水電站繼電保護安全風險分析和改進措施

沈偉

中國葛洲壩集團機電建設(shè)有限公司，四川 成都 610091

當前，國內(nèi)經(jīng)濟迅速發(fā)展，社會對電力能源的需求也越來越大。如何保障社會經(jīng)濟發(fā)展和工業(yè)發(fā)展所需要的電力，是社會關(guān)注的重點問題。水電行業(yè)的發(fā)展在一定程度上解決了國內(nèi)電力資源短缺等問題。近年來，隨著國家大力發(fā)展水力發(fā)電站系統(tǒng)，水電站已經(jīng)成為電力供應(yīng)的主要部分，在水電運行中發(fā)揮著重要作用。然而水電站繼電保護是當前面臨的主要技術(shù)問題，要想保障水利系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，必須分析水電站繼電保護安全風險，針對性地采取改進措施，從而提高水電站繼電保護的可靠性和安全性。

1 概述

1.1 繼電保護

電力系統(tǒng)在運行過程中，無論哪條線路或哪個設(shè)備出現(xiàn)問題，都會影響整個電力系統(tǒng)的運行，因而需要盡可能縮短切除輸電線路或故障設(shè)備時間，通常故障切除時間要小于百分之十幾秒，因而要想保證整個電力系統(tǒng)的正常運行，需要在每個電氣設(shè)備或線路上安裝自動裝置，即繼電保護[1]。繼電保護能夠完成的基本任務(wù)有：（1）若電氣設(shè)備出現(xiàn)故障不能正常運行，依據(jù)事故發(fā)生的實際情況和設(shè)備運行的維護條件，繼電保護裝置能夠及時發(fā)出信號，裝置自動調(diào)整或由值班人員進行處理，因而繼電保護裝置能夠預防事故發(fā)生，同時能夠縮小事故范圍。（2）若水電站運行中發(fā)生線路短路故障，繼電器能夠自動并且及時處理，將斷路器跳閘，切除電力系統(tǒng)中的故障元件，在最短的時間內(nèi)恢復系統(tǒng)的正常運行，從而避免了故障線路或設(shè)備的嚴重損害。

1.2 繼電保護的基本要求

繼電保護裝置在水電站電力系統(tǒng)中發(fā)揮著關(guān)鍵性的作用，是保證系統(tǒng)安全運行的前提，繼電保護裝置的選擇要滿足以下幾點要求：（1）速動性。速動性也叫快速性，是指繼電保護能夠快速切除故障。故障切除時間主要包括斷路器固有跳閘時間以及繼電保護動作時間。要想縮短故障切除時間，需要盡可能減少人為延長時間，縮短繼電保護動作時間[2]。（2）選擇性。選擇性是指繼電保護裝置能夠在電力系統(tǒng)運行過程中出現(xiàn)元件故障時，有選擇性地將故障元件清除，從而維護系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。通常斷路器附近都要設(shè)置繼電保護，但為了防止斷路器和繼電保護裝置都發(fā)生失靈而拒動，因而在安裝繼電保護裝置的過程中至少安裝兩種以上，要有主保護和后備保護。（3）靈敏性。水電站正常運行要求繼電保護裝置在其保護范圍內(nèi)應(yīng)對故障反應(yīng)時具有較高的靈敏性，需要快速準確地找出故障發(fā)生點和位置，并及時做出反應(yīng)。（4）可靠性。繼電保護裝置可靠性是指在不用動作時，不誤動；應(yīng)該動作時，不拒動。通常來說，保護裝置越簡單越可靠。

2 水電站繼電保護中存在的安全風險

2.1 電氣保護動作影響

在水電站系統(tǒng)運行過程中，電氣保護也是不可缺少的重要保護裝置。在實際水電站建設(shè)和維護時，多重電氣保護能夠提高保護效率，然而由于不同的電氣保護系統(tǒng)之間具有一定的影響和干擾，不利于水電站中繼電保護系統(tǒng)的穩(wěn)定工作，因而在一定程度上增加了水電站系統(tǒng)運行的安全風險。

2.2 軟硬件系統(tǒng)質(zhì)量的影響

隨著科學技術(shù)的進步，水電站繼電保護系統(tǒng)逐漸發(fā)展并完善?，F(xiàn)階段，多數(shù)水電站繼電保護系統(tǒng)已經(jīng)基本實現(xiàn)了計算機控制，通過計算機來完成職能的控制和操作。在水電站繼電保護系統(tǒng)運行中，計算機系統(tǒng)能夠?qū)ο到y(tǒng)運行過程中遇到的問題進行捕捉，如電壓、電流異常，相序角差太大等，若出現(xiàn)系統(tǒng)故障，利用計算機能夠計算、判斷并識別故障信號，同時根據(jù)系統(tǒng)相關(guān)設(shè)置自動驅(qū)動命令程序，開啟繼電保護[3]。可以說，計算機系統(tǒng)在水電站運行中發(fā)揮著重要作用，繼電保護的實現(xiàn)在很大程度上依靠計算機系統(tǒng)，然而若在系統(tǒng)運行中出現(xiàn)軟件或硬件質(zhì)量問題，也會對水電站安全穩(wěn)定的運行產(chǎn)生不利的影響。此外，由于繼電保護系統(tǒng)功能較為復雜，若沒有完善的計算軟件功能，就容易導致繼電保護系統(tǒng)運行出現(xiàn)問題。

2.3 繼電保護裝置使用不規(guī)范

繼電保護裝置應(yīng)用不規(guī)范也是影響水電站電力系統(tǒng)安全運行的重要原因。在有些水電站建設(shè)中，仍然存在繼電保護裝置應(yīng)用不規(guī)范等問題，如沒有對繼電保護裝置進行及時的檢查測試，沒有對繼電保護裝置進行維護，沒有按照相關(guān)要求進行操作等。因而在實際水電站建設(shè)過程中，需要嚴格按照相關(guān)要求和標準對水電站進行建設(shè)和維護，從而降低安全事故發(fā)生的概率。

2.4 電路干擾的影響

繼電保護系統(tǒng)運行過程中，輸電線路會對其產(chǎn)生一定的干擾。輸電系統(tǒng)在實際工作中，容易產(chǎn)生尖峰電壓和諧波電流，這兩者都會對繼電保護系統(tǒng)產(chǎn)生不利的影響。在不同干擾因素的影響下，電力系統(tǒng)中電流和電壓會發(fā)生一定的變化，而常規(guī)參數(shù)的變化容易導致繼電保護系統(tǒng)出現(xiàn)誤動，影響電力系統(tǒng)的正常工作和運行。

2.5 其他因素的干擾

水電站繼電保護系統(tǒng)除了受到常見干擾因素影響外，還存在其他方面的風險。例如：繼電保護裝置會受到惡劣天氣、蟲鼠、飛鳥等因素的干擾，若繼電保護系統(tǒng)缺乏完善防護裝置，就會發(fā)生拒動或誤動，從而影響繼電保護系統(tǒng)運行穩(wěn)定性和安全性。此外，用戶在使用繼電保護裝置的過程中沒有嚴格按照規(guī)范進行操作，將接線極性接反，在使用之前沒有按照相關(guān)要求對繼電保護裝置進行測試，在后期使用中沒有對繼電保護裝置進行及時維護，因而增加了系統(tǒng)運行的安全隱患，容易導致安全事故的發(fā)生。

3 水電站繼電保護的相關(guān)改進措施

3.1 完善相關(guān)的風險管理制度

現(xiàn)階段，在水電站繼電保護系統(tǒng)工作中，還存在一定的安全風險，其主要原因之一就是缺乏完善的管理制度，管理落空、制度形式化現(xiàn)象嚴重。相關(guān)領(lǐng)導人員對水電站繼電保護的重要性缺乏足夠的認識，缺乏先進的管理理念，繼電保護裝置前期安裝以及后期質(zhì)量維護工作不到位，這些都會增加繼電保護的系統(tǒng)運行的風險。因而相關(guān)部門需要加強對繼電保護工作的管理，制定并完善相關(guān)的風險管理制度，加大水電站繼電保護系統(tǒng)安全管理建設(shè)。在安全管理制度中，涉及各個工作內(nèi)容，包括繼電保護設(shè)備的采購、相關(guān)設(shè)備的調(diào)試和安裝、設(shè)備后期使用過程中的管理和維護等，此外，在繼電保護施工中，還要按照要求對施工人員進行選拔，將安全管理制度落到實處?？傊?，要從多個方面進行風險分析，盡可能降低繼電保護系統(tǒng)中的安全風險發(fā)生概率，從而保證水電站系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。

3.2 提高相關(guān)工作人員的專業(yè)素養(yǎng)

人為因素也是影響水電站繼電保護系統(tǒng)安全運行的重要原因。在繼電保護裝置的購買、安裝和調(diào)試以及后期使用過程中的質(zhì)量監(jiān)督和管理維護等工作中，都需要相關(guān)工作人員的參與，因而工作人員的工作態(tài)度、專業(yè)知識和技能水平直接影響著繼電保護系統(tǒng)的運行效果。對此，相關(guān)企業(yè)部門需要對工作人員進行定期教育和培訓，針對水電站實際運行過程中繼電保護系統(tǒng)常見的風險問題進行分析，制定并開展針對性的培訓和管理活動，不斷提高工作人員的專業(yè)技能和職業(yè)素養(yǎng)，從而提高工作效率。此外，可以建立獎懲制度，明確責任主體，以提高工作人員工作的熱情和積極性，提高其責任意識和使命意識，只有提高工作人員的專業(yè)素養(yǎng)，才能夠為繼電保護系統(tǒng)的正常運行提供保障。

3.3 降低繼電保護運行風險

要想降低繼電保護安全風險發(fā)生概率，就必須從技術(shù)方面對繼電保護裝置進行改造和完善。認真分析繼電保護裝置出現(xiàn)拒動或誤動的原因，依據(jù)CT兩接線中裝置特性，確保接線的正確性[4]；變壓器增加縱差動保護，這些都能降低繼電保護系統(tǒng)運行風險發(fā)生概率，提高系統(tǒng)安全性。

3.4 提高軟硬件質(zhì)量

計算機系統(tǒng)能夠?qū)^電保護系統(tǒng)保護功能進行控制，因而需要保證計算機系統(tǒng)中軟硬件的可靠性。在進行系統(tǒng)設(shè)計時，需要提高硬件電子元件的耐流值和耐壓值，同時對軟件功能進行完善，能夠在很大程度上避免系統(tǒng)出現(xiàn)誤動。

4 結(jié)語

綜上，水電站繼電保護對整個水力系統(tǒng)運行具有重要作用，要想保證水電站建設(shè)和運行的穩(wěn)定性和可靠性，就必須加強對繼電保護系統(tǒng)安全風險的控制，采取針對性改進措施，以保證繼電保護系統(tǒng)的正常運行。