火電廠繼電保護存在問題及改進措施

【摘要】為了解決當前火電廠繼電保護系統存在的問題，筆者在此針對故障進行了優化改造分析。其中包括：發電機繼電保護、變壓器繼電保護以及線路保護，保證火電廠供電設備及發電設備的安全穩定運行。筆者在此進行了詳細分析，以便于提供可參考性的依據。

【關鍵詞】火電廠； 繼電保護； 變壓器； 優化改進

傳統火電廠在繼電保護措施上存有一定的缺陷，其中包括在：發電機、線路以及接地方面。由于中繼保護不完善，造成后期設備在工作運行方面出現一定的故障，但通過現有模式的改進，不但能夠對設備進行全方位遠程操作與監測，并且還能對存有的故障進行分析，以便于設備更好的處于運轉狀態。

1、火電廠繼電保護的作用

火電廠繼電保護的作用在于能夠對設備以及線路進行實時監控以及遠程控制，其中在實時監控方面，能夠對火電廠繼電保護系統中的發電機、定子接地保護電流值以及線路故障進行全方位測定，并且這種監控系統還能對數據進行檢測分析。其次便是在遠程集中控制方面，能夠根據火電廠實際的系統運作對參數進行調整，其中包括：接地電壓值、電流值、發電機轉速、運行功率等，這種遠程控制簡化了人工操作流程。

火電廠繼電保護系統在實時監控方面進行了優化改造，減少終端傳輸系統的延時效應。原有火電廠傳輸系統傳輸數據的延時在2-3s，造成電壓、電流數據信息在傳輸鏈路中的堵塞。但現如今通過以太網傳輸鏈路的整合，加快了數據傳輸的速率。其中監控的范圍包括：發電機電流值、電壓值、線路阻值以及數據載波等。通過這種監控不但能夠準確掌握數據信息的有效性，并且在設備故障分析層面上也提供了一定的參考范圍。其次便是遠程控制，能夠準確掌控設備的運行狀態，設定動態參數值，以便于設備根據設定的參數值進行穩定運作，保證整個運行系統的穩定。

2、火電廠繼電保護故障處理與分析

火電廠繼電保護常見的故障包括：電壓互感器二次電壓回路故障及變壓器跳閘故障，電壓互感器二次電壓回路故障主要是因為端子側線發生短接，造成互感器中的電壓出現并聯運行狀態，使之造成互感器二次電壓回路故障。在分析過程中，通常采用“切換開關及母聯開關位置接點的方式進行故障檢驗操作。在采用切換開關檢驗操作試運行過程中，電路中電壓及電流均運行正常，但是由于電路中電壓是分段運行，并且在并聯回路中，不同幅值的電壓都處于同一條電路，造成回路電壓出現異常。所以通過分析電壓的變化，可判定火電廠繼電保護系統是否存有故障，將原有的并聯線路改為串聯，保證繼電系統的穩定性。

其次便是互感器鐵芯缺磁，造成電流方向與產生磁通量的方向不一致，從而使得出現變壓器跳閘的現象。所以在分析故障過程中，首先分析一次電流與二次電流的差值，若二次電流遠遠小于一次電流，并趨于0時，鐵芯中的磁鐵便會出現失磁，其電流運行周期便會加大。長時間的運行，便會造成一次電流幅值過大，從而出現變壓器跳閘的現象。所以一般通過查看一次與二次電流的變化范圍，從而分析故障原因，以便于管理人員進行維護。

3、繼電保護故障的排除

繼電保護故障的排除方法有參照法、替換法、逐項拆除法等，在工作實際中我們主要根據故障類型來選用不同的方法來進行故障的排除。參照法是通過正常與非正常設備的技術參數對照，從它們的不同處找出不正常設備的故障點。此種方法主要用于查接線錯誤，定值校驗過程中發現測試值與預想值有比較大的出入又無法斷定原因之類的故障。在進行回路改造和設備更換后二次接線不能正常恢復時，可參照同類設備接線。在繼電器定制校驗時，如果發現嗎，某一只繼電器測試值與其整定值相差很遠，此時不可輕易判斷這種繼電器特性不好，或馬上去調整繼電器上的刻度值，可以用同只表計去測量其他相同回路的同類繼電器進行比較。替換法使用正常的相同元件或用好的元件代替懷疑或認為有故障的元件，以此來判斷它的好壞，可以快速地縮小查找故障的范圍。這是處理綜合自動化保護裝置內部故障最常用的方法。當一些微機保護故障，或一些內部回路復雜的單元繼電器，可以用附近備用或暫時處于檢修的插件、繼電器取代它。如果故障消失的話，說明故障在換下來的元件內，否則的話就得繼續在其它地方查找故障。逐項排除法是將并聯在一起的二次回路順序脫開，然后再依次放回，一旦故障出現，就表明故障存在于哪。再在這一路內用同樣的方法查找更小的分支路。直至找到故障點。此種方法主要用于查直流接地，交流電源熔絲放不上等故障。

4、火電廠繼電保護改進措施

根據火電廠繼電保護類型，按照當前結構可分為：發電機繼電保護、變壓器繼電保護以及線路保護，保證火電廠供電設備及發電設備的安全穩定運行。

4.1 發電機繼電保護改進措施

發電機在差動、定子接地以及失磁方面都進行了繼電保護，保證發電機總體設施處于安全穩定狀態。其中發電機差動保護是收集電流波形數據信息，然后與原始電流波形進行對比。運行原理為：繼電保護系統能夠對火電廠三相電機輸出與輸入的電流進行采集與分析。并且通過尾端的電流互感器對數據值進行測定分析，假設輸出電流與輸入電流波形一致，輸入與輸出的電流波形相互抵消，正弦波形與余弦波形彼此相互抵觸，從而使得電流波形平化。后期輸出端中電流互感器也無電流信號輸出，說明發電機一切運轉正常。假設發電機出口端電流波形幅值為1，而輸出端電流波形幅值為1/2時，電流互感器便會產生電流波，繼電終端保護系統便會對電流差值進行分析檢測，排查所存在的故障，以便于及時進行維護檢修。

定子接地保護采用的是繼電保護系統對接地電容的補償，使其達到發電機電壓平衡狀態。運行原理為：發電機接地電流超過繼電保護系統所允許的最大值時，終端保護器便會自動跳閘。若接地電流沒有超過繼電保護系統最大值時，此時保護系統便會進入下一個操作程序。這種定子接地保護系統的設定，電廠安全管理人員便能隨時根據接地電流的變化，對終端系統進行操作處理。其次便是發電機的失磁保護，失磁保護采用的元件為電壓繼電器，該裝置設有時間計數器，當發電機出現失磁時，電壓繼電器運行期限超過預先設定時間時，繼電保護器便會自動切斷發電機電源。假設發電機轉子運行速率超過額定速率時，保護裝置便會產生失磁信號，然后繼電保護系統便會對發電機失磁產生的數據值進行判定，保證設備安全運行的穩定性。

4.2 變壓器繼電保護改進措施

變壓器繼電按照保護類型可分為：差動保護、中性點接地保護以及瓦斯保護，火電廠發電機組都裝設有變壓器，而變壓器差動保護便是針對雙繞組和三繞組產生的短路故障進行處理，繞組變壓器兩端都裝有電流互感器，并且按照循環電流法方式接地。電流互感器兩側端都按照同極性端相連，則將兩線并聯接入電流互感器，這樣便能保證電流互感器兩側產生二次電流差。如果當變壓器發生短路故障時，差動回路便會產生電流差，此時便會自動切斷變壓器與附屬設備之間的連接，從而達到保護導線的目的。而中性點接地保護需要結合發電機定子接地保護作為判定依據，當發電機接地保護時，發電機定子接地與變壓器側接地保護均同時運行，假設定子接地電流低于外壓側，則可說明變壓器的故障出現于外側，這種故障檢測標準能夠排除故障范圍，以便于管理人員進行及時檢修維護。其次便是變壓器瓦斯保護，會使故障點產生大量的熱量，此時油內溶解的空氣被逐出，形成較大的氣壓差。由于變壓器內部為封閉狀態，所以產生的大量氣體不斷朝向油枕方向沖擊，因油流沖擊檔板，檔板克服彈簧阻力，從而帶動磁鐵向干簧觸點移動，使干簧觸點接通，從而使系統跳閘。這種作用原理能夠降低變壓器內部電流的定向變動，從而從壓強方面作用于內部裝置，產生檔板的助推力，連通干簧與磁鐵，從而切斷與電源所連接部分。

4.3 線路保護改進措施

線路保護便是防止設備因短路造成意外的安全問題，其中在線路保護措施上采取了縱聯差動和橫聯差動，縱聯差動是為了防止變壓器線圈組因線路短路所設定的保護裝置，在保護系統中兩個電流互感器之間形成回路，這樣流經繼電器的電流差為零，起到保護變壓器的作用。假設電流互感器沒有形成回路，中間裝設其他電感元器件，這樣便會造成變壓器兩端電流劇增，從而燒壞變壓器內的線圈。其次針對于發電機的線路保護也采用了雙繞組及雙母線的方式，這兩種方式的線路保護能夠防止并聯電容器之間產生電壓互感，從而造成設備的失磁。

5、結語

通過對火電廠繼電保護系統的分析研究，使得筆者對繼電保護系統故障的維護及檢修有了更為深刻的認知。通過這種模式的實踐檢修，能夠在一定程度上簡化操作流程，保證設備處于安全穩定運行狀態。

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