水電站繼電保護隱患與改進措施研究

王霞

（華電四川寶珠寺水力發(fā)電廠，四川 廣元 628000）

引言

隨著在社會經(jīng)濟發(fā)展過程中對電力能源的依賴性與日俱增，在實際供電能力和需求方面產(chǎn)生了較大壓力，在水電站的建設(shè)與運行方面逐漸得到深度重視與研究支持。水電站的建設(shè)與維護工作中應將繼電保護作為重要內(nèi)容之一，并需在多方面考慮如何提升實際保護效果，進一步確保水電站的安全運作情況與供電能力。

一、繼電保護的主要概念

在電力系統(tǒng)的運作過程中，由于涉及多種類型設(shè)備和復雜線路的連接，一旦出現(xiàn)故障問題時則會直接影響到整體系統(tǒng)的流暢性和安全性。所以在開展繼電保護時，應重點關(guān)注如何減少線路整體長度和設(shè)備故障的出現(xiàn)可能性，才能夠最大限度地確保電力系統(tǒng)的實際工作情況。在電力系統(tǒng)運行過程中，可通過繼電保護確認和檢測所出現(xiàn)故障問題，根據(jù)故障情況進行示警或切斷隔離問題出現(xiàn)部位，是能夠起到良好保障效果的技術(shù)。通常在進行保護時設(shè)計主要有兩種情況，一種是在電氣設(shè)備的運行過程中發(fā)生故障后，繼電保護會及時進行報警提醒工作人員注意，便于工作人員結(jié)合設(shè)備運行情況和故障現(xiàn)象判斷與維修。另一種情形則是在水電站運行過程中，可通過繼電器起到自動處理故障的實際效果，可在遇到短路等故障問題時進行快速斷電，自動采取切斷電力系統(tǒng)等有效措施進行保護，防止故障問題的影響擴大化，爭取在最短時間內(nèi)盡快恢復電力系統(tǒng)的運作[1]。

二、基本要求與保護體系結(jié)構(gòu)

（一）基本要求

繼電保護裝置在水電站的整體電力系統(tǒng)運行中作為重要基礎(chǔ)保障，需要在實際作用中具有速動性和靈敏性等特點，才能夠有效發(fā)揮出實際作用效果。速動性特點，可以在出現(xiàn)故障問題時快速啟動繼電保護裝置，在一定時間內(nèi)快速進行切斷反應，高度符合繼電器跳閘時間的設(shè)定范圍，預留出更多時間可供維修人員確認故障部位，減少操作時間。敏感性特點，可以在繼電保護裝置正常運轉(zhuǎn)過程中具有良好靈敏程度，在出現(xiàn)故障時可以快速反應并采取相應措施。選擇性特點，可以在繼電保護裝置出現(xiàn)問題情況時進行有效控制與清理工作，及時隔離故障原件保證整體系統(tǒng)的運行的情況?？煽啃蕴攸c，則是在裝置進行運作過程中起到明顯保護效果，有效防止出現(xiàn)誤發(fā)問題影響到整體電力系統(tǒng)的實際運作，通過簡化保護裝置的整體布設(shè)以提高實際安全性和可靠程度[2]。

（二）保護體系結(jié)構(gòu)

在水電站中所形成的繼電保護裝置是非常重要的基礎(chǔ)設(shè)備，通過分層分布式結(jié)構(gòu)進行合理設(shè)置，是一種數(shù)字保護裝置的二次設(shè)備。在整體結(jié)構(gòu)的組成方面，通過斷路器和保護設(shè)備以及二次系統(tǒng)進行有效結(jié)合，形成了整體較為復雜的繼電保護系統(tǒng)。比如在保護體系結(jié)構(gòu)中，由直流電源、交流電源及監(jiān)控系統(tǒng)等多種設(shè)備進行組合，通過保護屏的形式起到保護和監(jiān)控作用，可對所有屏進行單獨測試確認及功能作用，能夠有效保證水電站的運行安全性。

三、常見故障與隱患

（一）二次回路具有安全隱患

由于二次回路的布設(shè)情況與涉及范圍錯綜復雜，因此在多處環(huán)節(jié)中容易受到多種因素影響造成干擾故障，隨時可能會在設(shè)備出現(xiàn)故障問題或受到外界條件影響的情況下，形成嚴重故障導致整體電力系統(tǒng)的安全運作效果明顯降低。比如，在基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)階段和后期維護階段中可能會存在二次回路的接線問題，誘發(fā)繼電器做出反應導致誤動，導致電壓互感器和電流互感器在運作過程中形成二次繞組顛倒問題，開關(guān)方面和內(nèi)部端子線也易出現(xiàn)互相混合等問題現(xiàn)象。除此之外，可能會受到二次線路的設(shè)計接線面影響和內(nèi)部環(huán)境影響，在出現(xiàn)接線盒材質(zhì)和端子材質(zhì)的質(zhì)量做工不佳，以及內(nèi)部導線受潮發(fā)熱等情況下，導致在實際絕緣性方面出現(xiàn)明顯降低，并在系統(tǒng)運作過程中隨時可能會受到多種干擾因素的影響，在二次回路和一次系統(tǒng)中出現(xiàn)大量干擾信號，導致整體電路系統(tǒng)的實際運行情況和機電保護能力受到不同程度影響。

（二）裝置存在缺陷

在受到科技技術(shù)推廣與社會經(jīng)濟發(fā)展的影響下，為保證電力能源的持續(xù)性供應能力和保護效果，需要重視繼電保護裝置的裝配與運行。雖然目前所采用的微機保護裝置在實際可靠性和安全方面具有一定優(yōu)勢，但也存在部分硬件缺點易形成隱患問題。比如在內(nèi)部模塊中，容易在發(fā)生接觸時影響到穩(wěn)定效果，長期帶電模塊可能會出現(xiàn)電壓不穩(wěn)定現(xiàn)象。另外在主板和模塊發(fā)生接觸時，隨時可能會出現(xiàn)誤差導致形成錯誤故障，形成的隱患誘因較為繁多，還需進行深入研究和有效控制減免各種誘因的形成[3]。

四、隱患排查和處理方法

（一）內(nèi)部二次回路的排查方法

首先應在二次回路的布設(shè)方面進行有效控制，通過對設(shè)計單位的圖紙方案進行嚴格審核，確認CT 和PT 回路等設(shè)計的合理性和安全性，在與設(shè)計單位進行溝通確認時，應結(jié)合國家相應標準確認實際規(guī)劃原理和連接方式，在確認過程中，應重視接地點的設(shè)置情況與接線端子的連接情況等重要環(huán)節(jié)，必須嚴格按照相應設(shè)計原則和保護原則進行審核。在選擇接入開關(guān)時應根據(jù)施工圖紙的設(shè)計確認位置觸點的準確性，在確定內(nèi)部線路的接線情況符合相關(guān)規(guī)定，并在虛接情況和接地點科學有效的情況下完成接入任務(wù)。在驗收時可以采取不同措施判斷連接情況，如可通過檢驗變壓器極限的方式確認新裝備安裝情況及電流電壓；還可通過模擬開關(guān)和跳閘故障等方式判斷接線情況是否良好[4]。

（二）對二次回路進行絕緣檢查

在二次回路所出現(xiàn)的故障現(xiàn)象中，可能會由于檢查工作出現(xiàn)高壓進入繼電保護裝置，從而出現(xiàn)電子元件受到損壞的故障現(xiàn)象，在檢查工作中需要重視如何降低絕緣性，有效開展二次回路的絕緣檢測環(huán)節(jié)，對繼電器檢驗起到保護效果。在水電站進行運作時，由于受到外部環(huán)境條件的濕度影響，接線絕緣性方面出現(xiàn)明顯下降，為避免受到其干擾影響，會在進行定期校準時注意，在開展檢測工作之前，需要按照規(guī)定確認操作部位，將裝置內(nèi)部的端子進行拆解，避免在連接短路電路后造成電過高導致元件損壞。

（三）二次回路的抗干擾方式

為保證二次回路的實際運行情況并降低內(nèi)部干擾，目前在微機保護裝置的設(shè)計工作中通過在內(nèi)部接線質(zhì)量和元器件的選擇方面開展合理控制，爭取最大程度降低干擾情況的出現(xiàn)影響。在微機保護裝置運作時，通過自動檢測技術(shù)和閉鎖裝置等措施可以起到良好預防效果，在出現(xiàn)干擾信號時盡量減少所產(chǎn)生的影響。工作人員應在對保護裝置開展定期檢查工作中注意檢測情況，通過保護裝置的自檢功能和自檢報警情況數(shù)據(jù)判斷系統(tǒng)運行效果。在保護裝置所受到的外部干擾方面，需要根據(jù)設(shè)備路徑和干擾源選擇相應有效措施開展處理工作。通常是由于模擬電路開關(guān)量輸入電路和電源線路形成的外部干擾，可在測試過程中消除磁場以減少實際干擾，可選擇加裝電源濾波器等設(shè)備以及提高機箱屏蔽作用的方式，在有效控制相關(guān)元件的布設(shè)情況與接地點距離的情況下，可以有效提高實際效果。在目前所使用方式中，靜電屏蔽方式在對輸入電路進行干擾的處理措施在實際應用效果方面最為可靠，對強電流干擾信號可以起到良好引導效果。

（四）避免繼電保護裝置出現(xiàn)故障

首先要在環(huán)境條件方面進行有效控制和適當調(diào)整，才能保證危機保護裝置的實際運行情況和安全性。如果環(huán)境條件中出現(xiàn)高溫和潮濕等情況時，極易導致電子元件出現(xiàn)快速氧化現(xiàn)象形成故障問題。技術(shù)人員在微機保護裝置的運行環(huán)境布置中，應根據(jù)周邊環(huán)境條件采取相應措施，盡量避免出現(xiàn)大量粉塵及溫度、濕度等影響設(shè)備正常運作的誘因。在對裝置開展檢查工作時需嚴格仔細，對電路板的運行狀況和電器元件反復確認，一旦發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)電路板變色或元件松動變形的現(xiàn)象時，應及時進行處理更換保證運行順暢。在光纖通道采樣值等設(shè)備的檢查工作中，需結(jié)合前次檢查數(shù)據(jù)作為分析依據(jù)，分析其中出現(xiàn)的偏差問題和其中原因制定相應處理方案。在相關(guān)備件的儲備方面也要得到有效重視，爭取在出現(xiàn)問題情況后可快速調(diào)用備用部件完成更換工作，減少系統(tǒng)停滯時間。

五、其他風險防范措施

（一）建立完善管理體制，降低安全風險

目前在水電站的運行過程中，所開展的繼電保護工作出現(xiàn)了多方面隱患。其中管理人員的工作能力不足導致維護工作無法順利開展，甚至責任意識的疏忽、相關(guān)制度落實不到位等問題情況頻繁出現(xiàn)，在前期安裝建設(shè)及后期維護工作的開展方面都未嚴謹?shù)轿?，就目前已知問題進行針對性研究，從多方面開展工作管理減少錯漏的概率，并嚴格控制工作內(nèi)容，尤其是在元件采購及設(shè)備安裝調(diào)試等多項重要環(huán)節(jié)，要對工作人員的專業(yè)能力和責任意識方面提出實際要求，力求在繼電保護的穩(wěn)定運行狀況和安全程度方面取得良好效果，為水電站的運行情況和電力輸送能力提供必要保障。

（二）成立風險識別體系

水電站在運作過程中應注意運行風險的控制情況，通過分析繼電保護系統(tǒng)中可能存在的誤動或拒動等故障現(xiàn)象，在技術(shù)應用和管理控制方面開展深入研究，建立風險識別體系并研究合理措施進行有效防控，將可能潛藏的各類安全隱患和故障誘因全部剔除。比如可通過改進繼電保護裝置運行模式，減少常見問題的出現(xiàn)概率，真正起到風險防范效果。

（三）提高技術(shù)人員專業(yè)能力

在過往所出現(xiàn)的安全問題中，由于技術(shù)人員需參與并操作保護裝置中的重要環(huán)節(jié)，因此在前期采購和后期調(diào)試階段都容易受到人為因素影響形成故障，為減少這類問題情況的出現(xiàn)，在專業(yè)人員的職業(yè)素養(yǎng)和專業(yè)能力方面，都應進行嚴格重視和深入培養(yǎng)，可增加專業(yè)技術(shù)培養(yǎng)機會和交流學習機會，提升機電保護人員的專業(yè)能力素養(yǎng)和工作經(jīng)驗，促使工作人員形成高標準作業(yè)意識，對系統(tǒng)安全運行開展專業(yè)維管工作。

（四）升級軟硬件系統(tǒng)

隨著科學技術(shù)的進步推廣和廣泛應用，計算機技術(shù)已經(jīng)在各個行業(yè)的發(fā)展過程中得到結(jié)合，尤其是在各個軟件系統(tǒng)以及多種硬件設(shè)備的支持下，能夠促使各行業(yè)得到進一步優(yōu)化發(fā)展。而繼電保護裝置的多種功能也主要依靠計算機技術(shù)完成保護工作，所以在提升繼電保護系統(tǒng)的安全性方面，可通過提升計算機系統(tǒng)的軟件質(zhì)量與硬件設(shè)備質(zhì)量，最大限度提升裝置運行能力和系統(tǒng)管控效果，提升裝置的耐久性和抗電壓沖擊能力，減少各個元器件的損壞可能性和誤動等情況，滿足保護裝置的各項基本功能要求和安全控制標準，對電力能源的供應能力提高起到良好保障效果。

六、結(jié)束語

隨著在水電站的運作過程中重視并增加繼電保護裝置的投資成本，已經(jīng)在實際應用性能和保護效果方面取得良好成果，因此應重視各方面影響因素的出現(xiàn)原因及干擾情況，針對保護裝置的系統(tǒng)和硬件設(shè)備進行更新調(diào)整，提升專業(yè)人員的工作能力，在對整體系統(tǒng)開展良好維護的同時，進一步提升的電力能源供應能力。