水电站继电保护隐患与改进措施研究

2021-11-27王霞

魅力中国 2021年31期

王霞

（华电四川宝珠寺水力发电厂，四川广元 628000）

引言

随着在社会经济发展过程中对电力能源的依赖性与日俱增，在实际供电能力和需求方面产生了较大压力，在水电站的建设与运行方面逐渐得到深度重视与研究支持。水电站的建设与维护工作中应将继电保护作为重要内容之一，并需在多方面考虑如何提升实际保护效果，进一步确保水电站的安全运作情况与供电能力。

一、继电保护的主要概念

在电力系统的运作过程中，由于涉及多种类型设备和复杂线路的连接，一旦出现故障问题时则会直接影响到整体系统的流畅性和安全性。所以在开展继电保护时，应重点关注如何减少线路整体长度和设备故障的出现可能性，才能够最大限度地确保电力系统的实际工作情况。在电力系统运行过程中，可通过继电保护确认和检测所出现故障问题，根据故障情况进行示警或切断隔离问题出现部位，是能够起到良好保障效果的技术。通常在进行保护时设计主要有两种情况，一种是在电气设备的运行过程中发生故障后，继电保护会及时进行报警提醒工作人员注意，便于工作人员结合设备运行情况和故障现象判断与维修。另一种情形则是在水电站运行过程中，可通过继电器起到自动处理故障的实际效果，可在遇到短路等故障问题时进行快速断电，自动采取切断电力系统等有效措施进行保护，防止故障问题的影响扩大化，争取在最短时间内尽快恢复电力系统的运作[1]。

二、基本要求与保护体系结构

（一）基本要求

继电保护装置在水电站的整体电力系统运行中作为重要基础保障，需要在实际作用中具有速动性和灵敏性等特点，才能够有效发挥出实际作用效果。速动性特点，可以在出现故障问题时快速启动继电保护装置，在一定时间内快速进行切断反应，高度符合继电器跳闸时间的设定范围，预留出更多时间可供维修人员确认故障部位，减少操作时间。敏感性特点，可以在继电保护装置正常运转过程中具有良好灵敏程度，在出现故障时可以快速反应并采取相应措施。选择性特点，可以在继电保护装置出现问题情况时进行有效控制与清理工作，及时隔离故障原件保证整体系统的运行的情况。可靠性特点，则是在装置进行运作过程中起到明显保护效果，有效防止出现误发问题影响到整体电力系统的实际运作，通过简化保护装置的整体布设以提高实际安全性和可靠程度[2]。

（二）保护体系结构

在水电站中所形成的继电保护装置是非常重要的基础设备，通过分层分布式结构进行合理设置，是一种数字保护装置的二次设备。在整体结构的组成方面，通过断路器和保护设备以及二次系统进行有效结合，形成了整体较为复杂的继电保护系统。比如在保护体系结构中，由直流电源、交流电源及监控系统等多种设备进行组合，通过保护屏的形式起到保护和监控作用，可对所有屏进行单独测试确认及功能作用，能够有效保证水电站的运行安全性。

三、常见故障与隐患

（一）二次回路具有安全隐患

由于二次回路的布设情况与涉及范围错综复杂，因此在多处环节中容易受到多种因素影响造成干扰故障，随时可能会在设备出现故障问题或受到外界条件影响的情况下，形成严重故障导致整体电力系统的安全运作效果明显降低。比如，在基础设施的建设阶段和后期维护阶段中可能会存在二次回路的接线问题，诱发继电器做出反应导致误动，导致电压互感器和电流互感器在运作过程中形成二次绕组颠倒问题，开关方面和内部端子线也易出现互相混合等问题现象。除此之外，可能会受到二次线路的设计接线面影响和内部环境影响，在出现接线盒材质和端子材质的质量做工不佳，以及内部导线受潮发热等情况下，导致在实际绝缘性方面出现明显降低，并在系统运作过程中随时可能会受到多种干扰因素的影响，在二次回路和一次系统中出现大量干扰信号，导致整体电路系统的实际运行情况和机电保护能力受到不同程度影响。

（二）装置存在缺陷

在受到科技技术推广与社会经济发展的影响下，为保证电力能源的持续性供应能力和保护效果，需要重视继电保护装置的装配与运行。虽然目前所采用的微机保护装置在实际可靠性和安全方面具有一定优势，但也存在部分硬件缺点易形成隐患问题。比如在内部模块中，容易在发生接触时影响到稳定效果，长期带电模块可能会出现电压不稳定现象。另外在主板和模块发生接触时，随时可能会出现误差导致形成错误故障，形成的隐患诱因较为繁多，还需进行深入研究和有效控制减免各种诱因的形成[3]。

四、隐患排查和处理方法

（一）内部二次回路的排查方法

首先应在二次回路的布设方面进行有效控制，通过对设计单位的图纸方案进行严格审核，确认CT 和PT 回路等设计的合理性和安全性，在与设计单位进行沟通确认时，应结合国家相应标准确认实际规划原理和连接方式，在确认过程中，应重视接地点的设置情况与接线端子的连接情况等重要环节，必须严格按照相应设计原则和保护原则进行审核。在选择接入开关时应根据施工图纸的设计确认位置触点的准确性，在确定内部线路的接线情况符合相关规定，并在虚接情况和接地点科学有效的情况下完成接入任务。在验收时可以采取不同措施判断连接情况，如可通过检验变压器极限的方式确认新装备安装情况及电流电压；还可通过模拟开关和跳闸故障等方式判断接线情况是否良好[4]。

（二）对二次回路进行绝缘检查

在二次回路所出现的故障现象中，可能会由于检查工作出现高压进入继电保护装置，从而出现电子元件受到损坏的故障现象，在检查工作中需要重视如何降低绝缘性，有效开展二次回路的绝缘检测环节，对继电器检验起到保护效果。在水电站进行运作时，由于受到外部环境条件的湿度影响，接线绝缘性方面出现明显下降，为避免受到其干扰影响，会在进行定期校准时注意，在开展检测工作之前，需要按照规定确认操作部位，将装置内部的端子进行拆解，避免在连接短路电路后造成电过高导致元件损坏。

（三）二次回路的抗干扰方式

为保证二次回路的实际运行情况并降低内部干扰，目前在微机保护装置的设计工作中通过在内部接线质量和元器件的选择方面开展合理控制，争取最大程度降低干扰情况的出现影响。在微机保护装置运作时，通过自动检测技术和闭锁装置等措施可以起到良好预防效果，在出现干扰信号时尽量减少所产生的影响。工作人员应在对保护装置开展定期检查工作中注意检测情况，通过保护装置的自检功能和自检报警情况数据判断系统运行效果。在保护装置所受到的外部干扰方面，需要根据设备路径和干扰源选择相应有效措施开展处理工作。通常是由于模拟电路开关量输入电路和电源线路形成的外部干扰，可在测试过程中消除磁场以减少实际干扰，可选择加装电源滤波器等设备以及提高机箱屏蔽作用的方式，在有效控制相关元件的布设情况与接地点距离的情况下，可以有效提高实际效果。在目前所使用方式中，静电屏蔽方式在对输入电路进行干扰的处理措施在实际应用效果方面最为可靠，对强电流干扰信号可以起到良好引导效果。

（四）避免继电保护装置出现故障

首先要在环境条件方面进行有效控制和适当调整，才能保证危机保护装置的实际运行情况和安全性。如果环境条件中出现高温和潮湿等情况时，极易导致电子元件出现快速氧化现象形成故障问题。技术人员在微机保护装置的运行环境布置中，应根据周边环境条件采取相应措施，尽量避免出现大量粉尘及温度、湿度等影响设备正常运作的诱因。在对装置开展检查工作时需严格仔细，对电路板的运行状况和电器元件反复确认，一旦发现出现电路板变色或元件松动变形的现象时，应及时进行处理更换保证运行顺畅。在光纤通道采样值等设备的检查工作中，需结合前次检查数据作为分析依据，分析其中出现的偏差问题和其中原因制定相应处理方案。在相关备件的储备方面也要得到有效重视，争取在出现问题情况后可快速调用备用部件完成更换工作，减少系统停滞时间。

五、其他风险防范措施

（一）建立完善管理体制，降低安全风险

目前在水电站的运行过程中，所开展的继电保护工作出现了多方面隐患。其中管理人员的工作能力不足导致维护工作无法顺利开展，甚至责任意识的疏忽、相关制度落实不到位等问题情况频繁出现，在前期安装建设及后期维护工作的开展方面都未严谨到位，就目前已知问题进行针对性研究，从多方面开展工作管理减少错漏的概率，并严格控制工作内容，尤其是在元件采购及设备安装调试等多项重要环节，要对工作人员的专业能力和责任意识方面提出实际要求，力求在继电保护的稳定运行状况和安全程度方面取得良好效果，为水电站的运行情况和电力输送能力提供必要保障。

（二）成立风险识别体系

水电站在运作过程中应注意运行风险的控制情况，通过分析继电保护系统中可能存在的误动或拒动等故障现象，在技术应用和管理控制方面开展深入研究，建立风险识别体系并研究合理措施进行有效防控，将可能潜藏的各类安全隐患和故障诱因全部剔除。比如可通过改进继电保护装置运行模式，减少常见问题的出现概率，真正起到风险防范效果。

（三）提高技术人员专业能力

在过往所出现的安全问题中，由于技术人员需参与并操作保护装置中的重要环节，因此在前期采购和后期调试阶段都容易受到人为因素影响形成故障，为减少这类问题情况的出现，在专业人员的职业素养和专业能力方面，都应进行严格重视和深入培养，可增加专业技术培养机会和交流学习机会，提升机电保护人员的专业能力素养和工作经验，促使工作人员形成高标准作业意识，对系统安全运行开展专业维管工作。

（四）升级软硬件系统

随着科学技术的进步推广和广泛应用，计算机技术已经在各个行业的发展过程中得到结合，尤其是在各个软件系统以及多种硬件设备的支持下，能够促使各行业得到进一步优化发展。而继电保护装置的多种功能也主要依靠计算机技术完成保护工作，所以在提升继电保护系统的安全性方面，可通过提升计算机系统的软件质量与硬件设备质量，最大限度提升装置运行能力和系统管控效果，提升装置的耐久性和抗电压冲击能力，减少各个元器件的损坏可能性和误动等情况，满足保护装置的各项基本功能要求和安全控制标准，对电力能源的供应能力提高起到良好保障效果。