繼電保可靠性因素分析及技術措施

馮甜

(四川省電力公司綿陽電業(yè)局，四川 綿陽 621000)

前言：隨著我國電力建設的快速發(fā)展，人們對用電的質量也逐漸提高，一旦電力系統(tǒng)出現故障，將導致大面積的停電，這給社會的經濟和人們的日常生活都將帶來嚴重的影響。在電力系統(tǒng)中，繼電保護系統(tǒng)的可靠性直接對電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行起到致關重要的作用。為此，提高繼電保護可靠性是電力事業(yè)發(fā)展中需要解決的問題。

1.繼電保護系統(tǒng)工作的特征。電力系統(tǒng)的監(jiān)控與保護都是需要繼電保護系統(tǒng)實現的，其本身的工作任務是將“危險”即故障元件從電力系統(tǒng)中分離出來。作為一種智能系統(tǒng)，繼電保護可以反映出電力系統(tǒng)中整體元件的運行狀態(tài)，并發(fā)出合理的指令信息，如:跳閘，減負荷，斷路等等。這樣既保護了無故障部分的電力系統(tǒng)繼續(xù)工作，也保證了無故障的元件繼續(xù)運作。

2.繼電保護系統(tǒng)可靠性的概述。可靠性是衡量一個系統(tǒng)，設備或者是元件在一定時間和條件內，所完成規(guī)定工作量的能力。從繼電保護系統(tǒng)角度出發(fā)，其可靠性是指在系統(tǒng)的應用范圍內發(fā)生了它應該啟動的事故時，它不能拒絕動作，而在其他應該保護的情況下，它不能誤動作。繼電保護是在電力系統(tǒng)出現故障的時候開始工作的，所以，繼電保護的可靠性不能只取決于裝置本身，還要參考電力系統(tǒng)的運行方式，故障統(tǒng)計的規(guī)律等因素。在電力系統(tǒng)中各種繼電保護裝置不是獨立的，而是相輔相成，相互配合的。可見，某一裝置的可靠性，不僅僅取決于裝置本身，還與其他的裝置的可靠性有關聯(lián)。所以，在探討提高繼電保護系統(tǒng)可靠性措施時，需要注意的是，不僅僅要研究單獨裝置的可靠性，還有對各個保護裝置進行配合工作的可靠性進行探討。

3、影響繼電保護可靠性的因素。繼電保護裝置在投入運行后，便進入了工作狀態(tài)，按照給定的整定值正確的執(zhí)行保護功能，時刻監(jiān)視供電系統(tǒng)運行狀態(tài)的變化，出現故障時正確動作，把故障切除。當供電系統(tǒng)正常運行時，保護裝置不動作。

3.1.繼電保護裝置的制造廠家在生產過程中沒有嚴格進行質量管理、把好質量關，如:

3.1.1 、某些繼電器的工作性能未經實際運行考驗卻定型生產。

3.1.2 、制造工藝粗糙，如電磁型、機電型繼電器零部件的精度低、材質差、易磨損、轉動不靈活。

3.1.3 、晶體管保護裝置中元器件的質量差，性能變化大，插件板與插座接觸不良，配合不緊密，容易發(fā)生錯動。

3.1.4 、保護裝置出廠產品未嚴格按照試驗條件和要求進行可靠性試驗。

3.2.繼電保護裝置在運行過程中受周圍環(huán)境影響較大。由于其周圍空氣中存在大量的粉塵和有害氣體，同時又受到高溫的影響，將加速繼電保護裝置的老化，導致性能改變。有害氣體也會腐蝕電路板和接插座，造成繼電器接點被氧化，引起接觸不良，失去保護功能。

3.3.晶體管保護裝置易受干擾源的影響，如電弧、閃電電路、短路故障等諸多因素，導致發(fā)生誤動或拒動。

3.4.保護可靠性在很大程度上還依賴于運行維護檢修人員的安全意識、技能和責任心。繼電保護的可靠性與調試人員有密切關系，如技術水平低、經驗少、責任心不強、發(fā)現和處理存在問題的能力差等。

3.5.保護裝置的正確動作與操作電源有關，特別是電容儲能裝置，電解電容日久老化、容量下降，故障時斷路器不能切閘;而酸性或鎘鎳蓄電池也存在接地或電壓電流不足等問題，如果維護不周，也會造成不可靠。

3.6.互感器質量差，在長期的運行中，工作特性發(fā)生變化，影響保護裝置的工作效果。

3.7.保護方案采用的方式和上下級保護不合理，選型不當。

3.8.繼電保護整定值不準確、各級保護之間整定值配合不當，都將導致保護拒動或誤動。

4、改善繼電保護可靠性的技術措施

4.1.保護裝置在制造過程中要嚴格進行質量管理，把好質量關，提高裝置中各元器件的質量。盡量選用故障率低、壽命長的元器件，不讓不合格的劣質元件混進其中。電磁型繼電器轉動件要求軸尖錐度正確，光潔度好;各零件配合適當;接點鍍銀處理，接觸良好。晶體管保護裝置中的元器件要重視焊接工藝質量。晶體管要經過嚴格篩選和老化處理，在高低溫的考驗下，功能仍然保持穩(wěn)定;改進插接座制造工藝，使其不變形，接觸良好。

4.2.晶體管保護抗干擾能力較差，易受干擾源的影響，故在設計、安裝和調試時應采取有效措施，切斷干擾的耦合途徑。如設置隔離變壓器、濾波器、加設接地電容、輸入輸出回路采取屏蔽電纜、裝置中增設各種閉鎖電路等。也可采用晶體管保護巡回監(jiān)測裝置進行監(jiān)視。

4.3.晶體管保護裝置在設計中應考慮安裝在與高壓室隔離的房內，免遭高壓大電流、斷路故障以及切合閘操作電弧的影響。同要防止環(huán)境對晶體管造成的污染，有條件的情況下要裝設空調。電磁型、機電型繼電器外殼與底座間加膠墊密封，防止灰塵和有害氣體侵入。

4.4.繼電保護專業(yè)技術人員在整定計算中增強責任心。在計算中進行認真分析再確定，使各級保護整定值準確，上下級保護整定值匹配合理。

4.5.繼電保護專業(yè)調試人員要不斷提高專業(yè)技術水平，增強責任心，不斷提高發(fā)現和處理各種技術問題的能力。在調試工作中認真負責，嚴格按調試規(guī)程的要求進行調試工作。4.6.加強對保護裝置的運行維護與故障處理能力并進行定期檢驗，制定出反事故措施，提高保護裝置的可靠性。例如晶體管保護裝置中的元器件均有一定的壽命期，其故障特性曲線具有浴盆形狀，如圖1所示。

圖1 元器件故障特性曲線

4.7.從保證電力系統(tǒng)動態(tài)穩(wěn)定性方面考慮，要求繼電保護系統(tǒng)具備快速切除故障的能力。為此重要的輸電線路或設備的主保護采用多重化設施，需要有兩套主保護并列運行。

4.8.供電系統(tǒng)中的供電設備發(fā)生故障時，如雙重主保護均不動作，則還應加裝切除故障的設備保護裝置。在保護整定計算時要合理考慮后備保護與主保護的配合特性和選用整定值。

4.9.為了使保護裝置在發(fā)生故障時有選擇性動作，避免無選擇性動作，在保護裝置設計、整定計算方面應考慮周全、元器件配合合理、才能提高保護裝置動作的可靠性。

5.提高繼電保護運行操作的準確性

5.1.運行人員在學習了保護原理及二次圖紙后，應核對、熟悉現場二次回路端子、繼電器、信號掉牌及壓板。嚴格“兩票”的執(zhí)行，并履行保護安全措施票，按照繼電保護運行規(guī)程操作。每次投入、退出，要嚴格按設備調度范圍的劃分，征得調度同意。為保證保護投退準確，在運行規(guī)程中編入各套保護的名稱、壓板、時限、保護所跳開關及壓板使用說明。由于規(guī)定明確，執(zhí)行嚴格，減少運行值班人員查閱保護圖的時間，避免運行操作出差錯。

5.2.特殊情況下的保護操作，除了部分在規(guī)程中明確規(guī)定外，運行人員主要是通過培訓學習來掌握的。要求不能以停直流電源代替停保護；有關PT的檢修，應通知繼保人員對有壓監(jiān)視3YJ接點短接與方向元件短接；用旁路開關代線路時，各保護定值調到與所代線路定值相同；相位比較式母差保護在母聯(lián)開關代線路時，必須進行CT端子切換。特別要注意啟動聯(lián)跳其它開關的保護，及時將出口壓板退出。常見的有：100MW發(fā)電機組單元式接線的高壓廠變差動、重瓦聯(lián)跳主機、主變開關保護；母線失靈跳主變、線路開關保護；線路過功率切機保護；主變零序一段跳母聯(lián)開關保護；廠用備用分支過流跳各備用段保護等。

5.3.發(fā)現繼電保護運行中有異常或存在缺陷時，除了加強監(jiān)視外，對能引起誤動的保護退其出口壓板，然后聯(lián)系繼保人員處理。如有下列異常情況，均應及時退出

5.3.1.母差保護。在發(fā)出“母差交流斷線”、“母差直流電壓消失”信號時；母差不平衡電流不為零時；無專用旁路母線的母聯(lián)開關串代線路操作及恢復倒閘操作中。

5.3.2.高頻保護。當直流電源消失時；定期通道試驗參數不符合要求時；裝置故障或通道異常信號發(fā)出無法復歸時；旁母代線路開關操作過程中。

5.3.3.距離保護。當采用的PT退出運行或三相電壓回路斷線時；正常情況下助磁電流過大、過小時；負荷電流超過保護允許電流相應段時。

5.3.4.微機保護。總告警燈亮，同時四個保護（高頻、距離、零序、綜重）之一告警燈亮時，退出相應保護；如果兩個CPU故障，應退出該裝置所有保護；告警插件所有信號燈不亮，如果電源指示燈熄滅，說明直流消失，應退出出口壓板，在恢復直流電源后再投入；總告警燈及呼喚燈亮，且打印顯示CPU×ERR信號，如CPU正常，說明保護與接口CPU間通訊回路異常，退出CPU巡檢開關處理，若信號無法復歸，說明CPU有致命缺陷，應退出保護出口壓板并斷開巡檢開關處理。

5.3.5.瓦斯保護。在變壓器運行中加油、濾油或換硅膠時；潛油泵或冷油器（散熱器）放油檢修后投入時；需要打開呼吸系統(tǒng)的放氣門或放油塞子，或清理吸濕器時；有載調壓開關油路上有人工作時。

5.3.6.重合閘。在線路開關事故跳閘次數超標時；系統(tǒng)短路容量增加，斷路器的開斷能力滿足不了一次重合要求時；無壓檢定的電壓抽取裝置故障或同期檢定來自母線PT的二次電壓不正常時；斷路器的氣壓或油壓降低到不允許重合閘運行的數值或已閉鎖時。

結論

總之，在復雜大電網環(huán)境下，繼電保護系統(tǒng)的可靠性研究已日益顯得重要。隨著通訊技術的進步，繼電保護向著計算機化、網絡化，保護、測量、控制、數據通信一體化和人工智能化方向進一步快速發(fā)展。

[1]李烽.繼電保護系統(tǒng)的可靠性及應用分析[J].電氣工程研究與應用,2010,(3)

[2]寧歆.繼電保護系統(tǒng)可靠性研究[J].電氣技術,2008.