发电厂继电保护装置故障原因分析及解决措施

文/何泽鑫，国电荥阳煤电一体化有限公司

1 引言

继电保护在整个电力系统中都发挥中非常重要的作用，对于保护电力系统的安全具有重要的现实意义。然而在电力系统正常工作时，由于多方面的原因，比如人为因素、电气设施自身因素等，都有可能导致继电保护装置出现故障，导致整个电力系统无法安全稳定运行。对于发电厂中使用的继电保护装置，如果出现故障，那么就会引发大面积的停电，严重时导致发电厂的设备出现不可逆的损坏，最终造成惨重的经济损失和不良的社会影响。正常情况下发电厂中的继电保护装置在设备或者线路出现问题时会发出报警信号从而提醒工作人员，这样工作人员就可以及时排除有关的故障，确保整个发电系统的稳定运行。但是一旦继电保护装置失效，这一整套的工作机制就失去了意义，发电站的正常工作无法得到有效保障。因此，发电厂必须采取行之有效的措施来确保继电保护装置的正常工作，本文针对发电厂继电保护装置的故障原因进行分析，在此基础上提出有效的解决措施来保障其安全运行。

2 发电厂继电保护装置故障原因分析

发电厂中的继电保护装置由于多方面的原因可能出现故障，一旦继电保护装置失效将会给发电厂内的设备构成严重威胁，严重时可能导致整个发电厂瘫痪无法正常工作。下面阐述继电保护装置常见故障类型及其原因。

2.1 继电保护产品质量问题

发电厂在采购继电保护装置时将会耗费大量的资金，一些发电厂为了降低采购成本，在采购过程中忽视继电保护装置的质量，而选择价格低廉的劣质保护装置产品。使得继电保护装置在使用过程中出现质量问题，无法达到保护电力系统的目的，反而会危害电力设备。装置元件故障时常见的类型，装置元件在工作中出现故障则使得保护装置无法正常运行，无法达到其保护电路以及设备的效果。电流互感器故障是继电保护装置元件故障中的主要种类，电流互感器是非常关键的元件，其出现故障后将会导致装置内部在瞬间出现很大的电流，从而对装置本身造成电流干扰问题，如果电流过大将会直接烧坏保护装置，使得保护装置彻底失效。绝缘故障也是常见的故障类型，装置外部和内部绝缘性是其正常工作的前提，如果绝缘性不好必然会受到环境因素的影响，加速器老化过程，最终引发故障。

2.2 受外部因素的干扰故障

通常情况下，继电保护装置所处的环境相对较为复杂，周围会存在很多电磁波，电磁波会对继电保护装置内部的元件产生干扰，使其无法正常工作，最终导致出现故障。如果周围电磁波的强度较强，可能会对元件造成直接损坏，使其彻底失效，这种情况造成的后果更加严重。

2.3 系统设置故障

现阶段发电厂内部使用的继电保护装置大多能够实现自动保护，但是需要技术人员体现输入自动控制程序，通过系统设置来完成自动保护动作，然而在具体实践时经常出现系统设置不当导致的故障。

2.4 人为因素引起的故障

实践过程中，经常会出现由于继电工作人员操作失误引起的故障，比如操作人员没有严格按照操作规范来进行操作等。如表1所示为某发电厂统计的近五年，不同类型继电保护装置故障引起的非计划停机比例情况。

表1 某发电厂5年内继电保护故障引起的非计划停机比例统计

3 发电厂继电保护装置故障解决措施

3.1 建设继电保护故障信息管理系统

发电厂内部使用的继电保护故障信息系统与电网中使用的系统存在部分差异，前者不仅包含有电网系统线路保护单元，同时还包含有发电厂中的重要设备，比如发电机、电动机、汽轮机、变压器等。因此发电厂继电保护故障信息管理系统需要管理的对象更多，类型自然也就更加复杂。尤其是最新技术在发电系统中的应用，使得发电厂的继电保护朝着更高水平方向发展。现在继电保护设备系统的类型越来越多，如果缺乏统一的信息管理平台，那么当设备发生保护“误动”或“拒动”时，就有可能导致整个发电系统出现振荡问题。就现阶段的情况而言，强化继电保护装置的巡检以及性能检测力度，是每个发电厂必须要做的工作，特别是针对机组进行大修或者小修时，针对不同类型的继电保护装置的检查工作量非常大。发电厂的发电机组还会经常出现非计划的停止运行情况，针对不同类型的非计划停运其调度运行模式也会存在一定不同。在建设发电厂继电保护故障信息管理系统时，需要综合考虑本发电厂的功能特征，进行统一规范的建设，充分考虑发电厂内部继电保护工作人员的实践经验，根据理论联系实践的原则来研究建设适合本发电厂的继电保护故障信息管理系统。如图1所示为某发电厂继电保护故障信息管理系统的全厂主站逻辑拓扑结构，可以作为参考借鉴。

图1 全厂主站逻辑拓扑结构

3.2 实行状态监测

近年来科学技术的快速发展使得微机自动装置以及微机保护相关的自诊断技术得到了很好的发展，其在电力系统中的大面积使用进一步完善了发电厂继电保护故障诊断系统，这样工作人员就可以更好的开展电气二次设备状态监测工作。通过目前先进的技术手段，技术人员可以在保护装置中添加在线监测模块，通过监测模式可以实时准确的掌握继电保护装置的运行状态。如图2所示为电磁干扰控制原理图，通过监测系统可以在第一时间发展安全隐患问题，并采取积极有效的措施来排除这些干扰，避免其对整个发电厂成不良影响。

图2 电磁干扰控制

3.3 强化继电保护装置的质量监测工作

毫无疑问的是继电保护装置自身的质量对于其出现故障的几率有直接影响。所以在采购、安装使用继电保护装置时必须要严格检查其质量，同时还需要考虑经济性原则。即在确保继电保护装置满足相关规范要求的基础上好需要兼顾其经济性，通过这种方式来选择合适的装置。强化对继电保护装置的分级验收，除开展基本检查外，必要情况下还可以开展试验工作来检测装置的性能。对于电磁性保护装置，检查过程中必须要保障转动构件轴尖锥度的精度，同时要保证表面的清洁性，节点部分必须要镀银处理以确保其使用性能。只有在保障装置合格之后才可以投入安装使用，并且在安装完成后，需要由相关的技术、检修、运行等多个部门针对装置开展联合检查，这样可以及时发展装置中存在的问题并及时处理，在确保安装无误，且性能能够满足使用要求后才能够正式投入使用。

3.4 严格执行操作规范

前文已述，人为因素是造成继电保护装置出现故障的重要原因，因此需要采取措施来防止人为因素的影响。这样就要求工作人员在操作过程中严格执行相关的标准规范，同时也需要熟练掌握继电保护的工作原理、以及发电厂设施的基本情况。此外，工作人员在日常工作中还需要及时总结实践经验和教训，并多与其他同事交流学习，通过这样的手段不断提升自身的业务水平。比如在开展检修工作时，必须安排专门的继电人员来监视电压情况，才可以对节点和方向元件进行连接。替代停保过程中避免停止直流电源。这些操作规范都是继电工作人员必须熟练掌握的。只有继电工作人员在日常工作中不断提升自身的综合素养，才能够尽可能降低人为因素对继电保护装置的安全运行造成的影响。

4 结束语

发电站是产生电能的基地，其在正常工作时，继电保护装置不可避免的会发生不同类型的故障，一旦出现故障就会威胁到发电厂的安全稳定运行。对于这些故障如果可以及时发现并采取对应措施予以解决，那么就可以避免出现严重的安全事故。基于此，发电厂可以结合自身的情况建设继电保护故障信息管理系统、对继电装置进行实时监测、强化继电保护装置的质量监测工作、严格执行操作规范等，从而避免继电保护装置出现故障问题。