發電廠繼電保護裝置故障原因分析及解決措施

文/何澤鑫，國電滎陽煤電一體化有限公司

1 引言

繼電保護在整個電力系統中都發揮中非常重要的作用，對于保護電力系統的安全具有重要的現實意義。然而在電力系統正常工作時，由于多方面的原因，比如人為因素、電氣設施自身因素等，都有可能導致繼電保護裝置出現故障，導致整個電力系統無法安全穩定運行。對于發電廠中使用的繼電保護裝置，如果出現故障，那么就會引發大面積的停電，嚴重時導致發電廠的設備出現不可逆的損壞，最終造成慘重的經濟損失和不良的社會影響。正常情況下發電廠中的繼電保護裝置在設備或者線路出現問題時會發出報警信號從而提醒工作人員，這樣工作人員就可以及時排除有關的故障，確保整個發電系統的穩定運行。但是一旦繼電保護裝置失效，這一整套的工作機制就失去了意義，發電站的正常工作無法得到有效保障。因此，發電廠必須采取行之有效的措施來確保繼電保護裝置的正常工作，本文針對發電廠繼電保護裝置的故障原因進行分析，在此基礎上提出有效的解決措施來保障其安全運行。

2 發電廠繼電保護裝置故障原因分析

發電廠中的繼電保護裝置由于多方面的原因可能出現故障，一旦繼電保護裝置失效將會給發電廠內的設備構成嚴重威脅，嚴重時可能導致整個發電廠癱瘓無法正常工作。下面闡述繼電保護裝置常見故障類型及其原因。

2.1 繼電保護產品質量問題

發電廠在采購繼電保護裝置時將會耗費大量的資金，一些發電廠為了降低采購成本，在采購過程中忽視繼電保護裝置的質量，而選擇價格低廉的劣質保護裝置產品。使得繼電保護裝置在使用過程中出現質量問題，無法達到保護電力系統的目的，反而會危害電力設備。裝置元件故障時常見的類型，裝置元件在工作中出現故障則使得保護裝置無法正常運行，無法達到其保護電路以及設備的效果。電流互感器故障是繼電保護裝置元件故障中的主要種類，電流互感器是非常關鍵的元件，其出現故障后將會導致裝置內部在瞬間出現很大的電流，從而對裝置本身造成電流干擾問題，如果電流過大將會直接燒壞保護裝置，使得保護裝置徹底失效。絕緣故障也是常見的故障類型，裝置外部和內部絕緣性是其正常工作的前提，如果絕緣性不好必然會受到環境因素的影響，加速器老化過程，最終引發故障。

2.2 受外部因素的干擾故障

通常情況下，繼電保護裝置所處的環境相對較為復雜，周圍會存在很多電磁波，電磁波會對繼電保護裝置內部的元件產生干擾，使其無法正常工作，最終導致出現故障。如果周圍電磁波的強度較強，可能會對元件造成直接損壞，使其徹底失效，這種情況造成的后果更加嚴重。

2.3 系統設置故障

現階段發電廠內部使用的繼電保護裝置大多能夠實現自動保護，但是需要技術人員體現輸入自動控制程序，通過系統設置來完成自動保護動作，然而在具體實踐時經常出現系統設置不當導致的故障。

2.4 人為因素引起的故障

實踐過程中，經常會出現由于繼電工作人員操作失誤引起的故障，比如操作人員沒有嚴格按照操作規范來進行操作等。如表1所示為某發電廠統計的近五年，不同類型繼電保護裝置故障引起的非計劃停機比例情況。

表1 某發電廠5年內繼電保護故障引起的非計劃停機比例統計

3 發電廠繼電保護裝置故障解決措施

3.1 建設繼電保護故障信息管理系統

發電廠內部使用的繼電保護故障信息系統與電網中使用的系統存在部分差異，前者不僅包含有電網系統線路保護單元，同時還包含有發電廠中的重要設備，比如發電機、電動機、汽輪機、變壓器等。因此發電廠繼電保護故障信息管理系統需要管理的對象更多，類型自然也就更加復雜。尤其是最新技術在發電系統中的應用，使得發電廠的繼電保護朝著更高水平方向發展。現在繼電保護設備系統的類型越來越多，如果缺乏統一的信息管理平臺，那么當設備發生保護“誤動”或“拒動”時，就有可能導致整個發電系統出現振蕩問題。就現階段的情況而言，強化繼電保護裝置的巡檢以及性能檢測力度，是每個發電廠必須要做的工作，特別是針對機組進行大修或者小修時，針對不同類型的繼電保護裝置的檢查工作量非常大。發電廠的發電機組還會經常出現非計劃的停止運行情況，針對不同類型的非計劃停運其調度運行模式也會存在一定不同。在建設發電廠繼電保護故障信息管理系統時，需要綜合考慮本發電廠的功能特征，進行統一規范的建設，充分考慮發電廠內部繼電保護工作人員的實踐經驗，根據理論聯系實踐的原則來研究建設適合本發電廠的繼電保護故障信息管理系統。如圖1所示為某發電廠繼電保護故障信息管理系統的全廠主站邏輯拓撲結構，可以作為參考借鑒。

圖1 全廠主站邏輯拓撲結構

3.2 實行狀態監測

近年來科學技術的快速發展使得微機自動裝置以及微機保護相關的自診斷技術得到了很好的發展，其在電力系統中的大面積使用進一步完善了發電廠繼電保護故障診斷系統，這樣工作人員就可以更好的開展電氣二次設備狀態監測工作。通過目前先進的技術手段，技術人員可以在保護裝置中添加在線監測模塊，通過監測模式可以實時準確的掌握繼電保護裝置的運行狀態。如圖2所示為電磁干擾控制原理圖，通過監測系統可以在第一時間發展安全隱患問題，并采取積極有效的措施來排除這些干擾，避免其對整個發電廠成不良影響。

圖2 電磁干擾控制

3.3 強化繼電保護裝置的質量監測工作

毫無疑問的是繼電保護裝置自身的質量對于其出現故障的幾率有直接影響。所以在采購、安裝使用繼電保護裝置時必須要嚴格檢查其質量，同時還需要考慮經濟性原則。即在確保繼電保護裝置滿足相關規范要求的基礎上好需要兼顧其經濟性，通過這種方式來選擇合適的裝置。強化對繼電保護裝置的分級驗收，除開展基本檢查外，必要情況下還可以開展試驗工作來檢測裝置的性能。對于電磁性保護裝置，檢查過程中必須要保障轉動構件軸尖錐度的精度，同時要保證表面的清潔性，節點部分必須要鍍銀處理以確保其使用性能。只有在保障裝置合格之后才可以投入安裝使用，并且在安裝完成后，需要由相關的技術、檢修、運行等多個部門針對裝置開展聯合檢查，這樣可以及時發展裝置中存在的問題并及時處理，在確保安裝無誤，且性能能夠滿足使用要求后才能夠正式投入使用。

3.4 嚴格執行操作規范

前文已述，人為因素是造成繼電保護裝置出現故障的重要原因，因此需要采取措施來防止人為因素的影響。這樣就要求工作人員在操作過程中嚴格執行相關的標準規范，同時也需要熟練掌握繼電保護的工作原理、以及發電廠設施的基本情況。此外，工作人員在日常工作中還需要及時總結實踐經驗和教訓，并多與其他同事交流學習，通過這樣的手段不斷提升自身的業務水平。比如在開展檢修工作時，必須安排專門的繼電人員來監視電壓情況，才可以對節點和方向元件進行連接。替代停保過程中避免停止直流電源。這些操作規范都是繼電工作人員必須熟練掌握的。只有繼電工作人員在日常工作中不斷提升自身的綜合素養，才能夠盡可能降低人為因素對繼電保護裝置的安全運行造成的影響。

4 結束語

發電站是產生電能的基地，其在正常工作時，繼電保護裝置不可避免的會發生不同類型的故障，一旦出現故障就會威脅到發電廠的安全穩定運行。對于這些故障如果可以及時發現并采取對應措施予以解決，那么就可以避免出現嚴重的安全事故。基于此，發電廠可以結合自身的情況建設繼電保護故障信息管理系統、對繼電裝置進行實時監測、強化繼電保護裝置的質量監測工作、嚴格執行操作規范等，從而避免繼電保護裝置出現故障問題。