發(fā)電廠繼電保護(hù)可靠性的影響因素探究

王瑜

摘 要：現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展離不開電力資源，隨著人們用電需求的增加，電廠供電壓力越來越大，科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步推動(dòng)了發(fā)電廠供電效率的提升，也為繼電保護(hù)裝置的運(yùn)行提供了可靠性保障?；诖?，本文以繼電保護(hù)裝置作為研究對(duì)象，結(jié)合發(fā)電廠繼電保護(hù)任務(wù)，分析影響繼電保護(hù)可靠性的因素，并提出了有效的解決措施。

關(guān)鍵詞：發(fā)電廠;繼電保護(hù);影響因素

中圖分類號(hào)：TM62 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2019）19-0141-02

0 引言

現(xiàn)如今，發(fā)電廠的發(fā)電方式已呈現(xiàn)出水力發(fā)電和火力發(fā)電等多種形式，電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行離不開繼電保護(hù)裝置的保護(hù)作用。如果電力設(shè)備運(yùn)行故障，繼電保護(hù)裝置將會(huì)在短時(shí)間內(nèi)檢測(cè)并找出故障位置，將故障處與系統(tǒng)隔開，防止設(shè)備遭受損害。由此可見，繼電保護(hù)裝置可以為電力系統(tǒng)的運(yùn)行提供安全保障，加強(qiáng)對(duì)繼電保護(hù)可靠性影響因素的分析，能夠?yàn)檠b置的優(yōu)化提供建議。

1 發(fā)電廠繼電保護(hù)任務(wù)

電力系統(tǒng)發(fā)生短路故障的同時(shí)會(huì)產(chǎn)生短路電流，系統(tǒng)電壓隨之下降。這一問題產(chǎn)生后，短路處的電弧會(huì)燒壞電氣設(shè)備，短路電流通過故障設(shè)備發(fā)熱而產(chǎn)生電動(dòng)力，損壞設(shè)備機(jī)械性能與絕緣介質(zhì)，影響設(shè)備的使用壽命。電壓下降后，電廠設(shè)備無法正常工作，電力系統(tǒng)出現(xiàn)震蕩，電氣元件載流與絕緣材料溫度上升，進(jìn)而損壞設(shè)備。因此，繼電保護(hù)裝置的作用尤為關(guān)鍵，發(fā)電廠電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的基本任務(wù)如下：（1）系統(tǒng)故障時(shí)，繼電保護(hù)可以自動(dòng)斷開故障設(shè)備，使非故障設(shè)備繼續(xù)運(yùn)行，盡可能的縮小停電范圍。（2）系統(tǒng)處于異常運(yùn)行狀態(tài)后，繼電保護(hù)會(huì)按照系統(tǒng)的運(yùn)行需求，為系統(tǒng)提供預(yù)警信號(hào)，或者直接對(duì)系統(tǒng)設(shè)備減負(fù)荷[1]。

2 發(fā)電廠繼電保護(hù)可靠性的影響因素

2.1 人為影響因素

2.1.1 硬件與軟件裝置

硬件設(shè)施方面，一些設(shè)備的損壞與維修配件和工具不足有關(guān)，人們無法完善電廠繼電保護(hù)裝置使用中的問題，使電力供應(yīng)的安全性面臨威脅。在軟件裝置方面，雖然電廠內(nèi)各個(gè)部門已經(jīng)制定了相應(yīng)的規(guī)章制度，但人們對(duì)系統(tǒng)與設(shè)備的故障重視程度不足，導(dǎo)致各項(xiàng)制度的執(zhí)行力降低。電子設(shè)備擁有使用期限，長(zhǎng)時(shí)間應(yīng)用設(shè)備將會(huì)導(dǎo)致設(shè)備老化甚至破損，軟件操作系統(tǒng)屬于特殊架構(gòu)，軟件設(shè)計(jì)不合理或操作模式不規(guī)范容易給裝置的運(yùn)行帶來穩(wěn)定性影響。相比之下，軟件裝置的問題不容易被檢測(cè)出來，要求相關(guān)人員從軟件的設(shè)計(jì)和具體操作方法中入手，強(qiáng)化軟件使用性能。

2.1.2 人為干擾因素

電廠中技術(shù)人員與運(yùn)行維護(hù)人員協(xié)同工作，但部分技術(shù)人員由于缺乏專業(yè)理論知識(shí)基礎(chǔ)，或自身工作經(jīng)驗(yàn)不足，他們對(duì)繼電保護(hù)裝置的工作原理不熟悉，無法盡快檢修設(shè)備存在的問題。運(yùn)行人員可能對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)不了解，在實(shí)際操作中容易產(chǎn)生錯(cuò)誤操作，導(dǎo)致繼電保護(hù)裝置缺乏可靠性。由此可見，工作人員的操作失誤是產(chǎn)生繼電保護(hù)裝置人為干擾因素的主要原因。

2.2 自然雷擊影響因素

作為常見的自然現(xiàn)象，雷電會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)造成影響，嚴(yán)重情況下會(huì)導(dǎo)致設(shè)備破壞。雷雨多發(fā)季節(jié)，雷擊事故存在多樣化特點(diǎn)，對(duì)電力系統(tǒng)造成的破壞影響也會(huì)程度不同。自然雷擊主要有直擊雷、球形雷、感應(yīng)雷等，廠電網(wǎng)系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)方面有著電流大、阻抗高的特點(diǎn)，這使雷電和電廠電網(wǎng)系統(tǒng)產(chǎn)生對(duì)流，進(jìn)而影響系統(tǒng)電流和電壓數(shù)值在短時(shí)間內(nèi)升高，繼電保護(hù)裝置也會(huì)產(chǎn)生誤動(dòng)作，裝置靈敏性下降，為系統(tǒng)電壓設(shè)備的運(yùn)行帶來安全隱患[2]。

2.3 內(nèi)在影響因素

2.3.1 一次設(shè)備的影響

常見的一次設(shè)備主要有斷路器與互感器，這些設(shè)備在電力系統(tǒng)中負(fù)責(zé)傳變輸入量，使設(shè)備可以保護(hù)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。以往的微機(jī)保護(hù)應(yīng)用中，電磁式互感器經(jīng)常發(fā)生接線故障和傳變誤差，這是影響繼電保護(hù)裝置穩(wěn)定性的因素之一。隨著繼電保護(hù)方式的革新，電子與光學(xué)互感器開始應(yīng)用，在提升電力系統(tǒng)使用性能的同時(shí)，人們需要進(jìn)一步強(qiáng)化生產(chǎn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，以此降低以此設(shè)備給繼電保護(hù)裝置帶來的影響。

2.3.2 高頻因素

電廠設(shè)備內(nèi)部隔離開關(guān)動(dòng)作速度過慢或者動(dòng)作時(shí)間過長(zhǎng)，開關(guān)觸點(diǎn)間會(huì)因此產(chǎn)生電弧閃絡(luò)，進(jìn)而出現(xiàn)高頻電流與過電壓現(xiàn)象。高頻狀態(tài)下，線路周圍會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的磁場(chǎng)，二次回路和二次設(shè)備在運(yùn)行時(shí)容易發(fā)生異常。隨著干擾強(qiáng)度的增加，當(dāng)干擾因素超出裝置邏輯元件可承受的范圍后，繼電保護(hù)裝置就會(huì)面臨著動(dòng)作異常的現(xiàn)象，進(jìn)而對(duì)裝置造成干擾影響。

2.3.3 靜電因素

工作人員身上的衣服會(huì)對(duì)繼電保護(hù)裝置產(chǎn)生靜電影響因素。如果工作人員長(zhǎng)期處于高電壓狀態(tài)下工作，他們身上的衣物將會(huì)帶有高電壓負(fù)荷，工作人員接觸設(shè)備時(shí)會(huì)產(chǎn)生放電現(xiàn)象，這將對(duì)電廠繼電保護(hù)裝置內(nèi)部元件造成破壞影響，甚至擾亂裝置內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)，影響設(shè)備運(yùn)行。

2.3.4 電源因素

發(fā)電廠中直流電源對(duì)設(shè)備造成干擾的效應(yīng)不能忽略。電廠內(nèi)出現(xiàn)接地故障時(shí)，設(shè)備將出現(xiàn)異常狀態(tài)，使地網(wǎng)電位遠(yuǎn)離正常值。在分布電容與抗干擾電容作用下，直流電難以短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)正常，回路故障導(dǎo)致的電源短時(shí)間內(nèi)中斷和電源干擾將對(duì)電廠繼電保護(hù)裝置產(chǎn)生穩(wěn)定性影響。不僅如此，設(shè)備內(nèi)邏輯回路一旦變化異常，繼電保護(hù)裝置將存在電位差，進(jìn)而影響整個(gè)繼電保護(hù)系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

2.3.5 輻射因素

為了達(dá)到電廠電能生產(chǎn)與調(diào)控的需求，電力系統(tǒng)與移動(dòng)通信設(shè)備相互匹配。通信設(shè)備在使用過程中會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的輻射電磁場(chǎng)，這將對(duì)繼電保護(hù)裝置造成干擾。如果變化的磁場(chǎng)耦合與弱電子設(shè)備距離較近，當(dāng)?shù)竭_(dá)設(shè)備回路時(shí)，回路受到高頻電壓的影響會(huì)產(chǎn)生假信號(hào)源。這些假信號(hào)源將影響繼電保護(hù)裝置發(fā)出錯(cuò)誤動(dòng)作，使設(shè)備得不到預(yù)期的保護(hù)效果。

3 優(yōu)化發(fā)電廠繼電保護(hù)可靠性的有效途徑

3.1 加強(qiáng)電廠工作管理

電廠管理制度在一定程度上可以提升電廠運(yùn)行效率，提高工作人員的積極性。對(duì)此，以下建議可供參考：（1）提升發(fā)電廠現(xiàn)場(chǎng)工作管理水平。電力系統(tǒng)繼電保護(hù)中，確保現(xiàn)場(chǎng)的干凈整潔、材料準(zhǔn)備齊全尤為重要，建議工作人員定期清潔繼電保護(hù)裝置，對(duì)裝置定期檢查，確保內(nèi)部零件齊全，保證四周環(huán)境衛(wèi)生無污染，以此提升電力設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性，規(guī)避安全事故。無論是電力設(shè)備，還是材料，擺放要整齊無誤，設(shè)備需要有固定的擺放位置，如果有危險(xiǎn)設(shè)備，建議在上面張貼安全標(biāo)識(shí)，對(duì)操作人員起到警示效果。建議在發(fā)電廠中加強(qiáng)對(duì)圖紙的科學(xué)管理，繼電保護(hù)的安裝與運(yùn)行維護(hù)應(yīng)結(jié)合圖紙要求展開，運(yùn)維人員必須按照?qǐng)D紙中的內(nèi)容規(guī)范操作，避免繼電保護(hù)裝置遇到安全隱患。（2）提升發(fā)電廠現(xiàn)場(chǎng)安全管理水平。要求電廠領(lǐng)導(dǎo)加強(qiáng)對(duì)繼電保護(hù)的重視，嚴(yán)格規(guī)范運(yùn)維人員操作，要求運(yùn)維人員對(duì)設(shè)備的使用情況做好記錄，通過信息收集與分析及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障問題，分析故障原因，同時(shí)采取有效的防護(hù)措施。（3）完善繼電保護(hù)系統(tǒng)的校驗(yàn)記錄。相關(guān)人員應(yīng)不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，提升自我技能水平，將以往的繼電保護(hù)系統(tǒng)校驗(yàn)記錄保存好，對(duì)其建立檔案。檔案中應(yīng)詳細(xì)描寫缺陷存在的原因和處理的經(jīng)過，以備后期人們查看[3]。

3.2 強(qiáng)化繼電保護(hù)裝置的維護(hù)工作

建議工作人員定期維護(hù)繼電保護(hù)裝置，完善設(shè)備管理制度，采用專業(yè)化運(yùn)維手段延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命。電廠電力系統(tǒng)中涉及到很多機(jī)械設(shè)備，年限的增加使設(shè)備面臨著老化問題，要求工作人員及時(shí)更換設(shè)備零件，定期查看設(shè)備的使用性能，對(duì)元件損壞情況加以原因分析，及時(shí)更換。可以應(yīng)用微機(jī)繼電保護(hù)測(cè)試儀，對(duì)繼電保護(hù)裝置進(jìn)行狀態(tài)檢測(cè)與實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，系統(tǒng)采用高速高位D/A轉(zhuǎn)換器，保證了全范圍內(nèi)電流、電壓的精度和線性。D/A分辨率和擬合密度高，波形失真小，諧波分量小，對(duì)低通濾波器的要求很低，從而具有很好的暫態(tài)特性、相頻特性、幅頻特性，易于實(shí)現(xiàn)精確移相、諧波疊加，高頻率時(shí)亦可保證高的精度。繼電保護(hù)測(cè)試儀裝置在機(jī)箱底板上裝設(shè)有一路可調(diào)直流電源輸出，分110V及220V兩檔，可作為現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)輔助電源。電源輸出電流最大為1.5A，裝置底板出汗安裝了散熱風(fēng)扇、電源插座、接地端子與保險(xiǎn)，保險(xiǎn)中有一個(gè)輔助直流電源保險(xiǎn)和兩個(gè)電壓回路保險(xiǎn)。

3.3 確保繼電保護(hù)裝置操作的規(guī)范性

發(fā)電廠電力系統(tǒng)的繼電保護(hù)裝置在使用過程中，無論是元件精密度，還是裝置復(fù)雜度，在性能上都有所提升，繼電保護(hù)裝置的安全防護(hù)效果更加理想。面對(duì)繼電保護(hù)質(zhì)量檢驗(yàn)和日常維護(hù)時(shí)存在的難度問題，操作人員必須強(qiáng)化自我技能水平，規(guī)范操作要點(diǎn)，確保繼電保護(hù)裝置發(fā)揮作用。要求操作人員綜合計(jì)算機(jī)技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，對(duì)電力系統(tǒng)和繼電保護(hù)裝置的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行嚴(yán)密的監(jiān)視，將綜合自動(dòng)化與繼電保護(hù)結(jié)合，以遠(yuǎn)方終端單元和微機(jī)保護(hù)裝置作為核心，將電廠信號(hào)、測(cè)量與控制等回路融入系統(tǒng)，提升發(fā)電廠二次系統(tǒng)與二次回路運(yùn)行的可靠性，使繼電保護(hù)裝置發(fā)揮更大的作用，保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

4 總結(jié)

總而言之，發(fā)電廠繼電保護(hù)問題制約著機(jī)組運(yùn)行的安全性與電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，加強(qiáng)對(duì)繼電保護(hù)裝置的技術(shù)改進(jìn)尤為重要。要求相關(guān)人員加深對(duì)繼電保護(hù)技術(shù)的研究，通過對(duì)相關(guān)裝置的了解，找出影響繼電保護(hù)穩(wěn)定性的影響因素，分析問題存在的原因，采取具有針對(duì)性的解決措施，強(qiáng)化繼電保護(hù)裝置的使用性能，從而提升裝置的可靠性。

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