水電廠繼電保護裝置的影響因素與改進優化

代應中

（貴州省黔源電力股份有限公司引子渡分公司，貴州 安順 561105）

現階段我國水電廠數量持續增加，而人們對于水電廠的需求量也在不斷遞增，因此，繼電保護裝置在水電廠應用方面的應用要求也在逐步提升。繼電保護裝置的應用可降低安全事故的發生概率，全面提升水電廠裝置的運行效益。[1]水電廠的繼電保護指的是能夠發揮其觸電作用的繼電器，繼而實現對于水電廠電力系統與相關元件的有效保護，避免對水電廠電力系統帶來破壞，最大程度確保繼電保護系統的運行安全性以及運行穩定性，維持水電廠發電機組的正常化運行。[2]

1 水電廠繼電保護裝置保護原理

水電廠繼電保護裝置所指可監督與保護電力系統正常運行的電力設備，一旦發現水電廠電力設備出現異常波動問題，管理人員需借助繼電保護裝置來切斷電路控制下的故障范圍，最大程度確保水電廠電力運行的安全性。現階段繼電保護裝置主要是由鑒別單元、取樣單元、執行單元、處理單元以及控制操作單元的構成。取樣單元是由電流及電壓互感器共同構成，同時繼電保護裝置可將電流電壓參數逐步轉換成為能夠鑒別單元能夠識別的信號，取樣單元可基于事先設置的數據信息將與接收到的信號進行比較分析，繼而將相關信號直接傳輸給相關單元。[3]

2 水電廠繼電保護裝置應用的作用

2.1 利于水電廠電力系統的全面性監督

水電廠的電力系統在運行過程中時常會受到老化、受潮等因素的影響，繼而出現各種類型的故障問題，甚至會對整個電力系統造成影響。水電廠在應用繼電保護裝置過程中可及時快速發現設備運行中的細微故障類型，幫助維修人員能夠妥善解決各種問題。在保障水電廠電力系統運行基礎上迅速斷開故障設備及其元件，降低電力設備與元器件故障所帶來的安全性問題，有效降低水電廠電路安全風險發生概率，維護水電廠內運行電力系統的穩定運行。

2.2 維持水電廠電力系統的自動化運行

在水電廠電力系統實際運行過程中，繼電保護裝置的設置應用可對于水電廠電力系統運行情況進行全過程監督控制。水電廠所應用的繼電保護裝置本身具備可靠性與靈活性的應用優勢，可選擇自動化技術來時刻監督電力系統的工作狀態，在電力系統故障發生之后，高新技術可及時發出相應的警示數據信息。此外，管理人員也可利用遠程控制技術為后續檢查管理活動的開展提供保障，倘若發生安全故障時，可通過自動化跳閘功能來切除水電廠中的故障元器件，避免故障事故出現二次傷害。

2.3 快速反應水電廠的電氣機械設備故障

水電廠中的電氣機械設備作為電力系統運行的重點生產結構，一旦出現安全故障后，將對于水電廠的系統運行帶來巨大的影響。水電廠配置的繼電保護裝置可嚴格監督管理電氣機械設備，針對水電廠內的異常現象全面了解與分析，并做出相應的針對性操作，按照裝置設備中異常情況做出正確的反應，可根據所采集到數據信息為裝置設備檢修維護提供參考。[4]與此同時，所設置的繼電保護裝置可利用自動化技術對電氣機械設備進行監督控制，繼而全面提升電力系統的運行管理水平。

3 水電廠繼電保護裝置的具體配置

3.1 案例概述

水電廠A 為了充分滿足區域經濟發展需求，對水電廠開展一系列針對性的結構改良，進一步強化水電廠的實際產能，繼而開展相應的繼電保護配置操作工作，最大程度確保水電廠保障機組能夠穩定運行。水電廠在進行繼電保護裝置結構優化階段，可設置6 臺300MW 發電機組，機組與水電廠主變壓設備可利用電源接線形式進行連接，同時在機組內設置安全出口斷路器。

3.2 繼電保護裝置配置

3.2.1 轉子繞組保護裝置

水電廠發電機轉子出現的繞組短路故障可細化分為匝間短路故障以及接地短路故障兩種，為此可借助直流以及交流雙注入型的轉子一點接地保護手段，繼而完成雙套配置運行的具體操作活動，設計人員可將其細化分為兩段定制，并進行設計時間限制。在繼電保護裝置操作過程中，可充分考量工況的實際需求，在水泵開啟過程中，可保障定子繞組的參數變化，確保繼電保護裝置能夠伴隨機組轉速的變化發生變化。此外，設計人員需要充分考量電壓以及電流變化對電力系統的影響水平，在保障系統能夠正確啟動的前提下，避免水電廠電力系統出現誤動風險、裝置拒動等系統問題。

3.2.2 軸電流保護裝置

在進行保護裝置設置過程中，設計人員需要充分考慮斷路器是否處于非全相保護狀態，其是否處于過流閉鎖狀態，發電機是否在停機狀態，能否及時開啟電器制動保護裝置。在水電廠內配置繼電保護裝置的主要目的是保護主變壓設備與機組，為此可利用ABB產品對主變壓器以及機組進行保護，同時也要積極應用效率高、質量強的設備，合理化配置滿足保護要求的裝置，繼而逐步完善水電廠的繼電保護系統。

3.2.3 微機機電保護

水電廠在與微機繼電保護裝置充分融合的背景下，繼電保護系統可充分利用數字信號進行處理，繼而完成參數的調試工作，全面提升對電力系統設備運行維護的實效性。同時可借助多種類型的處理軟件來維持保護狀態的靈活性運轉。此外，也可以以計算機與信息技術作為基礎，積極主動識別電力機組運行階段發生故障，大大降低誤操作發生行為。

3.2.4 SSJ-9000 配置

在水電廠內配置安裝的SSJ-9000 系統是利用振擺保護裝置來發揮數據采集的單元作用，實現對于相關信息的充分轉換，對于傳感器數據信息進行深入分析，結合傳感器具體種類來構建相應的數據采集模型。此外，在進行數據采集時，也要確保SSJ-9000 系統在進行實時檢測工作，全面分析水電廠機組的實際運行情況，全面提升對于水電廠機組的保護程度。

4 水電廠繼電保護裝置影響因素

4.1 雷擊因素

水電廠電力設備運行極易受到極端天氣的影響，在遭受雷擊時將會大大降低水電廠設備的安全性能，繼而出現嚴重性的損壞現象，對于水電廠電力系統的安全穩定運行有極大的影響。一般情況下，水電廠內部將會設置高阻抗接地網，一旦接地元件遭受雷擊時，該區域將會出現大量的高頻電流，繼而導致水電廠繼電保護裝置受到干擾。

4.2 高頻類型影響因素

水電廠內運行的電力設備具有開關動作慢以及動作時間相對較長的情況，導致水電廠隔離開關觸電時出現電弧閃絡情況，引發電力設備出現過電壓與高頻等問題。繼電保護裝置在受到高頻因素的影響后，將會出現異常動作的情況，導致其邏輯單元與電磁場出現不相符的情況，嚴重影響水電廠電力設備的運行質量。

4.3 輻射類型影響因素

水電廠在進行電能調控過程中，使用移動通信裝置會對電力系統的正常化運行有影響，因為移動通信設備在運行階段極易出現磁場，水電廠電力系統在運行過程中將會受到通信設備所引發電磁場的干擾，無法保障水電廠的安全運行。由于通信設備在運行過程中會產生一定的輻射量，繼電保護裝置在運行階段受到輻射時，將會獲得錯誤的數據。[5]

4.4 靜電類型影響因素

水電廠繼電保護裝置運行極易受到靜電因素干擾，雖然并不會對運行設備帶來直接性影響，但在人員與電力裝置接觸手將會放電并破壞電力裝置的元器件，影響元器件壽命與質量。在繼電保護裝置應用階段極易受到輻射因素影響，繼而出現獲取錯誤數據與發生錯誤動作的情況，無法充分發揮電力系統保護作用。

4.5 設備自身影響因素

若水電廠電力設備的數據采集系統以及設備電壓等裝置出現問題，則無法保障水電廠內繼電保護裝置的正常運行。在數據采集系統運行階段，通過采集、識別以及發送電氣參數與物理參數，繼而實現對相關數據信息的有效出現，一旦數據采集系統出現問題，將會影響水電廠繼電保護裝置的運行。

5 水電廠繼電保護裝置改進優化措施

5.1 妥善解決外界影響因素

針對雷擊、高頻、輻射以及靜電等因素引發出的繼電保護裝置故障問題，水電廠管理人員需采取針對性措施處理。如針對雷擊因素，可結合電力系統實際情況優化安全管理措施，對于管理裝置進行合理化調試，繼而采取具體化的預防措施，借助相應的監控設備來及時發現相關問題。與此同時，可通過聯合測試管理手段強化對繼電保護裝置運行監督水平，通過建設模擬分析機制實現對于繼電保護組的合理化管控，明確水電廠繼電保護裝置的運行現狀，最大程度保障繼電保護裝置動作的準確性與反應能力。[6]針對繼電保護裝置所面臨的輻射問題以及靜電問題，可通過循環檢查的方法來強化高輻射與靜電管理水平，明確水電廠內交流電的具體運行情況，做好繼電保護裝置電流的嚴格檢查作業。此外，也可利用自動化技術以及智能化技術，合理化設計二次回路以及設備圖紙，全面提升對水電廠整體系統的管理程度。

5.2 全面提升資金及技術投入水平

水電廠本身對繼電保護裝置應用具備較高的要求，需定期檢測其保護功能及更換零配件，而這一行為需要得到水電廠資金的支持。通過定期的檢測工作，逐步完善水電廠的繼電保護裝置性能，確保電力設備能夠安全穩定運行。水電廠在進行繼電保護裝置更新優化升級時，需將先進科學技術應用至繼電保護裝置中，提升繼電保護裝置的精確性與可靠性。此外管理人員需要持續性關注先進技術的應用，重視專業技術的培養工作，全面提升水電廠繼電保護工作的整體能力水平。

5.3 積極開展繼電保護裝置檢修工作

5.3.1 預防性檢修

繼電保護裝置開展的預防性檢修主要有開展設備性能測試、設備更換以及系統檢測等處理手段，避免繼電保護裝置由于故障出現停機等問題。預防性檢修需要按照制定的時間節點與規范標準進行維修，避免出現不必要的經濟損失，大大降低繼電保護裝置設備的失效概率。通過對于水電廠及電網中的應用時限、應用環境以及設備狀態等內容進行維護，在不同狀態下對其檢修處理進行其區別化對待。

圖1 預防性檢修可靠度曲線

5.3.2 繼電保護裝置檢修

1.加強元件質量監控水平。在進行元件質量監控過程中，需要有采購人員全面掌握元件采購要求，正確判斷元件質量。同時需要對設備電纜線的連接牢固性以及受損程度進行深入檢查分析，充分判斷互感器能否滿足行業標準要求。此外，在調試設備階段，需要全面把握其關鍵點，做好運行參數的詳細記錄工作，借助對比分析方法選擇優質化元件。

2.優化設備運行狀態評價機制。借助科學合理的評價機制，需要由管理者發揮個人帶頭作用，全面提高員工的積極性，利用合理化的評價方法全面提升評價結果的可靠性，全面提升水電廠管理的規范性。同時需要構建裝置運行狀態的評價系統，基于裝置的運行事實情況構建設備運行狀態監控系統，全面提升其控制強度，配合相關測試檢測工作，將誤差控制在最小范圍。

3.強化繼電保護運行管理水平。繼電保護裝置運行管理是提升檢修成效的關鍵所在，為此需要積極開展各個環節的管控活動，找出繼電保護裝置可能發生的故障點，才能快速消除故障，降低故障發生所帶來的影響。同時，需要做好繼電保護裝置的日常維護處理活動，盡可能降低水電廠內繼電保護裝置故障發生概率，借助培訓手段提升檢修人員的應急處理能力，確保其能夠在最短時間內尋找出裝置故障點，并制定科學合理的檢修方案，全面提升水電廠檢修人員的積極性與規范性。

6 結語

總之，在水電廠內安裝繼電保護裝置可起到快速響應故障與報警的作用。如果能妥善解決繼電保護裝置的影響因素等問題，就能大大縮小水電廠故障的影響范圍，確保電力系統本身能夠安全穩定地運行。