發(fā)電廠繼電保護(hù)裝置故障原因分析及解決措施

文/何澤鑫，國電滎陽煤電一體化有限公司

1 引言

繼電保護(hù)在整個(gè)電力系統(tǒng)中都發(fā)揮中非常重要的作用，對(duì)于保護(hù)電力系統(tǒng)的安全具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。然而在電力系統(tǒng)正常工作時(shí)，由于多方面的原因，比如人為因素、電氣設(shè)施自身因素等，都有可能導(dǎo)致繼電保護(hù)裝置出現(xiàn)故障，導(dǎo)致整個(gè)電力系統(tǒng)無法安全穩(wěn)定運(yùn)行。對(duì)于發(fā)電廠中使用的繼電保護(hù)裝置，如果出現(xiàn)故障，那么就會(huì)引發(fā)大面積的停電，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致發(fā)電廠的設(shè)備出現(xiàn)不可逆的損壞，最終造成慘重的經(jīng)濟(jì)損失和不良的社會(huì)影響。正常情況下發(fā)電廠中的繼電保護(hù)裝置在設(shè)備或者線路出現(xiàn)問題時(shí)會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)從而提醒工作人員，這樣工作人員就可以及時(shí)排除有關(guān)的故障，確保整個(gè)發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。但是一旦繼電保護(hù)裝置失效，這一整套的工作機(jī)制就失去了意義，發(fā)電站的正常工作無法得到有效保障。因此，發(fā)電廠必須采取行之有效的措施來確保繼電保護(hù)裝置的正常工作，本文針對(duì)發(fā)電廠繼電保護(hù)裝置的故障原因進(jìn)行分析，在此基礎(chǔ)上提出有效的解決措施來保障其安全運(yùn)行。

2 發(fā)電廠繼電保護(hù)裝置故障原因分析

發(fā)電廠中的繼電保護(hù)裝置由于多方面的原因可能出現(xiàn)故障，一旦繼電保護(hù)裝置失效將會(huì)給發(fā)電廠內(nèi)的設(shè)備構(gòu)成嚴(yán)重威脅，嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致整個(gè)發(fā)電廠癱瘓無法正常工作。下面闡述繼電保護(hù)裝置常見故障類型及其原因。

2.1 繼電保護(hù)產(chǎn)品質(zhì)量問題

發(fā)電廠在采購繼電保護(hù)裝置時(shí)將會(huì)耗費(fèi)大量的資金，一些發(fā)電廠為了降低采購成本，在采購過程中忽視繼電保護(hù)裝置的質(zhì)量，而選擇價(jià)格低廉的劣質(zhì)保護(hù)裝置產(chǎn)品。使得繼電保護(hù)裝置在使用過程中出現(xiàn)質(zhì)量問題，無法達(dá)到保護(hù)電力系統(tǒng)的目的，反而會(huì)危害電力設(shè)備。裝置元件故障時(shí)常見的類型，裝置元件在工作中出現(xiàn)故障則使得保護(hù)裝置無法正常運(yùn)行，無法達(dá)到其保護(hù)電路以及設(shè)備的效果。電流互感器故障是繼電保護(hù)裝置元件故障中的主要種類，電流互感器是非常關(guān)鍵的元件，其出現(xiàn)故障后將會(huì)導(dǎo)致裝置內(nèi)部在瞬間出現(xiàn)很大的電流，從而對(duì)裝置本身造成電流干擾問題，如果電流過大將會(huì)直接燒壞保護(hù)裝置，使得保護(hù)裝置徹底失效。絕緣故障也是常見的故障類型，裝置外部和內(nèi)部絕緣性是其正常工作的前提，如果絕緣性不好必然會(huì)受到環(huán)境因素的影響，加速器老化過程，最終引發(fā)故障。

2.2 受外部因素的干擾故障

通常情況下，繼電保護(hù)裝置所處的環(huán)境相對(duì)較為復(fù)雜，周圍會(huì)存在很多電磁波，電磁波會(huì)對(duì)繼電保護(hù)裝置內(nèi)部的元件產(chǎn)生干擾，使其無法正常工作，最終導(dǎo)致出現(xiàn)故障。如果周圍電磁波的強(qiáng)度較強(qiáng)，可能會(huì)對(duì)元件造成直接損壞，使其徹底失效，這種情況造成的后果更加嚴(yán)重。

2.3 系統(tǒng)設(shè)置故障

現(xiàn)階段發(fā)電廠內(nèi)部使用的繼電保護(hù)裝置大多能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)保護(hù)，但是需要技術(shù)人員體現(xiàn)輸入自動(dòng)控制程序，通過系統(tǒng)設(shè)置來完成自動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，然而在具體實(shí)踐時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)置不當(dāng)導(dǎo)致的故障。

2.4 人為因素引起的故障

實(shí)踐過程中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)由于繼電工作人員操作失誤引起的故障，比如操作人員沒有嚴(yán)格按照操作規(guī)范來進(jìn)行操作等。如表1所示為某發(fā)電廠統(tǒng)計(jì)的近五年，不同類型繼電保護(hù)裝置故障引起的非計(jì)劃停機(jī)比例情況。

表1 某發(fā)電廠5年內(nèi)繼電保護(hù)故障引起的非計(jì)劃停機(jī)比例統(tǒng)計(jì)

3 發(fā)電廠繼電保護(hù)裝置故障解決措施

3.1 建設(shè)繼電保護(hù)故障信息管理系統(tǒng)

發(fā)電廠內(nèi)部使用的繼電保護(hù)故障信息系統(tǒng)與電網(wǎng)中使用的系統(tǒng)存在部分差異，前者不僅包含有電網(wǎng)系統(tǒng)線路保護(hù)單元，同時(shí)還包含有發(fā)電廠中的重要設(shè)備，比如發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)、汽輪機(jī)、變壓器等。因此發(fā)電廠繼電保護(hù)故障信息管理系統(tǒng)需要管理的對(duì)象更多，類型自然也就更加復(fù)雜。尤其是最新技術(shù)在發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用，使得發(fā)電廠的繼電保護(hù)朝著更高水平方向發(fā)展?，F(xiàn)在繼電保護(hù)設(shè)備系統(tǒng)的類型越來越多，如果缺乏統(tǒng)一的信息管理平臺(tái)，那么當(dāng)設(shè)備發(fā)生保護(hù)“誤動(dòng)”或“拒動(dòng)”時(shí)，就有可能導(dǎo)致整個(gè)發(fā)電系統(tǒng)出現(xiàn)振蕩問題。就現(xiàn)階段的情況而言，強(qiáng)化繼電保護(hù)裝置的巡檢以及性能檢測(cè)力度，是每個(gè)發(fā)電廠必須要做的工作，特別是針對(duì)機(jī)組進(jìn)行大修或者小修時(shí)，針對(duì)不同類型的繼電保護(hù)裝置的檢查工作量非常大。發(fā)電廠的發(fā)電機(jī)組還會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)非計(jì)劃的停止運(yùn)行情況，針對(duì)不同類型的非計(jì)劃停運(yùn)其調(diào)度運(yùn)行模式也會(huì)存在一定不同。在建設(shè)發(fā)電廠繼電保護(hù)故障信息管理系統(tǒng)時(shí)，需要綜合考慮本發(fā)電廠的功能特征，進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)范的建設(shè)，充分考慮發(fā)電廠內(nèi)部繼電保護(hù)工作人員的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)理論聯(lián)系實(shí)踐的原則來研究建設(shè)適合本發(fā)電廠的繼電保護(hù)故障信息管理系統(tǒng)。如圖1所示為某發(fā)電廠繼電保護(hù)故障信息管理系統(tǒng)的全廠主站邏輯拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，可以作為參考借鑒。

圖1 全廠主站邏輯拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

3.2 實(shí)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)

近年來科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展使得微機(jī)自動(dòng)裝置以及微機(jī)保護(hù)相關(guān)的自診斷技術(shù)得到了很好的發(fā)展，其在電力系統(tǒng)中的大面積使用進(jìn)一步完善了發(fā)電廠繼電保護(hù)故障診斷系統(tǒng)，這樣工作人員就可以更好的開展電氣二次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)工作。通過目前先進(jìn)的技術(shù)手段，技術(shù)人員可以在保護(hù)裝置中添加在線監(jiān)測(cè)模塊，通過監(jiān)測(cè)模式可以實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的掌握繼電保護(hù)裝置的運(yùn)行狀態(tài)。如圖2所示為電磁干擾控制原理圖，通過監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以在第一時(shí)間發(fā)展安全隱患問題，并采取積極有效的措施來排除這些干擾，避免其對(duì)整個(gè)發(fā)電廠成不良影響。

圖2 電磁干擾控制

3.3 強(qiáng)化繼電保護(hù)裝置的質(zhì)量監(jiān)測(cè)工作

毫無疑問的是繼電保護(hù)裝置自身的質(zhì)量對(duì)于其出現(xiàn)故障的幾率有直接影響。所以在采購、安裝使用繼電保護(hù)裝置時(shí)必須要嚴(yán)格檢查其質(zhì)量，同時(shí)還需要考慮經(jīng)濟(jì)性原則。即在確保繼電保護(hù)裝置滿足相關(guān)規(guī)范要求的基礎(chǔ)上好需要兼顧其經(jīng)濟(jì)性，通過這種方式來選擇合適的裝置。強(qiáng)化對(duì)繼電保護(hù)裝置的分級(jí)驗(yàn)收，除開展基本檢查外，必要情況下還可以開展試驗(yàn)工作來檢測(cè)裝置的性能。對(duì)于電磁性保護(hù)裝置，檢查過程中必須要保障轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)件軸尖錐度的精度，同時(shí)要保證表面的清潔性，節(jié)點(diǎn)部分必須要鍍銀處理以確保其使用性能。只有在保障裝置合格之后才可以投入安裝使用，并且在安裝完成后，需要由相關(guān)的技術(shù)、檢修、運(yùn)行等多個(gè)部門針對(duì)裝置開展聯(lián)合檢查，這樣可以及時(shí)發(fā)展裝置中存在的問題并及時(shí)處理，在確保安裝無誤，且性能能夠滿足使用要求后才能夠正式投入使用。

3.4 嚴(yán)格執(zhí)行操作規(guī)范

前文已述，人為因素是造成繼電保護(hù)裝置出現(xiàn)故障的重要原因，因此需要采取措施來防止人為因素的影響。這樣就要求工作人員在操作過程中嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，同時(shí)也需要熟練掌握繼電保護(hù)的工作原理、以及發(fā)電廠設(shè)施的基本情況。此外，工作人員在日常工作中還需要及時(shí)總結(jié)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，并多與其他同事交流學(xué)習(xí)，通過這樣的手段不斷提升自身的業(yè)務(wù)水平。比如在開展檢修工作時(shí)，必須安排專門的繼電人員來監(jiān)視電壓情況，才可以對(duì)節(jié)點(diǎn)和方向元件進(jìn)行連接。替代停保過程中避免停止直流電源。這些操作規(guī)范都是繼電工作人員必須熟練掌握的。只有繼電工作人員在日常工作中不斷提升自身的綜合素養(yǎng)，才能夠盡可能降低人為因素對(duì)繼電保護(hù)裝置的安全運(yùn)行造成的影響。

4 結(jié)束語

發(fā)電站是產(chǎn)生電能的基地，其在正常工作時(shí)，繼電保護(hù)裝置不可避免的會(huì)發(fā)生不同類型的故障，一旦出現(xiàn)故障就會(huì)威脅到發(fā)電廠的安全穩(wěn)定運(yùn)行。對(duì)于這些故障如果可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)并采取對(duì)應(yīng)措施予以解決，那么就可以避免出現(xiàn)嚴(yán)重的安全事故。基于此，發(fā)電廠可以結(jié)合自身的情況建設(shè)繼電保護(hù)故障信息管理系統(tǒng)、對(duì)繼電裝置進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、強(qiáng)化繼電保護(hù)裝置的質(zhì)量監(jiān)測(cè)工作、嚴(yán)格執(zhí)行操作規(guī)范等，從而避免繼電保護(hù)裝置出現(xiàn)故障問題。