田 倫

（貴州烏江水電開(kāi)發(fā)有限責(zé)任公司索風(fēng)營(yíng)發(fā)電廠，貴陽(yáng) 550000）

1 引言

繼電保護(hù)裝置是發(fā)電廠中起安全保護(hù)作用的基礎(chǔ)設(shè)施之一。繼電保護(hù)裝置在發(fā)電廠運(yùn)行時(shí)設(shè)備出現(xiàn)故障的情況下，可以自動(dòng)檢測(cè)故障，并及時(shí)發(fā)出警報(bào)，然后對(duì)進(jìn)行故障隔離。但是，繼電保護(hù)裝置自身在使用的過(guò)程中也會(huì)出現(xiàn)各種問(wèn)題。所以，研究并分析繼電保護(hù)裝置的性能和工作原理，并及時(shí)對(duì)繼電保護(hù)裝置進(jìn)行故障檢測(cè)與相應(yīng)維修，才能更好地將繼電保護(hù)裝置應(yīng)用于發(fā)電廠中，保障發(fā)電廠的正常工作。

2 繼電保護(hù)裝置的基本性能與工作原理分析

2.1 繼電保護(hù)裝置的基本性能

繼電保護(hù)裝置具有選擇性、速動(dòng)性、靈敏性和可靠性等基本特性。其中，選擇性是指繼電保護(hù)裝置在識(shí)別故障時(shí)能進(jìn)行決策判斷，可以根據(jù)具體情況判斷是先斷開(kāi)故障設(shè)備還是先斷開(kāi)故障路線；速動(dòng)性是指繼電保護(hù)裝置在切除故障時(shí)的反應(yīng)速度很快，能使系統(tǒng)受到的損害降到最小；靈敏性是指電流與電壓能在允許的范圍內(nèi)發(fā)生變化，但一旦電流超過(guò)該范圍，則裝置會(huì)被啟動(dòng)；可靠性是指繼電保護(hù)裝置對(duì)故障發(fā)出的動(dòng)作絕對(duì)準(zhǔn)確，且就不會(huì)發(fā)出錯(cuò)誤的動(dòng)作。

2.2 繼電保護(hù)裝置的工作原理

繼電保護(hù)裝置的工作原理就是根據(jù)電壓參數(shù)或電流的變化識(shí)別故障。繼電保護(hù)裝置由取樣單元、比較鑒別單元、處理單元、執(zhí)行單元、控制單元和操作單元等六大單元組成，如圖1所示。其中，取樣單元將電力系統(tǒng)參數(shù)轉(zhuǎn)化成下一級(jí)單元可接收識(shí)別的信號(hào)，將信號(hào)與設(shè)定數(shù)據(jù)進(jìn)行比較后，將信號(hào)傳遞給比較鑒別單元，比較鑒別單元一旦發(fā)現(xiàn)接收到的電流信號(hào)達(dá)到電流整定值，則將斷路器斷開(kāi)的信號(hào)傳遞給處理單元，處理單元根據(jù)接收到的指示進(jìn)行相應(yīng)的斷電等處理，執(zhí)行單元?jiǎng)t負(fù)責(zé)故障的處理，控制和操作電源。

圖1 繼電保護(hù)裝置構(gòu)成圖

3 繼電保護(hù)裝置在發(fā)電廠中的應(yīng)用

繼電保護(hù)裝置在發(fā)電廠中的應(yīng)用實(shí)際體現(xiàn)為對(duì)發(fā)電機(jī)變壓器的保護(hù)、對(duì)發(fā)電廠電力系統(tǒng)的保護(hù)、對(duì)發(fā)電廠直流系統(tǒng)的保護(hù)這三個(gè)方面上。

3.1 保護(hù)發(fā)電機(jī)變壓器組

運(yùn)用繼電保護(hù)裝置在保護(hù)發(fā)電變壓器組時(shí)，需要根據(jù)機(jī)組的型號(hào)進(jìn)行繼電保護(hù)著的選擇，并且在安裝前，需要結(jié)合電廠實(shí)際，在確保機(jī)組的高配置、靈敏度、選擇性、可靠性和安全性的情況下，合理設(shè)計(jì)繼電保護(hù)裝置方案。此外，還需要考慮繼電保護(hù)裝置的經(jīng)濟(jì)性和其維護(hù)問(wèn)題。

3.2 保護(hù)發(fā)電廠電力系統(tǒng)

運(yùn)用繼電保護(hù)裝置保護(hù)發(fā)電廠的電力系統(tǒng)時(shí)，需要考慮綜合配合性這一問(wèn)題，即適當(dāng)減少二次電纜的數(shù)量，提高電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的整體自動(dòng)化水平。若電廠采用“2低壓機(jī)組配置+1用電監(jiān)控系統(tǒng)”模式，應(yīng)將上層的DCS與電監(jiān)控系統(tǒng)相連接，然后通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)再對(duì)下層的繼電保護(hù)裝置進(jìn)行連接。除此之外，也可對(duì)DCS 或監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行利用，從而采集并傳輸廠用電系統(tǒng)電度量。

3.3 保護(hù)發(fā)電廠直流系統(tǒng)

直流系統(tǒng)為發(fā)電廠中的保護(hù)、開(kāi)關(guān)和自動(dòng)裝置等提供直流電，因此直流系統(tǒng)的可靠穩(wěn)定性對(duì)于發(fā)電廠來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。運(yùn)用繼電保護(hù)裝置對(duì)發(fā)電廠的直流系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)時(shí)，需要注意電氣一次系統(tǒng)的分區(qū)配置和直流供電系統(tǒng)的距離。

3.4 黃河拉西瓦水電站繼電保護(hù)裝置的實(shí)例分析

黃河拉西瓦水電站總裝機(jī)容量4200MW，具備6臺(tái)單機(jī)額定容量為700MW的混流式水輪發(fā)電機(jī)組。發(fā)電機(jī)出口電壓為18kV，設(shè)有發(fā)電機(jī)出口斷路器，用容量為800MVA的單相變壓器作為主變壓器。電設(shè)有三回出線，一回作為備用，電壓為750kV。發(fā)電機(jī)與變壓器組之間采用聯(lián)合單元接線，750kV設(shè)備采用32混合接線。發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)接地方式為經(jīng)配電變壓器接地。

3.4.1 發(fā)電機(jī)主保護(hù)配置

由于零序電流型橫差保護(hù)、不完全縱差保護(hù)、裂相差動(dòng)保護(hù)可以彌補(bǔ)完全縱差保護(hù)不足對(duì)定子繞組匝間短路和開(kāi)焊故障無(wú)能為力的不足，對(duì)相間短路也能很好地反應(yīng)，因此，拉西瓦水電站機(jī)組保護(hù)配置中，發(fā)電機(jī)的主保護(hù)采用“兩橫一縱”的配置方案。引出3個(gè)中性點(diǎn)并裝設(shè)分之電流互感器，在由“不完全裂相橫差+不完全縱差”構(gòu)成的“一橫一縱”格局的基礎(chǔ)上，增加一套零序電流型橫差保護(hù)，形成“兩橫一縱”格局。該配置方案成本低且有助于提高主保護(hù)配置方案的性能。

3.4.2 定子一點(diǎn)接地保護(hù)

拉西瓦水電站機(jī)組經(jīng)配電變壓器高阻接地，且對(duì)地電容大，因此該水電站機(jī)組定子接地保護(hù)構(gòu)成方案由以下兩套組成：（1）基波零序電壓式原理定子接地保護(hù)和三次諧波電壓式原理定子接地保護(hù)；（2）注入20HZ電源式定子接地保護(hù)。

3.4.3 過(guò)負(fù)荷保護(hù)

過(guò)負(fù)荷保護(hù)是指發(fā)電機(jī)長(zhǎng)時(shí)間超過(guò)額定負(fù)荷運(yùn)行時(shí)作用于信號(hào)的保護(hù)。中小型發(fā)電機(jī)只裝設(shè)定子過(guò)負(fù)荷保護(hù)；大型發(fā)電機(jī)應(yīng)分別裝設(shè)定子過(guò)負(fù)荷和勵(lì)磁繞組過(guò)負(fù)荷保護(hù)。

4 繼電保護(hù)裝置的常見(jiàn)故障與維修

4.1 繼電保護(hù)裝置的常見(jiàn)故障

繼電保護(hù)裝置中的常見(jiàn)故障有以下三種：電壓互感器（PT）的二次回路故障、電磁系統(tǒng)鉚裝件的變形、繼電器的觸點(diǎn)故障。其中，電壓互感器（PT）的二次回路故障主要體現(xiàn)為PT二次中性點(diǎn)接地異常、中性點(diǎn)不接地（虛擬存?。┗蚨帱c(diǎn)接地性能異常和PT開(kāi)口三角電壓回路異常。繼電器的觸點(diǎn)故障主要集中于觸頭材料的類(lèi)型不同，電壓和電流的值不同等問(wèn)題上。電磁系統(tǒng)鉚裝件的變形會(huì)影給下道工序的裝配或調(diào)整，導(dǎo)致下道工序嚴(yán)重變形甚至報(bào)廢，從而影響保護(hù)設(shè)備的正常運(yùn)行。

4.2 繼電保護(hù)裝置常見(jiàn)故障的維修

繼電保護(hù)裝置常見(jiàn)故障的維修補(bǔ)救措施主要有以下幾種：替代法、交叉引用法、短路確認(rèn)法。

4.2.1 替代法

替代法是一種基于微處理器的繼電器保護(hù)設(shè)備的故障分析而得來(lái)的常見(jiàn)故障維修方法，具體是指用相同的元素對(duì)繼電保護(hù)裝置進(jìn)行故障排除。這種方法的優(yōu)點(diǎn)在于，使用該方法的工作人員可以迅速縮小故障發(fā)生范圍繼而找到故障，其缺點(diǎn)是常用組件需要靠更復(fù)雜的電路保護(hù)裝置和故障排除的數(shù)量來(lái)確定。

4.2.2 交叉引用法

交叉引用法是指通過(guò)正常的同型號(hào)同規(guī)格的設(shè)備技術(shù)參數(shù)的校準(zhǔn)報(bào)告，在較大的差異的情況下進(jìn)行比較故障點(diǎn)，但不能確定故障的原因。該方法的可操作性和實(shí)際效率均較低，且由于難以對(duì)測(cè)試值和設(shè)定值時(shí)的保護(hù)裝置進(jìn)行調(diào)整，需要工作人員利用循環(huán)恒定奇偶檢測(cè)儀器來(lái)進(jìn)行維修，從而證實(shí)故障。

4.2.3 短路確認(rèn)法

短路確認(rèn)法是指利用電路短路來(lái)快速確認(rèn)繼電保護(hù)系統(tǒng)中故障的所在位置，是一種常用且高效的故障排除手段。運(yùn)用短路確認(rèn)法時(shí)，需要將第一次級(jí)電路的位置依次除去，將其接成回路的狀態(tài)。這樣，一旦出現(xiàn)故障，這個(gè)循環(huán)也就會(huì)隨之出現(xiàn)問(wèn)題。

5 結(jié)語(yǔ)

繼電保護(hù)裝置能夠及時(shí)檢測(cè)、感知并切除故障，最大程度地降低系統(tǒng)故障的不良影響，在發(fā)電廠中起到至關(guān)重要的作用。在繼電保護(hù)裝置配置的過(guò)程中，不僅要結(jié)合電廠的實(shí)際情況，根據(jù)具體電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，確保裝置性能的可靠性的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)有效的繼電保護(hù)方案，更要在后期對(duì)其進(jìn)行自身故障確認(rèn)和維修，以期能最大效益地發(fā)揮繼電保護(hù)裝置的保護(hù)作用。

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