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電廠，四川 廣元 628000）

引言

隨著在社會經濟發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生了較大壓力，在水電站的建設與運行方面逐漸得到深度重視與研究支持。水電站的建設與維護工作中應將繼電保護作為重要內容之一，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

在電力系統的運作過程中，由于涉及多種類型設備和復雜線路的連接，一旦出現故障問題時則會直接影響到整體系統的流暢性和安全性。所以在開展繼電保護時，應重點關注如何減少線路整體長度和設備故障的出現可能性，才能夠最大限度地確保電力系統的實際工作情況。在電力系統運行過程中，可通過繼電保護確認和檢測所出現故障問題，根據故障情況進行示警或切斷隔離問題出現部位，是能夠起到良好保障效果的技術。通常在進行保護時設計主要有兩種情況，一種是在電氣設備的運行過程中發生故障后，繼電保護會及時進行報警提醒工作人員注意，便于工作人員結合設備運行情況和故障現象判斷與維修。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，爭取在最短時間內盡快恢復電力系統的運作[1]。

二、基本要求與保護體系結構

（一）基本要求

繼電保護裝置在水電站的整體電力系統運行中作為重要基礎保障，需要在實際作用中具有速動性和靈敏性等特點，才能夠有效發揮出實際作用效果。速動性特點，可以在出現故障問題時快速啟動繼電保護裝置，在一定時間內快速進行切斷反應，高度符合繼電器跳閘時間的設定范圍，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過程中具有良好靈敏程度，在出現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的運行的情況。可靠性特點，則是在裝置進行運作過程中起到明顯保護效果，有效防止出現誤發問題影響到整體電力系統的實際運作，通過簡化保護裝置的整體布設以提高實際安全性和可靠程度[2]。

（二）保護體系結構

在水電站中所形成的繼電保護裝置是非常重要的基礎設備，通過分層分布式結構進行合理設置，是一種數字保護裝置的二次設備。在整體結構的組成方面，通過斷路器和保護設備以及二次系統進行有效結合，形成了整體較為復雜的繼電保護系統。比如在保護體系結構中，由直流電源、交流電源及監控系統等多種設備進行組合，通過保護屏的形式起到保護和監控作用，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情況與涉及范圍錯綜復雜，因此在多處環節中容易受到多種因素影響造成干擾故障，隨時可能會在設備出現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的安全運作效果明顯降低。比如，在基礎設施的建設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，開關方面和內部端子線也易出現互相混合等問題現象。除此之外，可能會受到二次線路的設計接線面影響和內部環境影響，在出現接線盒材質和端子材質的質量做工不佳，以及內部導線受潮發熱等情況下，導致在實際絕緣性方面出現明顯降低，并在系統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中出現大量干擾信號，導致整體電路系統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

在受到科技技術推廣與社會經濟發展的影響下，為保證電力能源的持續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勢，但也存在部分硬件缺點易形成隱患問題。比如在內部模塊中，容易在發生接觸時影響到穩定效果，長期帶電模塊可能會出現電壓不穩定現象。另外在主板和模塊發生接觸時，隨時可能會出現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）內部二次回路的排查方法

首先應在二次回路的布設方面進行有效控制，通過對設計單位的圖紙方案進行嚴格審核，確認CT 和PT 回路等設計的合理性和安全性，在與設計單位進行溝通確認時，應結合國家相應標準確認實際規劃原理和連接方式，在確認過程中，應重視接地點的設置情況與接線端子的連接情況等重要環節，必須嚴格按照相應設計原則和保護原則進行審核。在選擇接入開關時應根據施工圖紙的設計確認位置觸點的準確性，在確定內部線路的接線情況符合相關規定，并在虛接情況和接地點科學有效的情況下完成接入任務。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

在二次回路所出現的故障現象中，可能會由于檢查工作出現高壓進入繼電保護裝置，從而出現電子元件受到損壞的故障現象，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節，對繼電器檢驗起到保護效果。在水電站進行運作時，由于受到外部環境條件的濕度影響，接線絕緣性方面出現明顯下降，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，需要按照規定確認操作部位，將裝置內部的端子進行拆解，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部干擾，目前在微機保護裝置的設計工作中通過在內部接線質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影響。在微機保護裝置運作時，通過自動檢測技術和閉鎖裝置等措施可以起到良好預防效果，在出現干擾信號時盡量減少所產生的影響。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據判斷系統運行效果。在保護裝置所受到的外部干擾方面，需要根據設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備以及提高機箱屏蔽作用的方式，在有效控制相關元件的布設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故障

首先要在環境條件方面進行有效控制和適當調整，才能保證危機保護裝置的實際運行情況和安全性。如果環境條件中出現高溫和潮濕等情況時，極易導致電子元件出現快速氧化現象形成故障問題。技術人員在微機保護裝置的運行環境布置中，應根據周邊環境條件采取相應措施，盡量避免出現大量粉塵及溫度、濕度等影響設備正常運作的誘因。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，一旦發現出現電路板變色或元件松動變形的現象時，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備的檢查工作中，需結合前次檢查數據作為分析依據，分析其中出現的偏差問題和其中原因制定相應處理方案。在相關備件的儲備方面也要得到有效重視，爭取在出現問題情況后可快速調用備用部件完成更換工作，減少系統停滯時間。

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、相關制度落實不到位等問題情況頻繁出現，在前期安裝建設及后期維護工作的開展方面都未嚴謹到位，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，并嚴格控制工作內容，尤其是在元件采購及設備安裝調試等多項重要環節，要對工作人員的專業能力和責任意識方面提出實際要求，力求在繼電保護的穩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中可能存在的誤動或拒動等故障現象，在技術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概率，真正起到風險防范效果。

（三）提高技術人員專業能力

在過往所出現的安全問題中，由于技術人員需參與并操作保護裝置中的重要環節，因此在前期采購和后期調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，在專業人員的職業素養和專業能力方面，都應進行嚴格重視和深入培養，可增加專業技術培養機會和交流學習機會，提升機電保護人員的專業能力素養和工作經驗，促使工作人員形成高標準作業意識，對系統安全運行開展專業維管工作。

（四）升級軟硬件系統

隨著科學技術的進步推廣和廣泛應用，計算機技術已經在各個行業的發展過程中得到結合，尤其是在各個軟件系統以及多種硬件設備的支持下，能夠促使各行業得到進一步優化發展。而繼電保護裝置的多種功能也主要依靠計算機技術完成保護工作，所以在提升繼電保護系統的安全性方面，可通過提升計算機系統的軟件質量與硬件設備質量，最大限度提升裝置運行能力和系統管控效果，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原因及干擾情況，針對保護裝置的系統和硬件設備進行更新調整，提升專業人員的工作能力，在對整體系統開展良好維護的同時，進一步提升的電力能源供應能力。