發(fā)電廠繼電保護(hù)干擾因素分析及防范對策

李曉文

（山東核電有限公司，山東 煙臺265116）

0 引言

繼電保護(hù)裝置是發(fā)電廠電力系統(tǒng)不可或缺的設(shè)備，在系統(tǒng)發(fā)生突發(fā)事故或運(yùn)行異常時，繼電保護(hù)裝置可以及時檢測并發(fā)出警報，也可以對故障設(shè)備及時進(jìn)行切斷、隔離操作，保證發(fā)電廠運(yùn)行的安全與穩(wěn)定。通過分析發(fā)電廠設(shè)備運(yùn)行記錄，了解到繼電保護(hù)裝置會受到多種干擾因素的影響，從而造成其保護(hù)功能下降。因此，采取有效方法抵制繼電保護(hù)的干擾因素是發(fā)電廠面臨的共同課題。

1 發(fā)電廠繼電保護(hù)的作用、目的與要求

發(fā)電廠繼電保護(hù)的主要功能是及時檢測電力系統(tǒng)的異常狀況并發(fā)出警報，對可能發(fā)生的故障提前進(jìn)行處理。當(dāng)發(fā)電系統(tǒng)發(fā)生故障時，繼電保護(hù)設(shè)備可以及時地切斷和隔離故障源，以保證電力系統(tǒng)其他設(shè)備的安全，減少損失。對于繼電保護(hù)我們應(yīng)該全面分析，具體了解繼電保護(hù)裝置的作用、目的與要求，保證其工作在最佳狀態(tài)。

1．1 繼電保護(hù)的作用

目前，我國發(fā)電廠主要是火力、風(fēng)力發(fā)電。每一種發(fā)電方式都有其獨(dú)特的電氣設(shè)備。繼電保護(hù)裝置應(yīng)用于電力系統(tǒng)的主要作用有：在電氣設(shè)備故障發(fā)生前感應(yīng)到事故信號，并馬上隔離故障元件，確保其他電力設(shè)備的安全；同時，繼電保護(hù)裝置也可避免長時間停電帶來的不便，使電氣設(shè)備維持在正常狀態(tài)。

1．2 繼電保護(hù)的目的

發(fā)電廠的發(fā)電系統(tǒng)發(fā)生短路故障時，會產(chǎn)生很大的短路電流，并且系統(tǒng)電壓也明顯降低。

（1）電力系統(tǒng)故障導(dǎo)致的短路電流使設(shè)備電壓大大降低，影響用戶的正常生活和生產(chǎn)用電，發(fā)電廠的供電質(zhì)量下降。

（2）電力系統(tǒng)故障造成的短路電流可能會燒壞系統(tǒng)設(shè)備，影響發(fā)電廠的正常生產(chǎn)作業(yè)。

（3）發(fā)電廠系統(tǒng)故障產(chǎn)生的故障電流流經(jīng)非故障設(shè)備時會燒壞絕緣部件，減短設(shè)備使用壽命。

（4）發(fā)電廠電力系統(tǒng)故障導(dǎo)致的電壓下降，會造成電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性降低，使發(fā)電設(shè)備產(chǎn)生振蕩現(xiàn)象，可能會導(dǎo)致整個電力系統(tǒng)崩潰，損壞電力設(shè)備，造成經(jīng)濟(jì)損失。

而安裝繼電保護(hù)裝置的目的正是避免這些后果的產(chǎn)生。

1．3 繼電保護(hù)的要求

繼電保護(hù)裝置可以對電力系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行檢測、報警、隔離、切斷等多項操作。發(fā)電廠在安裝繼電保護(hù)設(shè)備時一定要考慮繼電保護(hù)裝置的動作要求，只有這樣，才能保證其正常發(fā)揮功能。繼電保護(hù)裝置應(yīng)該滿足靈敏性、時效性、穩(wěn)定性和選擇性等要求，具體如下：

1．3．1 靈敏性

靈敏性可以反映繼電保護(hù)裝置的反應(yīng)能力。當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，繼電保護(hù)裝置的反應(yīng)時間越短則靈敏性越好。繼電保護(hù)設(shè)備的靈敏性要求其一定要在規(guī)定的時間內(nèi)診斷出故障的種類、裝置、影響并給出處理策略，從而保證繼電保護(hù)正確動作。例如，發(fā)電廠電力系統(tǒng)在最大運(yùn)行方式下三相短路時繼電保護(hù)動作正常，而在系統(tǒng)最小運(yùn)行狀態(tài)下單相或兩相短路故障時動作也保持正常。

1．3．2 時效性

繼電保護(hù)的時效性是指繼電保護(hù)裝置應(yīng)該以最快的速度切斷故障設(shè)備。電力設(shè)備故障對整個系統(tǒng)的破壞是巨大的，嚴(yán)重時甚至?xí)?dǎo)致整個發(fā)電系統(tǒng)癱瘓，影響正常生產(chǎn)。時效性是繼電保護(hù)的重要要求，要求在系統(tǒng)發(fā)生故障時繼電保護(hù)裝置能夠在第一時間作出檢測、警報、切斷等操作。切斷的速度越快，設(shè)備受到的破壞越小。時效性在特殊情況下更是重中之重。例如，用戶的母線電壓比有效值低、大容量變壓器和發(fā)電機(jī)內(nèi)部故障等。

1．3．3 穩(wěn)定性

穩(wěn)定性是繼電保護(hù)的核心指標(biāo)。繼電保護(hù)的穩(wěn)定性主要包括安全性和可靠性兩大方面。首先是安全性，繼電保護(hù)的每一個動作都必須是安全、準(zhǔn)確的，即在發(fā)電系統(tǒng)無需保護(hù)時不會誤動，從而避免設(shè)備的誤操作。其次是可靠性，繼電保護(hù)設(shè)備的動作必須是可靠的，根據(jù)具體的指令進(jìn)行操作，可靠保護(hù)系統(tǒng)設(shè)備正常運(yùn)行，提高發(fā)電廠設(shè)備執(zhí)行能力。

2 發(fā)電廠繼電保護(hù)的干擾因素

在發(fā)電廠生產(chǎn)期間，繼電保護(hù)起到了關(guān)鍵的保護(hù)作用。繼電保護(hù)裝置不僅可以對故障及時進(jìn)行檢測，而且可以在故障發(fā)生時及時進(jìn)行切斷處理。然而，在實(shí)際生產(chǎn)中，受諸多因素的影響，繼電保護(hù)的能力會有所下降，不利于發(fā)電廠的生產(chǎn)運(yùn)行。

2．1 客觀因素

（1）高頻因素。如果發(fā)電廠設(shè)備隔離開關(guān)動作速度過慢、動作時間過長，在開關(guān)觸點(diǎn)處會產(chǎn)生“電弧閃絡(luò)”，從而形成高頻電流和過電壓等。母線附近會形成強(qiáng)烈的磁場、電場，使二次設(shè)備、二次電路的運(yùn)行發(fā)生異常。如果干擾信號強(qiáng)度比裝置元件可承受的范圍還要大，會使繼電保護(hù)設(shè)備發(fā)生故障，影響發(fā)電廠繼電保護(hù)設(shè)備的正常運(yùn)行。

（2）雷擊因素。雷擊對于繼電保護(hù)設(shè)備的破壞力是比較大的，并且大自然中雷電多種多樣，有球形雷、感應(yīng)雷、直擊雷等。電廠內(nèi)的地網(wǎng)都為高阻抗地網(wǎng)，因此當(dāng)雷電襲擊發(fā)電廠的避雷器、接地元件時，雷擊造成的高頻電流會通過高阻抗地網(wǎng)使地網(wǎng)系統(tǒng)中的暫態(tài)電位升高。這種高阻抗干擾會使發(fā)電廠繼電保護(hù)設(shè)備的誤動作率上升，同時大大降低繼電保護(hù)裝置的穩(wěn)定性和可靠性。

（3）輻射因素。為了進(jìn)一步滿足電能生產(chǎn)的需要，發(fā)電廠的電力系統(tǒng)配備了一部分移動通信設(shè)備。在使用通信設(shè)備的同時，會產(chǎn)生強(qiáng)輻射磁場和電場。強(qiáng)輻射磁場和電場會對繼電保護(hù)造成干擾。如果變化的磁場耦合到了附近弱電子設(shè)備的回路中，回路就會相應(yīng)地感應(yīng)出高頻電壓而產(chǎn)生偽信號源，影響繼電保護(hù)的正常工作。

（4）靜電因素。工作人員的衣物會對繼電保護(hù)產(chǎn)生靜電干擾，如果工作人員長時間處于高壓環(huán)境中進(jìn)行作業(yè)，其衣服上就會有高電壓電荷存在。當(dāng)工作人員進(jìn)入發(fā)電廠與設(shè)備接觸時就會產(chǎn)生放電現(xiàn)象，使繼電保護(hù)裝置遭到破壞，并且擾亂繼電保護(hù)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，影響發(fā)電廠設(shè)備的安全運(yùn)行。

2．2 人為因素

（1）在人員方面，工作人員缺乏相應(yīng)的專業(yè)知識可能造成繼電保護(hù)設(shè)備誤動或不動，這就需要操作人員學(xué)習(xí)掌握繼電保護(hù)的相關(guān)專業(yè)知識并且能夠熟練讀懂圖紙，了解每個元件的安裝位置和功用，保證繼電保護(hù)裝置正常運(yùn)行。

（2）在硬件方面，由于資金的限制，供電系統(tǒng)中一些設(shè)備發(fā)生故障需要維修更換時，會存在工具和配件不足的現(xiàn)象，造成繼電保護(hù)出現(xiàn)的問題得不到及時解決，使供電系統(tǒng)存在安全隱患。

（3）在軟件方面，領(lǐng)導(dǎo)干部對繼電保護(hù)事故不夠重視，具體操作人員在作業(yè)時對各類措施、制度的實(shí)施也大打折扣，也會導(dǎo)致繼電保護(hù)存在安全隱患。

3 發(fā)電廠繼電保護(hù)的有效策略

繼電保護(hù)是保證發(fā)電廠正常運(yùn)轉(zhuǎn)的重要環(huán)節(jié)，工程人員與技術(shù)人員必須要保證繼電保護(hù)裝置安全可靠運(yùn)行?？紤]到繼電保護(hù)干擾因素所帶來的不良影響，相關(guān)人員應(yīng)該重視繼電保護(hù)裝置的管理，防范潛在的干擾因素。抵制發(fā)電廠繼電保護(hù)干擾因素的措施主要包括以下幾個方面：

（1）安排保護(hù)人員。發(fā)電廠應(yīng)該安排相應(yīng)的專業(yè)人員對繼電保護(hù)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測管理，當(dāng)裝置發(fā)生故障時及時進(jìn)行報告和處理。

（2）完善規(guī)章制度。不同的發(fā)電廠生產(chǎn)規(guī)模不一樣，發(fā)電廠應(yīng)該根據(jù)自身特點(diǎn)采用相應(yīng)的繼電保護(hù)方案，制定完善的規(guī)章制度，加強(qiáng)管理。

（3）配電線路保護(hù)。當(dāng)前，我國配網(wǎng)線路以10 k V電壓等級為主，然而10 k V配電線路的結(jié)構(gòu)性差，這就要求技術(shù)人員應(yīng)用規(guī)范的計算方法對繼電保護(hù)參數(shù)進(jìn)行精準(zhǔn)計算。

4 結(jié)語

綜上所述，繼電保護(hù)是發(fā)電廠不可或缺的一部分，繼電保護(hù)系統(tǒng)可以維持電氣設(shè)備的安全可靠運(yùn)行。發(fā)電廠在使用繼電保護(hù)裝置的同時，應(yīng)對干擾繼電保護(hù)的因素進(jìn)行具體分析，然后制定相應(yīng)的解決策略，從而保證發(fā)電廠能夠安全、可靠、穩(wěn)定供電。

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