水電廠繼電保護裝置的影響因素及改進研究

賴金海 張靜

【摘要】水電廠的發電原理就是利用河流沖擊而下的壓力或者流速沖擊水輪機，將水的勢能和動能轉化成為機械能，最后再完成機械能和電能之間的轉化。目前，水電廠在電力系統中扮演著重要的角色，直接影響到調峰調頻的工作和電力系統的安全運行。研究水電廠繼電保護裝置的影響因素，并加以改進，把握繼電保護發展趨勢對繼電保護工作具有十分重要的意義。

【關鍵詞】水電廠；繼電保護裝置；影響因素；改進

1.繼電保護常見的問題分析

現代電網結構比較復雜，這給繼電保護工作帶來了許多新的難題。近年來繼電保護系統在通信和信息處理技術的發展和支撐下，通過采用雙重化配置帶通道的電流差動和方向比較原理的保護裝置，保護動作可靠性得到了提升，但隨著分布式能源大量接入對繼電保護裝置系統的可靠性要求越來越高，繼電保護裝置將面臨更多的挑戰：第一，當前繼電保護結構仍是一種剛性結構，均要預先對其聯接方式、保護的對象以及適應的網絡條件進行設定，自適應能力較弱。第二，繼電保護系統故障（包括隱藏的故障）帶來的風險依然存在。現有繼電保護雖然能夠對繼電保護裝置中的元件失效進行在線自診斷，但尚不能進行繼電保護裝置故障的自動轉移或者功能恢復。當繼電保護裝置自檢到某個元器件或者芯片故障時，只能選擇報警，而不能尋找替代元件或者達到自愈和功能恢復。在當前水電廠繼電保護裝置采用雙重化配置的情況下，雖然一套保護裝置故障不必馬上停運一次設備，但保護系統的整體可靠性仍不能得到較好的滿足。

2.水電廠繼電保護裝置存在的故障信息匯總

2.1 水電廠發電機組故障和不正常運行狀態及其保護

發電機組故障，是導致電力系統運行故障的重要原因，但是發電機組結構復雜，尤其是現代的大中型發電機的單機容量大，對系統影響大，損壞后的修復工作復雜且工期長，所以對繼電保護提出了更高的要求。針對發電機的故障和不正常工作狀態，應裝設性能完善的繼電保護裝置。發電機不正常運行方式的保護主要有：定子繞組過負荷保護，轉子繞組過負荷保護，發電機過電壓保護，發電機過激磁保護，發電機誤上電保護，逆功率保護，失磁保護，發電機非全相運行保護等等。

2.2 電力變壓器的故障及異常運行方式

若以故障點的位置對故障進行分類，有油箱內的故障和油箱外的故障。變壓器的異常運行也會危及變壓器的安全，如果不能及時發現及處理，會造成變壓器故障，嚴重時將損壞變壓器。因此為了可靠的保護變壓器，除了配置差動保護和重瓦斯保護等主保護，還要配置后備保護，比如對外部相間短路引起的變壓器過流，應裝設下列保護作為后備保護。保護動作后應帶時限動作于跳閘。

①過流保護：降壓變壓器，保護整定時應考慮事故時可能出現的過負荷。

②復合電壓閉鎖過電流保護：升壓變壓器、聯絡變壓器、過電流保護靈敏度不足的降壓變壓器。

③阻抗保護：當采用復合電壓閉鎖過電流保護及負序電流和單相式低壓起動的過電流保護不能滿足靈敏性和選擇性要求時。

3.影響電力系統繼電保護裝置發生事故的原因

3.1 本身設備的原因

繼電保護裝置主要是對電力系統進行監督和預警，其主要設備包括數據采集系統、微機裝置的保護以及相關的管理裝置，這些裝置構成了正常工作的保護系統。繼電保護裝置設備會影響到其正常工作的有2種情況： 其一數據采集系統。電力系統工作時，會產生一系列電氣物理參數，數據采集系統負責對這些參數進行收集，同時轉化成微機系統能夠識別的代碼，傳給微機系統，如果數據采集系統發生了異常，收集的參數或者轉化過程出現錯誤，就會影響到繼電保護裝置的正常運行； 其二設備電壓的異常。繼電保護裝置中具有檢無壓和檢同期線路，當主變低壓側出現2個分支時，要同時考慮到兩個分支的電壓問題，確保大電源側投檢無壓，小電源側投檢同期。此外，繼電保護裝置要有自備充電保護，保證繼電保護裝置能夠整體充電，這樣才能正常的運。

3.2 外在影響因素

常見的對繼電保護裝置有較大影響的自然因素有雷擊、靜電、輻射和高頻。繼電保護裝置與地網的接線具有高抗性，如果繼電保護裝置遭受雷擊，就會產生高頻電流，如果電流過大，也可能燒毀電路。天氣干燥時，工作人員身上會帶有靜電，尤其是穿絕緣靴工作時，靜電會長時間停留在工作人員身上，當工作人員接觸到設備時，靜電會影響到繼電保護裝置的正常運行。水電廠的電力系統中會出現很多移動通信設備，這樣在設備工作時，就會產生輻射，輻射在電力系統中會產生磁場和電場，磁場和電場很容易和周圍的電設備產生電流，導致繼電保護裝置的錯誤預警。最后水電廠的電力系統也會受到高頻的影響，高頻經過一系列的作用，影響到幾點保護裝置的正常運行。人為因素主要是由于操作人員的專業知識不夠或者是缺乏專業技能，不能夠有效地掌握繼電保護裝置的操作，還有，當設備出現異常，不能及時地做出正確的應對，以及對相關的參數不能清晰地理解，導致繼電保護裝置的使用達不到預期的效果。

此外，由于水電廠很多電力系統的員工工作年限較長，積累了豐富的經驗，在實際的操作中，應對突發狀況的能力強，但很容易犯經驗主義的錯誤，從而造成對故障的誤判。目前，很多水電廠的電力系統都實現了自動化控制，大大降低了人力作業，這就會降低工作人員的注意力，在工作人員的操作管理中，態度不夠認真，忽視正常的工作流程，造成疏忽，導致工作的失誤，影響到繼電保護裝置的正常運作 。

4.對繼電保護裝置改進的措施

4.1 加大資金和技術的投入，提高繼電保護裝置的科技含量

繼電保護裝置的配置對技術含量的要求較高，需要及時的更換和檢測，這樣才能保證其正常的運行，但更換和更新相關的設備，需要大量的資金，這就需要政府加大投入。關注設備的及時更換和維護的同時，要重視繼電保護裝置的技術創新，把先進的科學技術運用到電力技術上，注重研究和引進，加大技術的投入和人才的教育，為電力事業的發展儲備人才，提高電力系統的科技含量，實現電力事業的持續發展。

4.2 加強對繼電保護裝置的檢查

繼電保護裝置工作自動化，系統化越來越強，因此作業時間比較長，就會增加設備的損耗，降低設備的使用壽命，因此，要做到對繼電保護裝置的有效檢查，工作落實到繼電保護的各個環節，尤其要注意設備的細小、精密部位。例繼電保護裝置的接地的影響很大，對接地有關的事項也要做到實際有效的檢查。定期對繼電保護裝置進行檢查，及時更新技術，更換設備零件。制定檢查制度，切實的執行，做到對設備的有效管理，使繼電保護裝置能夠正常的運行工作，降低設備零部件出現故障的機率，對經常超負荷工作的部件及時的更換，做到防患于未然。對檢測工作者要加強專業教育和培養，使其達到合格的技術水準，養成強烈的安全意識，做到高度負責，嚴格按照程序工作。

4.3 提高繼電保護裝置的抗干擾能力

繼電保護裝置容易受到外界各種的干擾，尤其是雷擊、輻射、靜電和高頻等的干擾，加大對繼電保護裝置地網接入等相關設備的研究開發，增強其抗突發情況致使的電流增加導致繼電保護裝置的誤判，引進相近的技術，增強繼電保護裝置的抗干擾能力，降低外部干擾造成的事故。

參考文獻

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