發(fā)電廠繼電保護及其干擾因素探析

摘要：發(fā)電廠在我國社會發(fā)展中扮演著十分重要的角色。隨著我國社會發(fā)展速度的不斷加快，對發(fā)電廠的要求越來越高，為了進一步適應社會發(fā)展環(huán)境，也為了進一步保證發(fā)電廠的生產安全運行，應當切實加大對繼電保護的研究重視力度。文章對發(fā)電廠繼電保護及其干擾因素進行了探析。

關鍵詞：發(fā)電廠；繼電保護；干擾因素；電能生產基地；電力系統(tǒng) 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM62 文章編號：1009-2374（2016）27-0130-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.27.061

1 概述

發(fā)電廠是我國重要的電能生產基地，而繼電保護設備對發(fā)電廠安全正常運行來說具有十分重要的影響作用，是發(fā)電廠整個電力系統(tǒng)的重要組成部分。繼電保護裝置的應用一方面可以在短時間內檢測出電力系統(tǒng)運行過程中的故障，并及時發(fā)出報警信號，另一方面該裝置的應用在故障發(fā)生時也可以自動對電力故障采取切斷、隔離等必要的處理措施，因此繼電保護裝置的應用極大地提高了電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性及安全性。但是該裝置在實際的應用過程中仍舊會受到諸多干擾因素的影響，使得其對電力系統(tǒng)保護功能降低，因此應當加大對這些干擾因素的研究重視力度，并制定科學合理的解決措施，降低干擾因素對繼電保護裝置的影響?；诖?，本文將對繼電保護及其干擾因素等有關的內容進行探討，并具有針對性地提出解決措施，以供相關從業(yè)者參考。

2 發(fā)電廠繼電保護的作用與要求

繼電保護裝置在電廠中的主要作用就是對電力系統(tǒng)運行過程中發(fā)生的異常狀況進行及時的檢測，同時發(fā)出報警信號，并采取必要的故障處理措施，避免對電力系統(tǒng)造成更大的影響。繼電保護系統(tǒng)在實際的應用過程中故障判斷能力較強，一旦運行過程中電力系統(tǒng)發(fā)生異常，在繼電保護裝置的作用下可以及時將故障源切斷、隔離，以免造成電力設備或者是系統(tǒng)的運行故障，本文將對繼電保護裝置的作用以及基本要求等進行闡述。

2.1 繼電保護裝置作用分析

發(fā)電廠在社會發(fā)展中具有十分重要的作用，同時它也是保障社會經濟健康有序發(fā)展的基礎。我國發(fā)電廠生產電能的主要方式有火力發(fā)電、風力發(fā)電、太陽能發(fā)電等，無論是何種發(fā)電方式都配備有自動化電力設備，繼電保護裝置的作用就是實現對電力設備的實時監(jiān)測。例如當發(fā)電廠電力設備發(fā)生故障前會發(fā)出一定的異常信號，這時繼電保護裝置就可以捕捉到這個異常信號，并在短時間內采取切斷、隔離等各種應急處理措施，將發(fā)生故障的元件與電力系統(tǒng)隔離，避免其他設備元件受到影響。另外繼電保護裝置這種應急處理措施的實施也在一定程度上縮短了因故障引起的停電時間，為發(fā)電廠正常運行打下了堅實的基礎。

2.2 繼電保護裝置的構成分析

一般情況下，發(fā)電廠繼電保護裝置主要由以下幾部分構成，即測量元件、執(zhí)行元件、邏輯元件等，且每一個元件對繼電保護裝置的功能發(fā)揮都有十分重要的作用。首先，測量元件可以對電廠電氣設備等元件的相關參數進行綜合測量，并將測量所得參數與標準值進行對比分析，進而判斷出設備的運行狀態(tài)，對繼電保護裝置的作用發(fā)揮有著指導作用；其次，邏輯元件在實際的應用過程中，利用相應的邏輯關系對電氣設備發(fā)生的故障等進行詳細的分析，并根據分析的結果對故障的種類、范圍等進行確定，進而為繼電保護的保護操作提供參考；最后，執(zhí)行元件的主要作用就是執(zhí)行繼電保護裝置發(fā)出的信號，如跳閘、切斷等保護措施。通過以上這些元件的共同作用繼電保護裝置實現了對發(fā)電廠電力設備的保護，保障了發(fā)電廠的正常運行。

2.3 繼電保護裝置基本要求分析

繼電保護裝置在電廠生產中發(fā)揮著十分重要的作用。一旦電力設備發(fā)生故障，繼電保護裝置可以在短時間內采取處理措施，而繼電保護裝置在運行過程中必須滿足一定的要求才能從根本上實現保護電力系統(tǒng)安全運行的功能。首先，針對性。繼電保護裝置功能的實現依賴于保護裝置動作的針對性，即當電力設備等發(fā)生運行故障時，繼電保護裝置可以根據對故障的判斷做出相應的動作反應。例如當電力設備內部線路發(fā)生短路時，繼電保護裝置可以及時將發(fā)生短路的設備以及其有關線路與電力系統(tǒng)隔離。如果故障設備的繼電保護裝置沒有起到保護作用，那么相鄰電力設備的繼電保護就會立即執(zhí)行保護動作，避免影響其他電力設備的運行。其次，時效性。對于發(fā)電廠電力系統(tǒng)而言，電力設備故障對其安全運行等具有相當大的影響，甚至部分設備故障還會引起整個電力系統(tǒng)運行癱瘓，影響正常生產。因此繼電保護裝置應當滿足時效性，即當電力設備發(fā)生故障時，繼電保護裝置在故障發(fā)生前發(fā)出警報，并及時采取制動措施，如切斷、隔離等，執(zhí)行措施的速度應當快，這樣一來將會極大地降低對電力設備的影響。

3 發(fā)電廠繼電保護的干擾因素

繼電保護裝置為電能生產的順利進行提供了強有力的保障，同時實現了對電力設備的實時監(jiān)測，一旦故障發(fā)生時，該裝置可以迅速執(zhí)行保護動作，避免造成更大范圍的影響。但是通過對繼電保護裝置保護現狀分析發(fā)現，在實際的應用過程中繼電保護裝置保護作用受到了諸多因素的干擾，這樣一來就會在一定程度上削弱繼電保護裝置的保護性能，進而影響發(fā)電廠的生產安全穩(wěn)定運行。影響繼電保護的因素主要有以下五個方面：

3.1 雷擊因素分析

雷電對電廠的電力設備的影響是相當大的，一旦電力設備遭受雷擊將會受到嚴重的損壞，對發(fā)電廠電力系統(tǒng)的正常運行有著一定的阻礙。一般情況下自然雷擊的形式較多，如直擊雷、感應雷、球形雷等多種，且破壞力較大，對電力系統(tǒng)的影響不容忽視。由于發(fā)電廠的地網為高阻抗，因此一旦電廠接地元件或者是避雷設備受到雷擊后形成高頻電流。在這種高頻電流的作用下，發(fā)電廠變電站地網系統(tǒng)的暫態(tài)電位會有所升高，再加上高阻抗的環(huán)境干擾，繼電保護裝置發(fā)生錯誤動作的概率升高，這樣一來將會極大地降低繼電保護裝置的靈敏性以及穩(wěn)定性，嚴重的甚至會使繼電保護裝置失去保護功能，這對發(fā)電廠電力系統(tǒng)的安全運行造成了一定的影響。

3.2 高頻因素分析

通常情況下，由于發(fā)電廠設備內隔離開關動作時間較長且動作速度比較慢，這樣極易在隔離開關觸點之間形成“電弧閃絡”，繼而電力設備之間會形成過電壓、高頻電流等，這給電廠電力系統(tǒng)的安全運行埋下了安全隱患。這是因為高頻狀態(tài)的形成會在母線周圍形成一定強度的電場、磁場，電場、磁場的形成會影響二次回路、二次設備的正常運行，使其發(fā)生一定的運行故障。另外，一旦電場、磁場的強度超出繼電保護裝置邏輯元件的極限范圍時，會使繼電保護裝置的動作出現異常，這樣將會極大地降低繼電保護裝置的應用性能，對電廠電力系統(tǒng)的安全運行產生不利影響。

3.3 輻射因素分析

近幾年，隨著我國經濟的快速發(fā)展，為了從根本上滿足電能生產及調控的基本要求，大部分電廠配置了移動通信設備。而通信設備的應用將會對電力系統(tǒng)的運行產生一定的影響。首先，通信設備的應用將會在一定使用范圍內形成具有一定強度的電場和磁場，進而影響電廠電力系統(tǒng)的安全運行；其次，通信設備的應用將會在一定范圍之內形成一定的輻射，進而對繼電保護裝置的應用性能產生一定的影響。例如當處于動態(tài)變化的磁場耦合到周圍弱電子設備的回路中時，則會感應出錯誤的高頻電壓信號源，使得繼電保護裝置保護動作出現偏差，影響對電力系統(tǒng)設備的保護效果。但是通信設備對于現階段電廠而言具有十分重要的作用，因此只有制定出相應的解決方案，才能有效降低其對繼電保護裝置的影響。

3.4 靜電因素分析

對于繼電保護裝置而言，靜電因素對其保護工作帶來的干擾源是電廠工作人員的衣物。一般情況下，電廠工作人員在高壓電環(huán)境下作業(yè)時間較長，因此他們衣物上或多或少都會有一定高壓電荷。而這些高壓電荷并不會對繼電保護裝置的動作造成十分嚴重的影響，但是一旦這些工作人員進入到發(fā)電廠接觸設備之后則會引起放電現象，這種現象的發(fā)生將會對部分繼電保護裝置元件造成一定的破壞，進而影響繼電保護裝置的保護系統(tǒng)，對其造成一定的干擾，最終使繼電保護裝置動作出現錯誤，影響電廠電力系統(tǒng)的運行。而靜電因素的存在對于電廠來說是不可避免的，其對繼電保護裝置的影響也是不容忽視的，因此應當對此引起高度的重視，制定出可行的措施，有效地降低甚至避免靜電因素對電廠繼電保護裝置保護作用的影響。

3.5 電源因素

直流電源對電廠的電力設備造成的影響也是不可小覷的。通常情況下，一旦發(fā)電廠接地設備發(fā)生故障后立即會引起設備運行異?，F象的發(fā)生，例如電廠地網電位出現異常等。同時對于分布電容和抗干擾電容而言，在短時間內可以使直流恢復到原來的運行狀態(tài)，但是即使在這較短的時間內還會發(fā)生直流回路故障，并導致短時電源發(fā)生中斷或者是對電源產生一定的干擾，這樣一來將會極大地降低繼電保護裝置的運行的穩(wěn)定性，嚴重的甚至會對繼電保護裝置造成不可逆的破壞作用。另外，對于大部分發(fā)電廠而言，電力電子設備內部的邏輯回路有時會發(fā)生異?，F象，并產生繼電的暫態(tài)電位差，這種現象的發(fā)生將會對電廠繼電保護裝置造成負面的影響，對電廠電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行不利。

4 如何提高發(fā)電廠繼電保護的可靠性

繼電保護裝置在電廠的日常運行過程中發(fā)揮著十分重要的作用，尤其為保障供電系統(tǒng)的安全運行提供了必要的條件。但從目前來看，部分發(fā)電廠繼電保護裝置在實際的應用過程中仍舊存在著一定的問題，且這些問題的存在嚴重影響了電廠健康穩(wěn)定地運行，對社會發(fā)展有一定的阻礙作用，因此發(fā)電廠應當正視自身所存在的問題，并對其進行詳細的分析，制定出科學可行的措施，為今后發(fā)電廠安全運行打下堅實的基礎。

4.1 保證電力設備質量，提高電力設備維修水平

電力設備的質量水平對電廠的日常運行有著十分重要的影響，因此應當對其引起高度的重視，避免因設備質量問題對電力系統(tǒng)運行造成不利影響。首先，應當加大對電廠電力設備購買階段的監(jiān)督力度。發(fā)電廠相關的工作人員應當加大對購買電力設備質量控制力度，尤其是對一些關鍵設備進行采購的過程中應當對設備的電力使用標準等進行嚴格的審查，同時還應當對其生產制造廠商相關資格的審核力度，確保所購買的設備符合電廠電力系統(tǒng)的使用要求；其次，經過長時間的使用，電力繼電保護裝置的應用性能會有所降低，為系統(tǒng)的安全運行埋下了安全隱患，因此發(fā)電廠應當根據自身電力繼電保護裝置的應用情況，制定科學合理的維修方案，及時發(fā)現其中存在的故障，提高電力系統(tǒng)運行的安全性及穩(wěn)定性。

4.2 設置保護技術人員

為了進一步保證電廠繼電保護裝置的應用性能，發(fā)電廠應當安排專業(yè)的工作人員對繼電保護裝置實施定期監(jiān)測，為電力系統(tǒng)安全運行保駕護航。而專業(yè)技術人員一旦發(fā)現電力設備出現異常狀況后，應當立即對其采取合理的措施，以避免造成更大的破壞。對于發(fā)電廠而言，對電力設備進行繼電保護是十分重要的，該項工作在具體實施的過程中涉及到的內容比較多，例如應當對資源進行科學合理的配置，合理地安排調度、繼保、運行等相關技術人員的工作內容，為電廠電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行提供必要的支持。另外，與繼電保護相關的技術人員應當切實提高自身的專業(yè)素質，同時電廠還應當根據工作人員的專業(yè)水平情況制定相應的培訓計劃，并對其進行一定的考核，只有符合相關的要求之后才能進入到工作崗位。技術人員還應當對電力繼電保護裝置相關的設備參數進行及時的記錄保存，為今后的工作提供一定參考依據。

4.3 建立健全繼電保護規(guī)章制度

對于發(fā)電廠而言，其生產模式或多或少都存在著一定的差異。因此各個發(fā)電廠應當對自身的實際情況進行詳細的分析，并根據分析結果制定出符合電廠自身實際的繼電保護規(guī)章制度，特別是繼電保護裝置特性的選擇，不同發(fā)電廠的繼電保護裝置特性也存在著一定的差異，因此應當建立健全規(guī)章制度，加大對繼電保護的重視管理力度，例如對繼電保護設備臺賬、運行維護、故障分析、定期監(jiān)測、故障處理等都應當建立嚴格的標準，并保證其執(zhí)行力度，為電廠繼電保護裝置的穩(wěn)定運行提供基礎。

4.4 配電線路保護

我國的電網配網線路，大部分都是以10kV電壓等級為主的。但是這種配電線路在實際的應用過程中存在著一定的缺陷，即線路結構一致性較差，這就在一定程度上提高了對相關技術人員的專業(yè)及經驗要求。因此相關技術人員在進行繼電保護裝置相關參數設置的過程中，應當對電網保護配置的基本情況進行詳細的分析，并根據自身的工作經驗，利用有關的計算方法，保證相關參數的準確性，為今后繼電保護裝置的安全穩(wěn)定運行提供堅實的基礎。另外，在智能化技術發(fā)展的今天，實現電網智能化運行是電網建設的最終目標，因此發(fā)電廠應當根據自身的實際情況加大對智能化技術的引入力度，加快我國智能化繼電保護的建設進程。

5 結語

綜上所述，隨著近幾年我國社會經濟的快速發(fā)展，對電力需求量越來越大，進而使得人們對電廠的安全、穩(wěn)定運行提出了更高的要求，繼電保護裝置在電廠電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行過程中發(fā)揮著十分重要的作用。但就現階段繼電保護的現狀及成效發(fā)現，電力系統(tǒng)繼電保護裝置在實際的應用過程中仍舊受到諸多干擾因素的影響。因此對于發(fā)電廠相關負責人來說，必須加大對電力系統(tǒng)繼電保護裝置的重視力度，及時制定出相應的抗干擾措施，提高電力系統(tǒng)繼電保護性能，為發(fā)電廠的安全穩(wěn)定運行打下堅實的基礎。

參考文獻

[1] 楊志.淺談火力發(fā)電廠如何提升繼電保護運行可靠性 [J].技術與市場，2016，（5）.

[2] 劉洪杰.影響火力發(fā)電廠繼電保護可靠性因素及改善 措施探究[J].科技創(chuàng)新與應用，2015，（29）.

[3] 周曉東.火力發(fā)電廠中繼電保護裝置的故障分析與對 策研究[J].電子技術與軟件工程，2015，（17）.

[4] 王寶軍.中小型發(fā)電廠繼電保護和二次線設計上的幾 點改進[J].科技創(chuàng)新與應用，2016，（5）.

[5] 劉興光.發(fā)電廠繼電保護裝置的故障探討[J].山東工 業(yè)技術，2016，（11）.

作者簡介：白偉（1985-），男，陜西神木人，神華陜西國華錦界能源有限責任公司工程師，研究方向：發(fā)電廠繼電保護。

（責任編輯：秦遜玉）