水电厂继电保护装置的影响因素及改进研究

赖金海 张静

【摘要】水电厂的发电原理就是利用河流冲击而下的压力或者流速冲击水轮机，将水的势能和动能转化成为机械能，最后再完成机械能和电能之间的转化。目前，水电厂在电力系统中扮演着重要的角色，直接影响到调峰调频的工作和电力系统的安全运行。研究水电厂继电保护装置的影响因素，并加以改进，把握继电保护发展趋势对继电保护工作具有十分重要的意义。

【关键词】水电厂；继电保护装置；影响因素；改进

1.继电保护常见的问题分析

现代电网结构比较复杂，这给继电保护工作带来了许多新的难题。近年来继电保护系统在通信和信息处理技术的发展和支撑下，通过采用双重化配置带通道的电流差动和方向比较原理的保护装置，保护动作可靠性得到了提升，但随着分布式能源大量接入对继电保护装置系统的可靠性要求越来越高，继电保护装置将面临更多的挑战：第一，当前继电保护结构仍是一种刚性结构，均要预先对其联接方式、保护的对象以及适应的网络条件进行设定，自适应能力较弱。第二，继电保护系统故障（包括隐藏的故障）带来的风险依然存在。现有继电保护虽然能够对继电保护装置中的元件失效进行在线自诊断，但尚不能进行继电保护装置故障的自动转移或者功能恢复。当继电保护装置自检到某个元器件或者芯片故障时，只能选择报警，而不能寻找替代元件或者达到自愈和功能恢复。在当前水电厂继电保护装置采用双重化配置的情况下，虽然一套保护装置故障不必馬上停运一次设备，但保护系统的整体可靠性仍不能得到较好的满足。

2.水电厂继电保护装置存在的故障信息汇总

2.1 水电厂发电机组故障和不正常运行状态及其保护

发电机组故障，是导致电力系统运行故障的重要原因，但是发电机组结构复杂，尤其是现代的大中型发电机的单机容量大，对系统影响大，损坏后的修复工作复杂且工期长，所以对继电保护提出了更高的要求。针对发电机的故障和不正常工作状态，应装设性能完善的继电保护装置。发电机不正常运行方式的保护主要有：定子绕组过负荷保护，转子绕组过负荷保护，发电机过电压保护，发电机过激磁保护，发电机误上电保护，逆功率保护，失磁保护，发电机非全相运行保护等等。

2.2 电力变压器的故障及异常运行方式

若以故障点的位置对故障进行分类，有油箱内的故障和油箱外的故障。变压器的异常运行也会危及变压器的安全，如果不能及时发现及处理，会造成变压器故障，严重时将损坏变压器。因此为了可靠的保护变压器，除了配置差动保护和重瓦斯保护等主保护，还要配置后备保护，比如对外部相间短路引起的变压器过流，应装设下列保护作为后备保护。保护动作后应带时限动作于跳闸。

①过流保护：降压变压器，保护整定时应考虑事故时可能出现的过负荷。

②复合电压闭锁过电流保护：升压变压器、联络变压器、过电流保护灵敏度不足的降压变压器。

③阻抗保护：当采用复合电压闭锁过电流保护及负序电流和单相式低压起动的过电流保护不能满足灵敏性和选择性要求时。

3.影响电力系统继电保护装置发生事故的原因

3.1 本身设备的原因

继电保护装置主要是对电力系统进行监督和预警，其主要设备包括数据采集系统、微机装置的保护以及相关的管理装置，这些装置构成了正常工作的保护系统。继电保护装置设备会影响到其正常工作的有2种情况： 其一数据采集系统。电力系统工作时，会产生一系列电气物理参数，数据采集系统负责对这些参数进行收集，同时转化成微机系统能够识别的代码，传给微机系统，如果数据采集系统发生了异常，收集的参数或者转化过程出现错误，就会影响到继电保护装置的正常运行； 其二设备电压的异常。继电保护装置中具有检无压和检同期线路，当主变低压侧出现2个分支时，要同时考虑到两个分支的电压问题，确保大电源侧投检无压，小电源侧投检同期。此外，继电保护装置要有自备充电保护，保证继电保护装置能够整体充电，这样才能正常的运。

3.2 外在影响因素

常见的对继电保护装置有较大影响的自然因素有雷击、静电、辐射和高频。继电保护装置与地网的接线具有高抗性，如果继电保护装置遭受雷击，就会产生高频电流，如果电流过大，也可能烧毁电路。天气干燥时，工作人员身上会带有静电，尤其是穿绝缘靴工作时，静电会长时间停留在工作人员身上，当工作人员接触到设备时，静电会影响到继电保护装置的正常运行。水电厂的电力系统中会出现很多移动通信设备，这样在设备工作时，就会产生辐射，辐射在电力系统中会产生磁场和电场，磁场和电场很容易和周围的电设备产生电流，导致继电保护装置的错误预警。最后水电厂的电力系统也会受到高频的影响，高频经过一系列的作用，影响到几点保护装置的正常运行。人为因素主要是由于操作人员的专业知识不够或者是缺乏专业技能，不能够有效地掌握继电保护装置的操作，还有，当设备出现异常，不能及时地做出正确的应对，以及对相关的参数不能清晰地理解，导致继电保护装置的使用达不到预期的效果。

此外，由于水电厂很多电力系统的员工工作年限较长，积累了丰富的经验，在实际的操作中，应对突发状况的能力强，但很容易犯经验主义的错误，从而造成对故障的误判。目前，很多水电厂的电力系统都实现了自动化控制，大大降低了人力作业，这就会降低工作人员的注意力，在工作人员的操作管理中，态度不够认真，忽视正常的工作流程，造成疏忽，导致工作的失误，影响到继电保护装置的正常运作 。

4.对继电保护装置改进的措施

4.1 加大资金和技术的投入，提高继电保护装置的科技含量

继电保护装置的配置对技术含量的要求较高，需要及时的更换和检测，这样才能保证其正常的运行，但更换和更新相关的设备，需要大量的资金，这就需要政府加大投入。关注设备的及时更换和维护的同时，要重视继电保护装置的技术创新，把先进的科学技术运用到电力技术上，注重研究和引进，加大技术的投入和人才的教育，为电力事业的发展储备人才，提高电力系统的科技含量，实现电力事业的持续发展。

4.2 加强对继电保护装置的检查

继电保护装置工作自动化，系统化越来越强，因此作业时间比较长，就会增加设备的损耗，降低设备的使用寿命，因此，要做到对继电保护装置的有效检查，工作落实到继电保护的各个环节，尤其要注意设备的细小、精密部位。例继电保护装置的接地的影响很大，对接地有关的事项也要做到实际有效的检查。定期对继电保护装置进行检查，及时更新技术，更换设备零件。制定检查制度，切实的执行，做到对设备的有效管理，使继电保护装置能够正常的运行工作，降低设备零部件出现故障的机率，对经常超负荷工作的部件及时的更换，做到防患于未然。对检测工作者要加强专业教育和培养，使其达到合格的技术水准，养成强烈的安全意识，做到高度负责，严格按照程序工作。

4.3 提高继电保护装置的抗干扰能力

继电保护装置容易受到外界各种的干扰，尤其是雷击、辐射、静电和高频等的干扰，加大对继电保护装置地网接入等相关设备的研究开发，增强其抗突发情况致使的电流增加导致继电保护装置的误判，引进相近的技术，增强继电保护装置的抗干扰能力，降低外部干扰造成的事故。

参考文献

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