關(guān)于火力發(fā)電廠1000MW機(jī)組繼電保護(hù)技術(shù)的探討

國家電投集團(tuán)協(xié)鑫濱海發(fā)電有限公司 王士學(xué) 陳 進(jìn)

隨著人們生活水平的提高，人們工作和生活所需要的電能源越來越多，火力發(fā)電廠也面臨著較大的運(yùn)行壓力，發(fā)電廠的正常運(yùn)行會(huì)影響社會(huì)上人們的正常用電、正常工作。所以，火力發(fā)電廠的工作人員一定要對(duì)機(jī)組進(jìn)行相應(yīng)的保護(hù)，尤其是1000MW機(jī)組，它的運(yùn)行可以保證大功率的電源輸出，然而在運(yùn)行中也較為容易出現(xiàn)故障問題。如果一旦出現(xiàn)任何問題將直接影響整個(gè)火力發(fā)電廠的運(yùn)行乃至經(jīng)濟(jì)效益。所以，對(duì)火力發(fā)電廠要對(duì)繼電保護(hù)裝置進(jìn)行合理選擇[1]。

1 繼電保護(hù)技術(shù)

火力發(fā)電廠輔助供電保護(hù)系統(tǒng)的輔助繼電保護(hù)設(shè)備是保證我國電力企業(yè)安全正常供電的重要保護(hù)工具。電力廠的繼電保護(hù)裝置應(yīng)當(dāng)根據(jù)當(dāng)前火力發(fā)電廠繼電保護(hù)裝置的運(yùn)行特點(diǎn)，以及當(dāng)下的運(yùn)用情況，來綜合制定技術(shù)方案，合理選擇保護(hù)設(shè)備，確保在技術(shù)先進(jìn)的情況下實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)合理。另外，在電力系統(tǒng)的運(yùn)行中，一定要在所有電力設(shè)備和供電線路之間設(shè)置一個(gè)主繼電保護(hù)和后備繼電保護(hù)，必要時(shí)候還可適當(dāng)增設(shè)其他輔助繼電保護(hù)。

遠(yuǎn)距離后備主要含義是指在繼電保護(hù)線路主機(jī)的啟動(dòng)加速保護(hù)裝置設(shè)備中啟動(dòng)高速連續(xù)停止保護(hù)時(shí)，由保護(hù)線路上的相鄰啟動(dòng)保護(hù)裝置設(shè)備或相近保護(hù)線路的主機(jī)啟動(dòng)加速保護(hù)裝置啟動(dòng)實(shí)現(xiàn)后備。近距離的后備是指在當(dāng)主保護(hù)線路主機(jī)的啟動(dòng)加速保護(hù)設(shè)備發(fā)生停止時(shí)，由本設(shè)計(jì)的另外一套主機(jī)啟動(dòng)保護(hù)裝置設(shè)備來啟動(dòng)保護(hù)裝置進(jìn)行后備保護(hù)；也可以當(dāng)斷路器設(shè)備發(fā)生高速拒絕連續(xù)停止保護(hù)動(dòng)作時(shí)，由斷路器上的失靈保護(hù)裝置來實(shí)現(xiàn)后備保護(hù)。輔助保護(hù)裝置是一種輔助保護(hù)系統(tǒng)，當(dāng)需要加速消除線路故障或這消除定向元件的死角區(qū)域時(shí)，可以通過由較大電流所組成的輔助保護(hù)系統(tǒng)來保護(hù)。主繼電保護(hù)系統(tǒng)的范圍主要是要考慮整個(gè)機(jī)組的所有元件[2]。由于遠(yuǎn)后備保護(hù)系統(tǒng)主要目的是保護(hù)兩個(gè)相鄰后備，所以，通常包括一些帶有電源開關(guān)、操作設(shè)備和開關(guān)電源的后備等；而近備保護(hù)是因?yàn)榻髠湓诠ぷ鞯臅r(shí)候要事先考慮的是斷路器和操作電源工作的可靠性，然后在采取相關(guān)的措施，這種后備保護(hù)裝置在大型火電檢修廠房的后備繼電保護(hù)中實(shí)際上的應(yīng)用較少。

繼電保護(hù)啟動(dòng)裝置系統(tǒng)作為民用工業(yè)電力系統(tǒng)設(shè)備維護(hù)過程中的重要環(huán)節(jié)，擔(dān)負(fù)著系統(tǒng)維護(hù)或者保衛(wèi)整個(gè)民用電力系統(tǒng)和工業(yè)用電保護(hù)設(shè)備安全的重要職責(zé)。我國的火力發(fā)電廠中的繼電保護(hù)技術(shù)一旦出現(xiàn)任何不正確的動(dòng)作或者是失誤操作都將可能對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)造成一定的破壞或者擴(kuò)大事故，國內(nèi)外的民用工業(yè)電力系統(tǒng)中經(jīng)?？赡馨l(fā)生的大量小型等面積緊急事故，停電啟動(dòng)保護(hù)設(shè)備事故大多與系統(tǒng)進(jìn)行緊急繼電保護(hù)的不正確的操作有著不可推卸的責(zé)任。想要讓發(fā)電廠的繼電保護(hù)裝置系統(tǒng)更加的快速、靈敏、可靠，很大程度上是要受到繼電保護(hù)裝置其本身是否具有可靠性的影響，裝置整體系統(tǒng)額定值啟動(dòng)參數(shù)設(shè)置的正確性和合理性，因此對(duì)于大型火力發(fā)電廠的1000MW發(fā)電機(jī)組一定要設(shè)置繼電保護(hù)設(shè)備裝置[3]。

2 火力發(fā)電廠1000MW機(jī)組應(yīng)用繼電保護(hù)技術(shù)的必要性

繼電保護(hù)系統(tǒng)的相關(guān)應(yīng)用技術(shù)是當(dāng)前我國大型火力發(fā)電廠安全建設(shè)過程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，做好充分運(yùn)用這些繼電保護(hù)系統(tǒng)相關(guān)應(yīng)用技術(shù)既可以有效地保障當(dāng)前我國大型電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定健康運(yùn)行，也可以有效地促進(jìn)當(dāng)前我國大型電力系統(tǒng)安全管理體制的健康持續(xù)改革。隨著當(dāng)前我國大型電力工業(yè)的快速健康發(fā)展和隨著我國大型電網(wǎng)企業(yè)經(jīng)營規(guī)模的持續(xù)發(fā)展速度不斷擴(kuò)大，次之又要加上各類大型電力系統(tǒng)本身仍然普遍存在著各種不安全性和風(fēng)險(xiǎn)大的因素，對(duì)各類大型發(fā)電廠的不間斷供電提出了更高的安全要求，需要明確指出的是，各大供電廠在供電的過程中要最大限度地減少和有效地避免大型網(wǎng)絡(luò)的頻繁安全事故[4]，因此，在安裝1000MW火力發(fā)電廠時(shí)，有必要充分利用防火技術(shù)，我們不僅可以在很大程度上有效地減少涉及電網(wǎng)安全的事故發(fā)生的可能性，而且它還能夠有效保障我國人民的人身和財(cái)產(chǎn)安全。

3 繼電保護(hù)技術(shù)的主要特點(diǎn)

3.1 不斷提高火力發(fā)電廠的自動(dòng)化運(yùn)行設(shè)備

在我國的火力發(fā)電廠中，對(duì)于全自動(dòng)信息化的數(shù)據(jù)處理技術(shù)的運(yùn)用可以很大程度上提高發(fā)電廠的運(yùn)行速度。從而能夠更為直接地使這些繼電保護(hù)設(shè)備，繼電保護(hù)技術(shù)其本身具有很強(qiáng)的數(shù)據(jù)記憶處理功能，加之可以合理運(yùn)用自動(dòng)故障控制處理等多種技術(shù)，也可以將這些技術(shù)進(jìn)行充分綜合有效的運(yùn)用，使得繼電保護(hù)設(shè)備裝置能更好地準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)在故障參數(shù)分量上的保護(hù)，提高設(shè)備運(yùn)行的工作正確率。

3.2 兼容性強(qiáng)

繼電保護(hù)技術(shù)在具有很強(qiáng)的兼容性輔助功能，統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)做法的選用，便于統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，并且裝置體積小，減少了盤位數(shù)量，在此基礎(chǔ)上，還可以擴(kuò)充其它輔助功能[5]。

3.3 繼電保護(hù)技術(shù)優(yōu)點(diǎn)

其優(yōu)點(diǎn)就是可操作性強(qiáng)，自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)維護(hù)過程中的管理好。繼電保護(hù)管理技術(shù)的主要一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是，表現(xiàn)在一些火力發(fā)電廠運(yùn)行時(shí)，由于不受外在惡劣空氣環(huán)境的直接因素影響，而能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的進(jìn)行設(shè)備的運(yùn)行和生產(chǎn)，在一定程度上，它可以正常維護(hù)機(jī)組的運(yùn)行設(shè)備，可以有效對(duì)設(shè)備進(jìn)行管理。與此同時(shí)，繼電保護(hù)技術(shù)在使用過程中，管理系統(tǒng)技術(shù)可以通過手機(jī)移動(dòng)端和計(jì)算機(jī)電腦端同時(shí)接入火力發(fā)電廠機(jī)組發(fā)電相關(guān)的信息進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，對(duì)信息的安全進(jìn)行有效管理，它的自動(dòng)化及可編程性和監(jiān)控系統(tǒng)維護(hù)管理性能，可以極大的降低設(shè)備在運(yùn)行中監(jiān)控維護(hù)管理的成本。

4 火力發(fā)電廠1000MW機(jī)組繼電保護(hù)技術(shù)應(yīng)用

4.1 通過保護(hù)裝置來保護(hù)變壓器安全運(yùn)行

聯(lián)合差動(dòng)保護(hù)裝置是火力發(fā)電站變壓器安全運(yùn)行的主要保護(hù)設(shè)備。改裝置可以預(yù)防和保護(hù)變壓器出現(xiàn)短路，包括卷間電路短路和繞組相間電路短路等故障。一般來說，如果火力發(fā)電廠的變壓器的電壓在3200kV以下的話，那么變壓器的電流限制接近1秒時(shí)，就應(yīng)該要使用共同的差動(dòng)保護(hù)裝置。此外，為了防止因保護(hù)裝置的錯(cuò)誤安全而引發(fā)故障，必須在安裝了聯(lián)盟差分保護(hù)裝置后，將變壓器的電源全部切斷。第二類，是過載保護(hù)裝置。這種保護(hù)裝置可以應(yīng)用于多個(gè)備用電能組成的電壓機(jī)組中，且變壓器的功率大于400kVA以上，保護(hù)裝置的連接位置為相同的電流。第三，是氣體保護(hù)裝置。這種裝置一般用在石油入侵變壓器，或者出現(xiàn)800kVA以上電壓時(shí)，根據(jù)氣體變化來確定保護(hù)裝置所保護(hù)的對(duì)象。如果氣體發(fā)生只是輕微發(fā)生變化，則按信號(hào)操作；如果氣體變化過大，它將作用于斷路器。如果沒有斷路器，它將作用于來自變壓器的單獨(dú)信號(hào)。第四，是零序保護(hù)裝置。這種裝置主要是用來輔助保護(hù)變壓器的后保護(hù)裝置和系統(tǒng)的氣壓元件[6]。

4.2 可以對(duì)故障問題進(jìn)行有效處理

首先，是直流接地問題。在消除這一故障的時(shí)候，技術(shù)員首先可以消除外部的故障問題，這樣可以避免出現(xiàn)更嚴(yán)重的串聯(lián)危險(xiǎn)。同時(shí)，一些已經(jīng)損壞的電纜必須要把裝置卸下來才可以進(jìn)行維修處理。因?yàn)榕f設(shè)備已經(jīng)使用了很長的一段時(shí)間，與新設(shè)備相比，它更容易損壞。此外，重點(diǎn)是要避免直流電對(duì)繼電保護(hù)技術(shù)帶來一定的影響。技術(shù)人員可以先打開閘門，與此同時(shí)，也要做好相應(yīng)的防護(hù)保護(hù)措施。其次，解決信號(hào)回路中的缺陷問題，這些小故障主要是出現(xiàn)在一些小型設(shè)備上，處理時(shí)只需要更改設(shè)備上的各種損壞元件即可。最后，控制回路問題的處理。這些問題基本上會(huì)出現(xiàn)在斷路器上，只需小心避免由于線路間線路設(shè)計(jì)過程中出現(xiàn)故障，警報(bào)器和一些因不合格的員工造成的工作失誤。

4.3 設(shè)置繼電保護(hù)裝置的總體要求

變壓器是火力發(fā)電廠供電設(shè)備中比較重要的供電系統(tǒng)。如果該裝置發(fā)生故障，將直接影響所有供電系統(tǒng)的正常運(yùn)行。目前，大多數(shù)火力發(fā)電廠使用的變壓器質(zhì)量和結(jié)構(gòu)相對(duì)可靠，對(duì)于故障的發(fā)生可以得到有效的控制。此外，一些大容量的變壓器體積比較大，故障時(shí)不能取下[7]。因此，為了確?；鹆Πl(fā)電站的發(fā)電機(jī)的安全運(yùn)行，應(yīng)該根據(jù)變壓器和電壓能力構(gòu)建安全可靠的繼電器保護(hù)裝置，最大限度地提高經(jīng)濟(jì)性。

4.4 過電壓保護(hù)

當(dāng)火力發(fā)電廠的1000MW機(jī)組的出口PT出現(xiàn)熔斷的時(shí)候，電力發(fā)電機(jī)組的電壓就會(huì)在短時(shí)間之內(nèi)很快呈現(xiàn)出持續(xù)上升的情況，如果發(fā)電機(jī)勵(lì)磁自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置一旦失效或手動(dòng)調(diào)節(jié)太慢的話，那么電壓將會(huì)繼續(xù)升高，直到達(dá)到最大值的時(shí)候。當(dāng)發(fā)電機(jī)在電壓滿載的時(shí)候突然失去負(fù)載時(shí)，由于慣性作用和電樞反應(yīng)的消失，電壓的速度仍會(huì)持續(xù)不斷的往上升，但是勵(lì)磁電流卻不會(huì)突然被改變，從而導(dǎo)致發(fā)電機(jī)電壓升高。因此，為了避免保護(hù)動(dòng)作，應(yīng)臨時(shí)撤回保護(hù)進(jìn)行維護(hù)。

4.5 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子接地保護(hù)

安裝了轉(zhuǎn)子接地保護(hù)裝置可以有效保護(hù)發(fā)電廠1000MW機(jī)組在勵(lì)磁回路某一點(diǎn)接地，避免出現(xiàn)故障。如果PT保險(xiǎn)絲熔斷，可能導(dǎo)致勵(lì)磁回路出現(xiàn)一點(diǎn)接地故障，從而在保護(hù)過程中觸發(fā)發(fā)電機(jī)組，引起跳閘現(xiàn)象的發(fā)生，這種保護(hù)裝置主要就是通過勵(lì)磁系統(tǒng)得以實(shí)現(xiàn)保護(hù)，它是不能單獨(dú)進(jìn)行設(shè)置的，如果要進(jìn)行更換PT保險(xiǎn)的工作方式，只能先退出之前的保護(hù)措施后，才可以進(jìn)行更換，目的是為了保護(hù)出口的跳閘不被損壞[8]。

綜上所述，在火力發(fā)電廠中，1000MW發(fā)電機(jī)組的運(yùn)用可以有效提高發(fā)電效率，也可以進(jìn)一步促進(jìn)火電廠的發(fā)展，有利于不斷推動(dòng)我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展?？墒窃趯?shí)際的運(yùn)用過程中，還存在著很多的問題，從而導(dǎo)致電力系統(tǒng)的安全出現(xiàn)了一些隱患。為此，電力系統(tǒng)相關(guān)工作人員在使用過程中，一定要對(duì)當(dāng)前的問題加以分析，務(wù)必要按照變壓器和供電量來選擇合適的繼電保護(hù)裝置，并根據(jù)故障的原因來設(shè)置外絲保護(hù)裝置、零序過電流保護(hù)裝置等多種繼電保護(hù)裝置，從根本上減少1000MW機(jī)組的故障發(fā)生率，提高其運(yùn)行可靠性和安全性。