火力發(fā)電廠繼電保護(hù)可靠性的影響因素探析

王志誠(chéng)

(大唐渭河熱電廠,陜西咸陽(yáng) 712038)

火力發(fā)電廠繼電保護(hù)可靠性的影響因素探析

王志誠(chéng)

(大唐渭河熱電廠,陜西咸陽(yáng) 712038)

基于火力發(fā)電廠裝置的重要性和特殊性,預(yù)防火力發(fā)電廠電力事故的繼電保護(hù)裝置尤為重要。本文主要介紹了火力發(fā)電廠繼電保護(hù)裝置設(shè)置的基本任務(wù)、目的以及所具有的工作特點(diǎn),并針對(duì)火力發(fā)電廠內(nèi)繼電保護(hù)抗干擾問(wèn)題進(jìn)行了分析探討。

火力發(fā)電廠 繼電保護(hù) 干擾因素 可靠性

電力系統(tǒng)的安全性能是關(guān)乎社會(huì)發(fā)展與穩(wěn)定的重要因素，火力發(fā)電廠如果出現(xiàn)異常的運(yùn)行狀態(tài)不及時(shí)處理的話，將會(huì)進(jìn)一步演變?yōu)殡娏收?，?huì)引起一系列的重大事故，甚至?xí)斐扇藛T的傷亡以及電力設(shè)備的重大損壞。因此為了保障電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，防止一系列電力事故的再次發(fā)生，必須將火力發(fā)電廠內(nèi)的每一個(gè)電氣相關(guān)設(shè)備上全部安裝繼電保護(hù)裝置，從問(wèn)題產(chǎn)生根源抓起，根據(jù)電力系統(tǒng)發(fā)生故障或異常運(yùn)行的情況，動(dòng)作于斷路器跳閘或發(fā)出信號(hào)。因繼電保護(hù)裝置具有強(qiáng)的選擇性、速動(dòng)性和靈敏性導(dǎo)致其在工作的同時(shí)會(huì)受環(huán)境、溫度、輻射以及一系列人為因素干擾而使其性能受到破壞，從而影響火力發(fā)電廠的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

1 火力發(fā)電廠繼電保護(hù)綜合概述

1.1 火力發(fā)電廠繼電保護(hù)的重要性

火力發(fā)電廠的繼電保護(hù)裝置主要是指能反應(yīng)電力系統(tǒng)中電氣元件發(fā)生故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)，并動(dòng)作于斷路器跳閘或發(fā)出信號(hào)幫助火力發(fā)電廠及時(shí)處理各種故障或異常的一種自動(dòng)裝置?；鹆Πl(fā)電廠雖然配備了繼電保護(hù)裝置，但是火力發(fā)電廠繼電保護(hù)裝置常會(huì)受到多種因素的干擾而導(dǎo)致繼電保護(hù)功能的受損。例如：常會(huì)受到自然災(zāi)害(如雷擊、風(fēng)災(zāi)等)和人為因素(如誤操作、設(shè)備制造上的缺陷以及設(shè)備檢修質(zhì)量不合格等)的影響，會(huì)對(duì)整個(gè)發(fā)電廠的正常運(yùn)行產(chǎn)生各種形式的干擾，造成電力系統(tǒng)發(fā)生故障或不正常運(yùn)行，在很大程度上會(huì)降低系統(tǒng)電壓，破壞整個(gè)發(fā)電廠運(yùn)行的穩(wěn)定性和系統(tǒng)安全，造成人員傷亡及設(shè)備損壞，所以在火力發(fā)電廠中使用繼電保護(hù)裝置是十分必要的。

1.2 火力發(fā)電廠繼電保護(hù)的基本任務(wù)

(1)當(dāng)火力發(fā)電廠電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，繼電保護(hù)裝置能自動(dòng)、迅速、有選擇性地將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，使故障元件免于繼續(xù)遭到破壞，保證其他無(wú)故障部分迅速恢復(fù)正常運(yùn)行，以最大限度地減少對(duì)電力元件本身的損壞，降低對(duì)電力系統(tǒng)安全供電的影響。(2)反應(yīng)火力發(fā)電廠電氣設(shè)備的不正常工作情況，并根據(jù)不正常工作情況和設(shè)備運(yùn)行維護(hù)條件的不同發(fā)出信號(hào)，以便值班人員進(jìn)行處理，或由裝置自動(dòng)地進(jìn)行調(diào)整，或?qū)⒛切├^續(xù)運(yùn)行而會(huì)引起事故的電氣設(shè)備予以切除。

1.3 火力發(fā)電廠繼電保護(hù)的目的

火力發(fā)電廠電力系統(tǒng)短路故障總是伴隨著很大的短路電流，同時(shí)系統(tǒng)電壓大大降低，電力系統(tǒng)一旦故障將會(huì)產(chǎn)生如下后果：(1)短路點(diǎn)的電弧將故障的電氣設(shè)備燒壞；(2)短路電流通過(guò)故障設(shè)備和非故障設(shè)備時(shí)發(fā)熱并產(chǎn)生電動(dòng)力，使電氣設(shè)備絕緣性能和機(jī)械性能損壞，從而縮短設(shè)備的使用壽命；(3)電壓下降，使大量電能用戶的正常工作遭受破壞，影響產(chǎn)品質(zhì)量；(4)電壓下降可能導(dǎo)致電力系統(tǒng)各個(gè)發(fā)電廠之間并列運(yùn)行的穩(wěn)定性遭受破壞，引起系統(tǒng)振蕩，甚至使整個(gè)系統(tǒng)瓦解。長(zhǎng)時(shí)間的過(guò)負(fù)荷會(huì)使電氣元件的載流部分和絕緣材料溫度過(guò)高，加速設(shè)備的絕緣老化，甚至損壞設(shè)備?；鹆Πl(fā)電廠繼電保護(hù)是對(duì)所保護(hù)的對(duì)象進(jìn)行保護(hù)和監(jiān)控，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)異常或故障時(shí)，根據(jù)設(shè)定好的邏輯條件或判決條件延時(shí)動(dòng)作于報(bào)警或跳閘，有效預(yù)防事故的發(fā)生和縮小事故影響范圍，保證電能質(zhì)量和供電可靠性，這是繼電保護(hù)最根本的目的。

1.4 火力發(fā)電廠繼電保護(hù)裝置的工作特點(diǎn)

(1)選擇性。繼電保護(hù)裝置可以有選擇的將故障設(shè)備在電力系統(tǒng)中切除，減少停電范圍并保障電力系統(tǒng)中非故障設(shè)備的繼續(xù)運(yùn)行。(2)速動(dòng)性。繼電保護(hù)裝置在緊急情況下可以較快的切除電力故障設(shè)備，盡快恢復(fù)電力系統(tǒng)的電壓，防止事故擴(kuò)張而對(duì)電力系統(tǒng)造成更大的影響。(3)靈敏性。繼電保護(hù)裝置對(duì)故障的認(rèn)知、短路形式的判斷以及故障反應(yīng)能力具有準(zhǔn)確的判斷能力，可以敏銳的滿足保護(hù)裝置的需求。(4)可靠性?？煽啃允菍?duì)繼電保護(hù)最根本的要求，是指在該保護(hù)裝置規(guī)定的保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生了它應(yīng)該動(dòng)作的故障時(shí)，它不應(yīng)該拒絕動(dòng)作，而在任何其他該保護(hù)裝置不應(yīng)該動(dòng)作的情況下，則不應(yīng)該誤動(dòng)作。

2 火力發(fā)電廠繼電保護(hù)可靠性的干擾因素分析

雖然繼電保護(hù)裝置在火力發(fā)電廠的安全運(yùn)行中發(fā)揮了關(guān)鍵性的保護(hù)預(yù)警作用，可以有效而及時(shí)的監(jiān)測(cè)設(shè)備異常狀態(tài)，自行切斷緊急故障設(shè)備。但是實(shí)際上火力發(fā)電廠的繼電保護(hù)仍會(huì)受到多種因素的干擾，從而造成了繼電保護(hù)裝置性能的減弱，這將不利于火力發(fā)電廠的安全穩(wěn)定運(yùn)行。以下對(duì)繼電保護(hù)的可靠性干擾因素進(jìn)行分析：

2.1 自然因素方面

(1)雷擊干擾。自然的雷擊多種多樣，對(duì)火力發(fā)電廠的設(shè)備破壞性較大，包括直擊雷、球形雷、感應(yīng)雷等。因?yàn)榛鹆Πl(fā)電廠的地網(wǎng)為高阻抗性能，其接地元件、避雷器受雷擊時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一定的高頻電流使變電站地網(wǎng)的暫態(tài)電位迅速升高。在此高阻雷擊干擾下，火力發(fā)電廠的繼電保護(hù)裝置會(huì)頻繁的誤動(dòng)作，降低了繼電保護(hù)裝置的穩(wěn)定性。(2)高頻干擾?；鹆Πl(fā)電廠的兩個(gè)設(shè)備之間會(huì)由于隔離開關(guān)的動(dòng)作時(shí)間過(guò)長(zhǎng)或者速度過(guò)慢而產(chǎn)生電弧閃絡(luò)，并形成高頻電流和電壓。高頻狀態(tài)的頻繁發(fā)生會(huì)在電力設(shè)備附近產(chǎn)生較強(qiáng)烈的電場(chǎng)和磁場(chǎng)，導(dǎo)致二次回路、二次設(shè)備的運(yùn)行狀況發(fā)生異常，當(dāng)干擾強(qiáng)度超出裝置測(cè)量、邏輯元件承受的范圍時(shí)，便會(huì)使繼電保護(hù)裝置動(dòng)作異常，從而干擾了火力發(fā)電廠繼電保護(hù)裝置的正常運(yùn)行。(3)輻射干擾?；鹆Πl(fā)電廠內(nèi)部設(shè)置了較多的移動(dòng)通信設(shè)備，其在使用時(shí)會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)輻射電場(chǎng)和磁場(chǎng)，會(huì)對(duì)繼電保護(hù)形成一定的干擾。比如，變化的磁場(chǎng)會(huì)耦合到電子回路中產(chǎn)生高頻電壓，也就是假故障信號(hào)，干擾繼電保護(hù)裝置的正常運(yùn)行，影響其對(duì)電氣設(shè)備的保護(hù)功能。(4)靜電因素。靜電因素對(duì)繼電保護(hù)造成的干擾主要來(lái)源于工作人員的衣物。若技術(shù)人員長(zhǎng)時(shí)間處于高電壓環(huán)境中工作，其衣物上就會(huì)留有高電壓電荷，當(dāng)工作人員進(jìn)入發(fā)電廠接觸繼電保護(hù)裝置時(shí)便會(huì)產(chǎn)生放電現(xiàn)象，對(duì)繼電保護(hù)裝置中的電子元器件造成損壞，從而影響其對(duì)設(shè)備的保護(hù)效果。

2.2 人為因素方面

(1)人員專業(yè)知識(shí)方面。在實(shí)際工作中，運(yùn)行維護(hù)人員因?yàn)槿狈ο嚓P(guān)電力專業(yè)知識(shí)，實(shí)踐操作功底不強(qiáng)從而導(dǎo)致了其對(duì)繼電保護(hù)裝置的誤操作。在對(duì)繼電保護(hù)裝置的操作過(guò)程中，操作人員沒有認(rèn)真學(xué)習(xí)繼電保護(hù)的相關(guān)原理，沒有仔細(xì)閱讀相關(guān)繼電保護(hù)的圖紙，對(duì)相關(guān)的繼電保護(hù)裝置性能不熟悉從而不能確保繼電保護(hù)裝置可靠運(yùn)行。(2)硬件設(shè)備方面。火力發(fā)電廠的資金需求比較大，而且大部分設(shè)備成本較大客觀上導(dǎo)致資金緊張。所以，電力系統(tǒng)中的電力設(shè)備發(fā)生損壞后，因?yàn)闆]有及時(shí)進(jìn)行相關(guān)的維修改造、配件工具和資金供給，導(dǎo)致當(dāng)前的火力發(fā)電廠不能及時(shí)完善對(duì)繼電保護(hù)裝置的升級(jí)改造工作，這也就為火力發(fā)電廠供電的安全性埋下了一定隱患。(3)軟件支持方面。硬件的正常運(yùn)行需要有完備的軟件技術(shù)支持和規(guī)章制度監(jiān)督，但目前火力發(fā)電廠或多或少仍存在此方面的問(wèn)題。雖然也制定了一系列的規(guī)章制度，但是因?yàn)榫唧w實(shí)施力度不夠、工作人員的忽視，甚至部分工作人員在操作時(shí)無(wú)視相關(guān)規(guī)程規(guī)定要求盲目操作等等，這些都對(duì)繼電保護(hù)裝置的正常運(yùn)行產(chǎn)生威脅。

3 火力發(fā)電廠繼電保護(hù)可靠性的探析

3.1 監(jiān)測(cè)核心繼電保護(hù)裝置

要定時(shí)和不定期的監(jiān)測(cè)電網(wǎng)中核心電子元器件，針對(duì)電網(wǎng)電氣的狀態(tài)進(jìn)行有效性分析，控制繼電保護(hù)裝置的最大承受電壓和電流。一般而言，電力事故是由核心元件的功能減弱引起的，隨著設(shè)備的老化以及強(qiáng)烈的干擾影響，會(huì)使繼電保護(hù)裝置逐步處于脆弱狀態(tài)，進(jìn)而削弱繼電保護(hù)裝置工作的靈敏性和速動(dòng)性。所以，工作人員要不斷的監(jiān)測(cè)火力發(fā)電廠內(nèi)部各設(shè)備的工作狀態(tài)和性能，并逐一做好預(yù)防準(zhǔn)備工作。

3.2 合理分配電網(wǎng)能源分布

合理分配電網(wǎng)的供電需求，形成資源互補(bǔ)的自愈系電網(wǎng)供給，可以吸收分散電壓并納入到自愈系電網(wǎng)中。通過(guò)分散性的發(fā)電和分布功能，可以在緊急情況下協(xié)調(diào)電廠內(nèi)部電力的輸配系統(tǒng)，解決由于瞬間干擾而引起的電能問(wèn)題。

3.3 優(yōu)化電力網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

改變以往電力設(shè)備中的常開或常關(guān)的網(wǎng)絡(luò)，結(jié)合電網(wǎng)環(huán)形網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)，優(yōu)化電力網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步減少火力發(fā)電廠配電網(wǎng)的設(shè)備損耗，優(yōu)化其運(yùn)營(yíng)的成本；優(yōu)化電力電纜分布，使各饋線的電力設(shè)備分布均勻，以杜絕超負(fù)荷現(xiàn)象；通過(guò)優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)在事故發(fā)生時(shí)借助繼電保護(hù)裝置可以使其自動(dòng)復(fù)原，以增強(qiáng)供電設(shè)備的安全性能。

4 結(jié)語(yǔ)

火力發(fā)電廠是我國(guó)最主要的電能生產(chǎn)基地，繼電保護(hù)設(shè)備也是最為重要的電力系統(tǒng)保護(hù)設(shè)備之一，其可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常狀態(tài)，并自動(dòng)做出切斷、隔離操作，避免發(fā)電廠不必要的損失和對(duì)電能用戶的影響。雖然火力發(fā)電廠的設(shè)備配備了繼電保護(hù)裝置，在一定程度上可以避免輕微事故造成的危害，但是在火力發(fā)電廠運(yùn)行期間繼電保護(hù)裝置往往會(huì)受多種因素的強(qiáng)烈干擾而導(dǎo)致其保護(hù)性能的減弱或喪失。所以針對(duì)繼電保護(hù)裝置所具有的特點(diǎn)，采取措施有效預(yù)防電力系統(tǒng)事故的發(fā)生和異常工況的出現(xiàn)，加強(qiáng)火力發(fā)電廠繼電保護(hù)的可靠性顯得尤為重要。

[1]賀家李,李永麗等.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理[M].北京:中國(guó)電力出版社,2010．

[2]常詠梅,王昌勇.發(fā)電廠繼電保護(hù)可靠性的影響因素探析[J].機(jī)電信息,2012,(27):21．

王志誠(chéng)(1986—),男,陜西西安人,本科,助理工程師,職業(yè)技能鑒定:繼電保護(hù)高級(jí)工,從事發(fā)電廠電氣二次維護(hù)工作。