保護(hù)常見(jiàn)的故障包括：電壓互感器二次電壓回路故障及變壓器跳閘故障，電壓互感器二次電壓回路故障主要是因?yàn)槎俗觽?cè)線發(fā)生短接，造成互感器中的電壓出現(xiàn)并聯(lián)運(yùn)行狀態(tài)，使之造成互感器二次電壓回路故障。在分析過(guò)程中，通常采用“切換開關(guān)及母聯(lián)開關(guān)位置接點(diǎn)的方式進(jìn)行故障檢驗(yàn)操作。在采用切換開關(guān)檢驗(yàn)操作試運(yùn)行過(guò)程中，電路中電壓及電流均運(yùn)行正常，但是由于電路中電壓是分段運(yùn)行，并且在并聯(lián)回路中，不同幅值的電壓都處于同一條電路，造成回路電壓出現(xiàn)異常。所以通過(guò)分析電壓的變化，可判定火電廠繼電保護(hù)系統(tǒng)是否存有故障，將原有的并聯(lián)線路改為串聯(lián)，保證繼電系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

其次便是互感器鐵芯缺磁，造成電流方向與產(chǎn)生磁通量的方向不一致，從而使得出現(xiàn)變壓器跳閘的現(xiàn)象。所以在分析故障過(guò)程中，首先分析一次電流與二次電流的差值，若二次電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于一次電流，并趨于0時(shí)，鐵芯中的磁鐵便會(huì)出現(xiàn)失磁，其電流運(yùn)行周期便會(huì)加大。長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行，便會(huì)造成一次電流幅值過(guò)大，從而出現(xiàn)變壓器跳閘的現(xiàn)象。所以一般通過(guò)查看一次與二次電流的變化范圍，從而分析故障原因，以便于管理人員進(jìn)行維護(hù)。

3、繼電保護(hù)故障的排除

繼電保護(hù)故障的排除方法有參照法、替換法、逐項(xiàng)拆除法等，在工作實(shí)際中我們主要根據(jù)故障類型來(lái)選用不同的方法來(lái)進(jìn)行故障的排除。參照法是通過(guò)正常與非正常設(shè)備的技術(shù)參數(shù)對(duì)照，從它們的不同處找出不正常設(shè)備的故障點(diǎn)。此種方法主要用于查接線錯(cuò)誤，定值校驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)測(cè)試值與預(yù)想值有比較大的出入又無(wú)法斷定原因之類的故障。在進(jìn)行回路改造和設(shè)備更換后二次接線不能正常恢復(fù)時(shí)，可參照同類設(shè)備接線。在繼電器定制校驗(yàn)時(shí)，如果發(fā)現(xiàn)嗎，某一只繼電器測(cè)試值與其整定值相差很遠(yuǎn)，此時(shí)不可輕易判斷這種繼電器特性不好，或馬上去調(diào)整繼電器上的刻度值，可以用同只表計(jì)去測(cè)量其他相同回路的同類繼電器進(jìn)行比較。替換法使用正常的相同元件或用好的元件代替懷疑或認(rèn)為有故障的元件，以此來(lái)判斷它的好壞，可以快速地縮小查找故障的范圍。這是處理綜合自動(dòng)化保護(hù)裝置內(nèi)部故障最常用的方法。當(dāng)一些微機(jī)保護(hù)故障，或一些內(nèi)部回路復(fù)雜的單元繼電器，可以用附近備用或暫時(shí)處于檢修的插件、繼電器取代它。如果故障消失的話，說(shuō)明故障在換下來(lái)的元件內(nèi)，否則的話就得繼續(xù)在其它地方查找故障。逐項(xiàng)排除法是將并聯(lián)在一起的二次回路順序脫開，然后再依次放回，一旦故障出現(xiàn)，就表明故障存在于哪。再在這一路內(nèi)用同樣的方法查找更小的分支路。直至找到故障點(diǎn)。此種方法主要用于查直流接地，交流電源熔絲放不上等故障。

4、火電廠繼電保護(hù)改進(jìn)措施

根據(jù)火電廠繼電保護(hù)類型，按照當(dāng)前結(jié)構(gòu)可分為：發(fā)電機(jī)繼電保護(hù)、變壓器繼電保護(hù)以及線路保護(hù)，保證火電廠供電設(shè)備及發(fā)電設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

4.1 發(fā)電機(jī)繼電保護(hù)改進(jìn)措施

發(fā)電機(jī)在差動(dòng)、定子接地以及失磁方面都進(jìn)行了繼電保護(hù)，保證發(fā)電機(jī)總體設(shè)施處于安全穩(wěn)定狀態(tài)。其中發(fā)電機(jī)差動(dòng)保護(hù)是收集電流波形數(shù)據(jù)信息，然后與原始電流波形進(jìn)行對(duì)比。運(yùn)行原理為：繼電保護(hù)系統(tǒng)能夠?qū)痣姀S三相電機(jī)輸出與輸入的電流進(jìn)行采集與分析。并且通過(guò)尾端的電流互感器對(duì)數(shù)據(jù)值進(jìn)行測(cè)定分析，假設(shè)輸出電流與輸入電流波形一致，輸入與輸出的電流波形相互抵消，正弦波形與余弦波形彼此相互抵觸，從而使得電流波形平化。后期輸出端中電流互感器也無(wú)電流信號(hào)輸出，說(shuō)明發(fā)電機(jī)一切運(yùn)轉(zhuǎn)正常。假設(shè)發(fā)電機(jī)出口端電流波形幅值為1，而輸出端電流波形幅值為1/2時(shí)，電流互感器便會(huì)產(chǎn)生電流波，繼電終端保護(hù)系統(tǒng)便會(huì)對(duì)電流差值進(jìn)行分析檢測(cè)，排查所存在的故障，以便于及時(shí)進(jìn)行維護(hù)檢修。

定子接地保護(hù)采用的是繼電保護(hù)系統(tǒng)對(duì)接地電容的補(bǔ)償，使其達(dá)到發(fā)電機(jī)電壓平衡狀態(tài)。運(yùn)行原理為：發(fā)電機(jī)接地電流超過(guò)繼電保護(hù)系統(tǒng)所允許的最大值時(shí)，終端保護(hù)器便會(huì)自動(dòng)跳閘。若接地電流沒(méi)有超過(guò)繼電保護(hù)系統(tǒng)最大值時(shí)，此時(shí)保護(hù)系統(tǒng)便會(huì)進(jìn)入下一個(gè)操作程序。這種定子接地保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)定，電廠安全管理人員便能隨時(shí)根據(jù)接地電流的變化，對(duì)終端系統(tǒng)進(jìn)行操作處理。其次便是發(fā)電機(jī)的失磁保護(hù)，失磁保護(hù)采用的元件為電壓繼電器，該裝置設(shè)有時(shí)間計(jì)數(shù)器，當(dāng)發(fā)電機(jī)出現(xiàn)失磁時(shí)，電壓繼電器運(yùn)行期限超過(guò)預(yù)先設(shè)定時(shí)間時(shí)，繼電保護(hù)器便會(huì)自動(dòng)切斷發(fā)電機(jī)電源。假設(shè)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子運(yùn)行速率超過(guò)額定速率時(shí)，保護(hù)裝置便會(huì)產(chǎn)生失磁信號(hào)，然后繼電保護(hù)系統(tǒng)便會(huì)對(duì)發(fā)電機(jī)失磁產(chǎn)生的數(shù)據(jù)值進(jìn)行判定，保證設(shè)備安全運(yùn)行的穩(wěn)定性。

4.2 變壓器繼電保護(hù)改進(jìn)措施

變壓器繼電按照保護(hù)類型可分為：差動(dòng)保護(hù)、中性點(diǎn)接地保護(hù)以及瓦斯保護(hù)，火電廠發(fā)電機(jī)組都裝設(shè)有變壓器，而變壓器差動(dòng)保護(hù)便是針對(duì)雙繞組和三繞組產(chǎn)生的短路故障進(jìn)行處理，繞組變壓器兩端都裝有電流互感器，并且按照循環(huán)電流法方式接地。電流互感器兩側(cè)端都按照同極性端相連，則將兩線并聯(lián)接入電流互感器，這樣便能保證電流互感器兩側(cè)產(chǎn)生二次電流差。如果當(dāng)變壓器發(fā)生短路故障時(shí)，差動(dòng)回路便會(huì)產(chǎn)生電流差，此時(shí)便會(huì)自動(dòng)切斷變壓器與附屬設(shè)備之間的連接，從而達(dá)到保護(hù)導(dǎo)線的目的。而中性點(diǎn)接地保護(hù)需要結(jié)合發(fā)電機(jī)定子接地保護(hù)作為判定依據(jù)，當(dāng)發(fā)電機(jī)接地保護(hù)時(shí)，發(fā)電機(jī)定子接地與變壓器側(cè)接地保護(hù)均同時(shí)運(yùn)行，假設(shè)定子接地電流低于外壓側(cè)，則可說(shuō)明變壓器的故障出現(xiàn)于外側(cè)，這種故障檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)能夠排除故障范圍，以便于管理人員進(jìn)行及時(shí)檢修維護(hù)。其次便是變壓器瓦斯保護(hù)，會(huì)使故障點(diǎn)產(chǎn)生大量的熱量，此時(shí)油內(nèi)溶解的空氣被逐出，形成較大的氣壓差。由于變壓器內(nèi)部為封閉狀態(tài)，所以產(chǎn)生的大量氣體不斷朝向油枕方向沖擊，因油流沖擊檔板，檔板克服彈簧阻力，從而帶動(dòng)磁鐵向干簧觸點(diǎn)移動(dòng)，使干簧觸點(diǎn)接通，從而使系統(tǒng)跳閘。這種作用原理能夠降低變壓器內(nèi)部電流的定向變動(dòng)，從而從壓強(qiáng)方面作用于內(nèi)部裝置，產(chǎn)生檔板的助推力，連通干簧與磁鐵，從而切斷與電源所連接部分。

4.3 線路保護(hù)改進(jìn)措施

線路保護(hù)便是防止設(shè)備因短路造成意外的安全問(wèn)題，其中在線路保護(hù)措施上采取了縱聯(lián)差動(dòng)和橫聯(lián)差動(dòng)，縱聯(lián)差動(dòng)是為了防止變壓器線圈組因線路短路所設(shè)定的保護(hù)裝置，在保護(hù)系統(tǒng)中兩個(gè)電流互感器之間形成回路，這樣流經(jīng)繼電器的電流差為零，起到保護(hù)變壓器的作用。假設(shè)電流互感器沒(méi)有形成回路，中間裝設(shè)其他電感元器件，這樣便會(huì)造成變壓器兩端電流劇增，從而燒壞變壓器內(nèi)的線圈。其次針對(duì)于發(fā)電機(jī)的線路保護(hù)也采用了雙繞組及雙母線的方式，這兩種方式的線路保護(hù)能夠防止并聯(lián)電容器之間產(chǎn)生電壓互感，從而造成設(shè)備的失磁。

5、結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)火電廠繼電保護(hù)系統(tǒng)的分析研究，使得筆者對(duì)繼電保護(hù)系統(tǒng)故障的維護(hù)及檢修有了更為深刻的認(rèn)知。通過(guò)這種模式的實(shí)踐檢修，能夠在一定程度上簡(jiǎn)化操作流程，保證設(shè)備處于安全穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。

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