提高火電廠繼電保護運行可靠性的措施

蔣炳琦

（國能錦界能源有限責任公司，陜西 神木 719319）

0 引言

當前中國社會發展對于電力需求越來越大，火力發電作為國內電力供應的重要方式，承擔著為社會提供穩定優質電力資源的重任?；痣姀S設備眾多，在正常運行過程中，如果有系統元件出現故障而不能及時采取相應保護動作的話，就有可能引發更大的故障。作為火電廠中重要的組成部分之一，繼電保護裝置能夠在系統設備元件出現故障時，將跳閘指令傳到故障點附近的斷路器中，降低因為故障給元件設備帶來損壞的風險。同時，設備的故障情況會通過相應的技術及時傳向控制中心，讓相關技術人員能及時處理故障，確保系統安全運行。在實際的運行中，由于火電廠運行環境復雜，影響繼電保護正常運行的因素較多，會導致繼電保護出現錯誤動作，從而影響發電系統的穩定運行。因此，做好火電廠繼電保護運行工作，對于降低火電廠生產成本，提高經濟效益，保障電力供應具有重要的意義。

1 火電廠繼電保護的主要種類

1.1 發電機繼電保護

發電機繼電保護主要有差動保護、定子接地以及失磁保護3種[1]。差動保護是發電機運行過程中，差動電流異常時會報警并切斷電源。差動保護可以分為縱聯差動和平行橫聯差動兩種，縱聯差動保護的保護靈敏度高，而且保護范圍也比較穩定，平行線橫聯差動運行簡單，系統振蕩也不影響其保護功能，但是需要加裝后備保護。定子接地保護按照發電機中性點接地方式不同分為完全接地、零序電流定子接地保護。發電機因為接地方式的不同，產生的故障也不一樣，因此要按照實際接地方式選擇相應的保護方式。失磁保護是為防止發電機轉子繞組故障、自動滅磁開關誤跳閘等引起的發電機勵磁突然全部或部分消失，而采取的保護[2]。在實際應用中，當發電機失磁后，如果未對系統造成嚴重威脅，失磁保護只發出信號，并允許發電機短時內失磁運行；如果對系統或發電機本身有嚴重威脅，失磁保護會立即切斷發電機。

1.2 變壓器繼電保護

變壓器繼電保護要求可靠、快速以及靈敏，常用的保護方式主要有差動、中性點間隙過流以及主變壓器瓦斯保護[3]?；痣姀S的發電機組通常都配有主變壓器來進行差動保護，一般選擇三側電流差動。中性點間隙過流保護過程中，間隙過流保護和主變壓器的零序過流保護可獨立連接電流互感器，也可共用電流互感器。主變壓器瓦斯保護主要對變壓器匝間及層間短路、鐵芯等故障進行保護，具有靈敏度高、反應迅速的特點。變壓器內部發生較大故障時，會產生瓦斯氣體，在氣體的作用下，變壓器油箱內壓力快速增加，通過擋板作用讓斷路器跳閘，與變壓器連接的電源也會隨之被切斷，防止釀成大的事故。

1.3 發電機-變壓器繼電保護

發電機-變壓器繼電保護主要有過勵磁保護和組縱差保護。在實際中，不是每次過勵磁故障都會損壞發電機或變壓器中的設備，但反復過勵磁會影響設備的使用壽命，尤其是反復過勵磁會導致鐵芯工作磁密升高，增加鐵芯的鐵損，鐵芯溫度上升。此外，鐵芯周邊的繞組導線也有可能因為溫度的升高出現絕緣損壞的情況。過勵磁保護主要防止過勵磁現象損壞變壓器、發電機的鐵芯。組縱差保護中，發電機與變壓器的保護措施通常是一致的，這樣既簡化了保護程序，又能保證快速實現保護動作。為避免保護誤動，在實際中需要安裝斷線監視裝置，電流互感器二次回路斷線后，監視裝置就會發出信號，相關人員需要及時將差動保護退出。

2 影響火電廠繼電保護可靠性的主要因素

2.1 裝置選擇、設計不當

火力發電廠的繼電保護裝置，如果在設計、安裝以及調試過程中操作不當，就有可能影響繼電保護的可靠性。通常情況下，火電廠的繼電保護裝置是微機保護的。微機保護中硬件部分的電子元件如果質量不達標，在調試過程中也沒有及時被發現，就有可能影響繼電保護運行的可靠性。另外，電子元件長期運行出現老化也會導致繼電保護裝置運行異常[4]。在具體的設計過程中，如果繼電保護裝置的選型不滿足火力發電廠復雜的運行環境，或者是沒有達到行業的技術標準，采用的裝置性能不穩定或者沒有事先經過運行檢驗，都會讓繼電保護運行存在安全隱患。

2.2 整定計算影響

整定計算要根據保護裝置的型號，在參考保護裝置廠家說明書的基礎上進行計算，只有這樣才能最大程度地保證計算數值準確。在實際運行中，整定計算還要考慮一次設備的特性、機組的運行方式等，要隨著火電機組運行方式的變化以及接口定值、系統參數變化而隨時調整。如果相關人員沒有根據實際運行情況對繼電保護裝置的定值進行校核，就有可能導致繼電保護出現誤動或拒動。

2.3 人為影響

人為因素是影響火電廠繼電保護運行可靠性的重要因素之一。在火電廠的繼電保護運行過程中，由于相關技術人員安裝、調試繼電保護設備不當，影響設備運行安全[5]。通常情況下，經常出現二次回路的線路連接錯誤，調試過程沒有嚴格按照規定進行，從而影響繼電保護運行。比如，兩臺機組轉接時，如果工作人員誤拆主變壓器的電壓線，就會造成主變壓器的保護中性點發生偏移，引起過激磁保護跳閘。在日常的檢修維護過程中，由于相關人員操作失誤或操作過程不注意細節，導致一些小的缺陷可能引發事故。比如，工作人員誤將采樣電流加入到啟備變保護裝置中，導致啟備變差動保護工作，開關跳閘。此外，檢修過程中未按規定的檢修標準進行檢修，出現檢修項目遺漏或檢修超期的情況也會影響繼電保護運行。比如，B級檢修后工作人員未經電氣主管同意擅自更改現場接線，或者機組改造時勵磁機小室門長時間開啟，導致灰塵進入，引起設備擊穿放電等。

2.4 干擾因素

在火電廠的運行環境中，繼電保護裝置遇到的干擾問題比較嚴重。這些干擾具有頻率高、持續時間短等特點，既有外部的干擾也有內部的干擾。外部干擾主要是其它設備的電磁波輻射產生的強磁場，或者是電源的諧波干擾等。內部干擾主要是電容耦合和回路互感導致多點接地引起的干擾。按照不同的干擾形式來劃分，可以分為差模干擾和共模干擾[6]。在實際應用中，共模干擾對微機保護裝置的影響較大，是導致其非正常工作或零部件損壞的主要因素之一。為了消除共模干擾，常采用雙層屏蔽、二次系統接地等技術。

2.5 其它因素

影響火電廠繼電保護運行可靠性的其它因素主要是雷電、電源以及靜電因素。發生雷電侵襲的幾率不大，但是對設備的危害卻很大。在雷雨天氣情況下，如果電力系統中的避雷裝置沒有起到相應作用，就有可能出現高頻電流，在高頻電流的影響下，變電站暫態電位會相應升高，繼電保護裝置會發生誤動。直流電源對繼電保護裝置的影響比較大，當火電廠發生直流接地故障時，雖然抗干擾電容在較短時間內能恢復電流，但即便是短暫的故障也會導致電源中斷，從而影響繼電保護裝置的穩定性。靜電也是影響繼電保護穩定性的因素之一，工作人員在高壓電環境中長期工作，衣服上會帶靜電，在接觸繼電保護裝置時靜電就會影響其正常運行，甚至有可能產生放電現象，導致繼電保護裝置誤動作。

3 火電廠繼電保護運行可靠性的提升策略

3.1 做好繼電保護裝置安裝驗收工作

驗收工作是影響繼電保護運行可靠性的關鍵，做好驗收工作能大大減少繼電保護裝置運行過程中的故障發生率[7]。相關工作人員在繼電保護裝置安裝調試以后要進行驗收，驗收完成后將驗收報告單提交給火電廠?；痣姀S要組織相關的人員進行驗收，為保證驗收過程無遺漏項目，可以將運行、檢修等部門的技術人員組織起來參與驗收過程。驗收人員要對在實際運行過程中易出現故障的部位進行著重檢查，重點部位的一些零部件需要進行拆卸后檢查、測試，待全部項目驗收無誤后，再將拆卸的零部件、壓板等恢復。所有工作完成之后，需要對現場進行徹底清掃，最后由項目負責人簽字。

3.2 加強繼電保護裝置的巡檢工作

在檢修過程中，做細巡查檢修工作可以最大限度地排除繼電保護裝置及二次回路中的安全隱患。根據設備運行數據分析其狀態是否正常，出現運行異常的要及時查找故障源，綜合運用元件拆除、參數比較等方法，確?？焖倥懦收稀６ㄆ谇謇碓O備元件上的灰塵，借助清掃工具徹底清掃；緊固螺栓，防止螺栓松動導致接觸不良；重點檢查開關與壓板位置、熔斷器接觸情況、各回路的接線有無松動情況、繼電器接點是否良好，以及帶電觸點狀態等。要配置一定量的易磨損、易損壞備用件，出現零部件磨損后及時更換，縮短故障排除時間。在C級檢修中，重點檢查接線部位、零部件絕緣部位等；B級檢修除進行接線、絕緣等部位的檢查外，還要進行開入量檢查、模擬量通道檢查、部分定值校驗等；C級檢修需要在常規檢修的基礎上，進行全部保護邏輯及定值校驗。建立完善的設備檢修臺賬，記錄設備的維修狀況、更換的部件名稱、檢修的時間以及設備日常的養護內容等，為后續的維護檢修提供參考。

3.3 加強相關人員的技術培訓

火電廠繼電保護運行中，操作規程中只有部分的特殊情況處理技術，對于突發情況的處理，大部分需要工作人員依靠自身專業和工作經驗來解決?；痣姀S要加強對運行、檢修人員的培訓，根據不同水平的技術人員進行針對性的培訓，尤其是要加強繼電保護運行中常見故障排除流程及技術的培訓，確保繼電保護的投運、退出準確。比如，關于繼電保護的原理、二次回路檢修事項、繼電保護投入與退出流程、二次回路變更流程，整定值或回路保護有關注意事項，應在哪些情況下及時退出繼電保護，保護主設備改造后的試驗流程等。加強繼電保護裝置安裝、調試標準的培訓，讓技術人員嚴格按照規程要求進行操作，確保保護裝置安裝可靠，調試合格，運行穩定。通過針對性的培訓，讓運行人員熟悉本崗位的基本規范和制度，熟悉設備及系統的特性和運行原理，熟悉操作規程，能正確地分析設備的運行狀況，及時發現設備故障，并學會簡單的故障排除技術。對于檢修人員來說，通過培訓后能熟悉本崗位的規章制度，熟悉設備的檢修流程和工藝，掌握設備檢修質量標準，能熟練地進行常見故障排除工作，能繪制簡單的加工圖等。

3.4 加強繼電保護管理

加強管理是確保火電廠繼電保護穩定運行的重要措施。因此，火電廠要加強繼電保護的管理工作，從制度管理入手，明確部門及個人的工作職責，提升工作人員的安全意識，做到安全運行、安全檢修[8]。制定完善的繼電保護管理制度，包括繼電保護定值管理、繼電保護安全措施票管理、定期校驗管理、巡回檢查管理、檢修管理、技術考核管理，以及相關部門的崗位責任制度管理等。通過制度管理，明確不同部門的職責，完善工作流程，確保繼電保護運行及檢修工作標準化、高效化。將繼電保護安全管理工作落實到部門及個人，不論是管理人員還是技術操作人員，都要有高度的安全意識，將安全意識貫徹到具體的工作過程中。完善監督管理體系，火電廠需要根據生產實際建立監督管理部門，利用專業技術過硬、生產管理經驗豐富的人員，對繼電保護裝置安裝、調試以及檢修維護等工作進行監督，確保各項工作嚴格按照生產標準進行，符合運行要求。

4 結束語

繼電保護裝置是影響火電廠電力系統設備安全運行的重要設備，能對電氣設備的非運行狀態及時做出反應，并快速切除故障設備，防止釀成更大事故。但是在繼電保護裝置運行中，也會由于多種因素導致繼電保護出現拒動、誤動等情況，影響火電機組的安全運行。因此，火電廠要做好繼電保護工作，從裝置的安裝、調試到運行、檢修等各個環節都要嚴格按照操作規程進行，降低繼電保護拒動、誤動的發生率，確保電氣設備安全運行。