蔣炳琦

（國能錦界能源有限責(zé)任公司，陜西 神木 719319）

0 引言

當(dāng)前中國社會(huì)發(fā)展對(duì)于電力需求越來越大，火力發(fā)電作為國內(nèi)電力供應(yīng)的重要方式，承擔(dān)著為社會(huì)提供穩(wěn)定優(yōu)質(zhì)電力資源的重任。火電廠設(shè)備眾多，在正常運(yùn)行過程中，如果有系統(tǒng)元件出現(xiàn)故障而不能及時(shí)采取相應(yīng)保護(hù)動(dòng)作的話，就有可能引發(fā)更大的故障。作為火電廠中重要的組成部分之一，繼電保護(hù)裝置能夠在系統(tǒng)設(shè)備元件出現(xiàn)故障時(shí)，將跳閘指令傳到故障點(diǎn)附近的斷路器中，降低因?yàn)楣收辖o元件設(shè)備帶來損壞的風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，設(shè)備的故障情況會(huì)通過相應(yīng)的技術(shù)及時(shí)傳向控制中心，讓相關(guān)技術(shù)人員能及時(shí)處理故障，確保系統(tǒng)安全運(yùn)行。在實(shí)際的運(yùn)行中，由于火電廠運(yùn)行環(huán)境復(fù)雜，影響繼電保護(hù)正常運(yùn)行的因素較多，會(huì)導(dǎo)致繼電保護(hù)出現(xiàn)錯(cuò)誤動(dòng)作，從而影響發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。因此，做好火電廠繼電保護(hù)運(yùn)行工作，對(duì)于降低火電廠生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益，保障電力供應(yīng)具有重要的意義。

1 火電廠繼電保護(hù)的主要種類

1.1 發(fā)電機(jī)繼電保護(hù)

發(fā)電機(jī)繼電保護(hù)主要有差動(dòng)保護(hù)、定子接地以及失磁保護(hù)3種[1]。差動(dòng)保護(hù)是發(fā)電機(jī)運(yùn)行過程中，差動(dòng)電流異常時(shí)會(huì)報(bào)警并切斷電源。差動(dòng)保護(hù)可以分為縱聯(lián)差動(dòng)和平行橫聯(lián)差動(dòng)兩種，縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)的保護(hù)靈敏度高，而且保護(hù)范圍也比較穩(wěn)定，平行線橫聯(lián)差動(dòng)運(yùn)行簡(jiǎn)單，系統(tǒng)振蕩也不影響其保護(hù)功能，但是需要加裝后備保護(hù)。定子接地保護(hù)按照發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)接地方式不同分為完全接地、零序電流定子接地保護(hù)。發(fā)電機(jī)因?yàn)榻拥胤绞降牟煌a(chǎn)生的故障也不一樣，因此要按照實(shí)際接地方式選擇相應(yīng)的保護(hù)方式。失磁保護(hù)是為防止發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組故障、自動(dòng)滅磁開關(guān)誤跳閘等引起的發(fā)電機(jī)勵(lì)磁突然全部或部分消失，而采取的保護(hù)[2]。在實(shí)際應(yīng)用中，當(dāng)發(fā)電機(jī)失磁后，如果未對(duì)系統(tǒng)造成嚴(yán)重威脅，失磁保護(hù)只發(fā)出信號(hào)，并允許發(fā)電機(jī)短時(shí)內(nèi)失磁運(yùn)行；如果對(duì)系統(tǒng)或發(fā)電機(jī)本身有嚴(yán)重威脅，失磁保護(hù)會(huì)立即切斷發(fā)電機(jī)。

1.2 變壓器繼電保護(hù)

變壓器繼電保護(hù)要求可靠、快速以及靈敏，常用的保護(hù)方式主要有差動(dòng)、中性點(diǎn)間隙過流以及主變壓器瓦斯保護(hù)[3]?；痣姀S的發(fā)電機(jī)組通常都配有主變壓器來進(jìn)行差動(dòng)保護(hù)，一般選擇三側(cè)電流差動(dòng)。中性點(diǎn)間隙過流保護(hù)過程中，間隙過流保護(hù)和主變壓器的零序過流保護(hù)可獨(dú)立連接電流互感器，也可共用電流互感器。主變壓器瓦斯保護(hù)主要對(duì)變壓器匝間及層間短路、鐵芯等故障進(jìn)行保護(hù)，具有靈敏度高、反應(yīng)迅速的特點(diǎn)。變壓器內(nèi)部發(fā)生較大故障時(shí)，會(huì)產(chǎn)生瓦斯氣體，在氣體的作用下，變壓器油箱內(nèi)壓力快速增加，通過擋板作用讓斷路器跳閘，與變壓器連接的電源也會(huì)隨之被切斷，防止釀成大的事故。

1.3 發(fā)電機(jī)-變壓器繼電保護(hù)

發(fā)電機(jī)-變壓器繼電保護(hù)主要有過勵(lì)磁保護(hù)和組縱差保護(hù)。在實(shí)際中，不是每次過勵(lì)磁故障都會(huì)損壞發(fā)電機(jī)或變壓器中的設(shè)備，但反復(fù)過勵(lì)磁會(huì)影響設(shè)備的使用壽命，尤其是反復(fù)過勵(lì)磁會(huì)導(dǎo)致鐵芯工作磁密升高，增加鐵芯的鐵損，鐵芯溫度上升。此外，鐵芯周邊的繞組導(dǎo)線也有可能因?yàn)闇囟鹊纳叱霈F(xiàn)絕緣損壞的情況。過勵(lì)磁保護(hù)主要防止過勵(lì)磁現(xiàn)象損壞變壓器、發(fā)電機(jī)的鐵芯。組縱差保護(hù)中，發(fā)電機(jī)與變壓器的保護(hù)措施通常是一致的，這樣既簡(jiǎn)化了保護(hù)程序，又能保證快速實(shí)現(xiàn)保護(hù)動(dòng)作。為避免保護(hù)誤動(dòng)，在實(shí)際中需要安裝斷線監(jiān)視裝置，電流互感器二次回路斷線后，監(jiān)視裝置就會(huì)發(fā)出信號(hào)，相關(guān)人員需要及時(shí)將差動(dòng)保護(hù)退出。

2 影響火電廠繼電保護(hù)可靠性的主要因素

2.1 裝置選擇、設(shè)計(jì)不當(dāng)

火力發(fā)電廠的繼電保護(hù)裝置，如果在設(shè)計(jì)、安裝以及調(diào)試過程中操作不當(dāng)，就有可能影響繼電保護(hù)的可靠性。通常情況下，火電廠的繼電保護(hù)裝置是微機(jī)保護(hù)的。微機(jī)保護(hù)中硬件部分的電子元件如果質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，在調(diào)試過程中也沒有及時(shí)被發(fā)現(xiàn)，就有可能影響繼電保護(hù)運(yùn)行的可靠性。另外，電子元件長(zhǎng)期運(yùn)行出現(xiàn)老化也會(huì)導(dǎo)致繼電保護(hù)裝置運(yùn)行異常[4]。在具體的設(shè)計(jì)過程中，如果繼電保護(hù)裝置的選型不滿足火力發(fā)電廠復(fù)雜的運(yùn)行環(huán)境，或者是沒有達(dá)到行業(yè)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，采用的裝置性能不穩(wěn)定或者沒有事先經(jīng)過運(yùn)行檢驗(yàn)，都會(huì)讓繼電保護(hù)運(yùn)行存在安全隱患。

2.2 整定計(jì)算影響

整定計(jì)算要根據(jù)保護(hù)裝置的型號(hào)，在參考保護(hù)裝置廠家說明書的基礎(chǔ)上進(jìn)行計(jì)算，只有這樣才能最大程度地保證計(jì)算數(shù)值準(zhǔn)確。在實(shí)際運(yùn)行中，整定計(jì)算還要考慮一次設(shè)備的特性、機(jī)組的運(yùn)行方式等，要隨著火電機(jī)組運(yùn)行方式的變化以及接口定值、系統(tǒng)參數(shù)變化而隨時(shí)調(diào)整。如果相關(guān)人員沒有根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況對(duì)繼電保護(hù)裝置的定值進(jìn)行校核，就有可能導(dǎo)致繼電保護(hù)出現(xiàn)誤動(dòng)或拒動(dòng)。

2.3 人為影響

人為因素是影響火電廠繼電保護(hù)運(yùn)行可靠性的重要因素之一。在火電廠的繼電保護(hù)運(yùn)行過程中，由于相關(guān)技術(shù)人員安裝、調(diào)試?yán)^電保護(hù)設(shè)備不當(dāng)，影響設(shè)備運(yùn)行安全[5]。通常情況下，經(jīng)常出現(xiàn)二次回路的線路連接錯(cuò)誤，調(diào)試過程沒有嚴(yán)格按照規(guī)定進(jìn)行，從而影響繼電保護(hù)運(yùn)行。比如，兩臺(tái)機(jī)組轉(zhuǎn)接時(shí)，如果工作人員誤拆主變壓器的電壓線，就會(huì)造成主變壓器的保護(hù)中性點(diǎn)發(fā)生偏移，引起過激磁保護(hù)跳閘。在日常的檢修維護(hù)過程中，由于相關(guān)人員操作失誤或操作過程不注意細(xì)節(jié)，導(dǎo)致一些小的缺陷可能引發(fā)事故。比如，工作人員誤將采樣電流加入到啟備變保護(hù)裝置中，導(dǎo)致啟備變差動(dòng)保護(hù)工作，開關(guān)跳閘。此外，檢修過程中未按規(guī)定的檢修標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢修，出現(xiàn)檢修項(xiàng)目遺漏或檢修超期的情況也會(huì)影響繼電保護(hù)運(yùn)行。比如，B級(jí)檢修后工作人員未經(jīng)電氣主管同意擅自更改現(xiàn)場(chǎng)接線，或者機(jī)組改造時(shí)勵(lì)磁機(jī)小室門長(zhǎng)時(shí)間開啟，導(dǎo)致灰塵進(jìn)入，引起設(shè)備擊穿放電等。

2.4 干擾因素

在火電廠的運(yùn)行環(huán)境中，繼電保護(hù)裝置遇到的干擾問題比較嚴(yán)重。這些干擾具有頻率高、持續(xù)時(shí)間短等特點(diǎn)，既有外部的干擾也有內(nèi)部的干擾。外部干擾主要是其它設(shè)備的電磁波輻射產(chǎn)生的強(qiáng)磁場(chǎng)，或者是電源的諧波干擾等。內(nèi)部干擾主要是電容耦合和回路互感導(dǎo)致多點(diǎn)接地引起的干擾。按照不同的干擾形式來劃分，可以分為差模干擾和共模干擾[6]。在實(shí)際應(yīng)用中，共模干擾對(duì)微機(jī)保護(hù)裝置的影響較大，是導(dǎo)致其非正常工作或零部件損壞的主要因素之一。為了消除共模干擾，常采用雙層屏蔽、二次系統(tǒng)接地等技術(shù)。

2.5 其它因素

影響火電廠繼電保護(hù)運(yùn)行可靠性的其它因素主要是雷電、電源以及靜電因素。發(fā)生雷電侵襲的幾率不大，但是對(duì)設(shè)備的危害卻很大。在雷雨天氣情況下，如果電力系統(tǒng)中的避雷裝置沒有起到相應(yīng)作用，就有可能出現(xiàn)高頻電流，在高頻電流的影響下，變電站暫態(tài)電位會(huì)相應(yīng)升高，繼電保護(hù)裝置會(huì)發(fā)生誤動(dòng)。直流電源對(duì)繼電保護(hù)裝置的影響比較大，當(dāng)火電廠發(fā)生直流接地故障時(shí)，雖然抗干擾電容在較短時(shí)間內(nèi)能恢復(fù)電流，但即便是短暫的故障也會(huì)導(dǎo)致電源中斷，從而影響繼電保護(hù)裝置的穩(wěn)定性。靜電也是影響繼電保護(hù)穩(wěn)定性的因素之一，工作人員在高壓電環(huán)境中長(zhǎng)期工作，衣服上會(huì)帶靜電，在接觸繼電保護(hù)裝置時(shí)靜電就會(huì)影響其正常運(yùn)行，甚至有可能產(chǎn)生放電現(xiàn)象，導(dǎo)致繼電保護(hù)裝置誤動(dòng)作。

3 火電廠繼電保護(hù)運(yùn)行可靠性的提升策略

3.1 做好繼電保護(hù)裝置安裝驗(yàn)收工作

驗(yàn)收工作是影響繼電保護(hù)運(yùn)行可靠性的關(guān)鍵，做好驗(yàn)收工作能大大減少繼電保護(hù)裝置運(yùn)行過程中的故障發(fā)生率[7]。相關(guān)工作人員在繼電保護(hù)裝置安裝調(diào)試以后要進(jìn)行驗(yàn)收，驗(yàn)收完成后將驗(yàn)收?qǐng)?bào)告單提交給火電廠?；痣姀S要組織相關(guān)的人員進(jìn)行驗(yàn)收，為保證驗(yàn)收過程無遺漏項(xiàng)目，可以將運(yùn)行、檢修等部門的技術(shù)人員組織起來參與驗(yàn)收過程。驗(yàn)收人員要對(duì)在實(shí)際運(yùn)行過程中易出現(xiàn)故障的部位進(jìn)行著重檢查，重點(diǎn)部位的一些零部件需要進(jìn)行拆卸后檢查、測(cè)試，待全部項(xiàng)目驗(yàn)收無誤后，再將拆卸的零部件、壓板等恢復(fù)。所有工作完成之后，需要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行徹底清掃，最后由項(xiàng)目負(fù)責(zé)人簽字。

3.2 加強(qiáng)繼電保護(hù)裝置的巡檢工作

在檢修過程中，做細(xì)巡查檢修工作可以最大限度地排除繼電保護(hù)裝置及二次回路中的安全隱患。根據(jù)設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)分析其狀態(tài)是否正常，出現(xiàn)運(yùn)行異常的要及時(shí)查找故障源，綜合運(yùn)用元件拆除、參數(shù)比較等方法，確?？焖倥懦收稀６ㄆ谇謇碓O(shè)備元件上的灰塵，借助清掃工具徹底清掃；緊固螺栓，防止螺栓松動(dòng)導(dǎo)致接觸不良；重點(diǎn)檢查開關(guān)與壓板位置、熔斷器接觸情況、各回路的接線有無松動(dòng)情況、繼電器接點(diǎn)是否良好，以及帶電觸點(diǎn)狀態(tài)等。要配置一定量的易磨損、易損壞備用件，出現(xiàn)零部件磨損后及時(shí)更換，縮短故障排除時(shí)間。在C級(jí)檢修中，重點(diǎn)檢查接線部位、零部件絕緣部位等；B級(jí)檢修除進(jìn)行接線、絕緣等部位的檢查外，還要進(jìn)行開入量檢查、模擬量通道檢查、部分定值校驗(yàn)等；C級(jí)檢修需要在常規(guī)檢修的基礎(chǔ)上，進(jìn)行全部保護(hù)邏輯及定值校驗(yàn)。建立完善的設(shè)備檢修臺(tái)賬，記錄設(shè)備的維修狀況、更換的部件名稱、檢修的時(shí)間以及設(shè)備日常的養(yǎng)護(hù)內(nèi)容等，為后續(xù)的維護(hù)檢修提供參考。

3.3 加強(qiáng)相關(guān)人員的技術(shù)培訓(xùn)

火電廠繼電保護(hù)運(yùn)行中，操作規(guī)程中只有部分的特殊情況處理技術(shù)，對(duì)于突發(fā)情況的處理，大部分需要工作人員依靠自身專業(yè)和工作經(jīng)驗(yàn)來解決?；痣姀S要加強(qiáng)對(duì)運(yùn)行、檢修人員的培訓(xùn)，根據(jù)不同水平的技術(shù)人員進(jìn)行針對(duì)性的培訓(xùn)，尤其是要加強(qiáng)繼電保護(hù)運(yùn)行中常見故障排除流程及技術(shù)的培訓(xùn)，確保繼電保護(hù)的投運(yùn)、退出準(zhǔn)確。比如，關(guān)于繼電保護(hù)的原理、二次回路檢修事項(xiàng)、繼電保護(hù)投入與退出流程、二次回路變更流程，整定值或回路保護(hù)有關(guān)注意事項(xiàng)，應(yīng)在哪些情況下及時(shí)退出繼電保護(hù)，保護(hù)主設(shè)備改造后的試驗(yàn)流程等。加強(qiáng)繼電保護(hù)裝置安裝、調(diào)試標(biāo)準(zhǔn)的培訓(xùn)，讓技術(shù)人員嚴(yán)格按照規(guī)程要求進(jìn)行操作，確保保護(hù)裝置安裝可靠，調(diào)試合格，運(yùn)行穩(wěn)定。通過針對(duì)性的培訓(xùn)，讓運(yùn)行人員熟悉本崗位的基本規(guī)范和制度，熟悉設(shè)備及系統(tǒng)的特性和運(yùn)行原理，熟悉操作規(guī)程，能正確地分析設(shè)備的運(yùn)行狀況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障，并學(xué)會(huì)簡(jiǎn)單的故障排除技術(shù)。對(duì)于檢修人員來說，通過培訓(xùn)后能熟悉本崗位的規(guī)章制度，熟悉設(shè)備的檢修流程和工藝，掌握設(shè)備檢修質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，能熟練地進(jìn)行常見故障排除工作，能繪制簡(jiǎn)單的加工圖等。

3.4 加強(qiáng)繼電保護(hù)管理

加強(qiáng)管理是確?；痣姀S繼電保護(hù)穩(wěn)定運(yùn)行的重要措施。因此，火電廠要加強(qiáng)繼電保護(hù)的管理工作，從制度管理入手，明確部門及個(gè)人的工作職責(zé)，提升工作人員的安全意識(shí)，做到安全運(yùn)行、安全檢修[8]。制定完善的繼電保護(hù)管理制度，包括繼電保護(hù)定值管理、繼電保護(hù)安全措施票管理、定期校驗(yàn)管理、巡回檢查管理、檢修管理、技術(shù)考核管理，以及相關(guān)部門的崗位責(zé)任制度管理等。通過制度管理，明確不同部門的職責(zé)，完善工作流程，確保繼電保護(hù)運(yùn)行及檢修工作標(biāo)準(zhǔn)化、高效化。將繼電保護(hù)安全管理工作落實(shí)到部門及個(gè)人，不論是管理人員還是技術(shù)操作人員，都要有高度的安全意識(shí)，將安全意識(shí)貫徹到具體的工作過程中。完善監(jiān)督管理體系，火電廠需要根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際建立監(jiān)督管理部門，利用專業(yè)技術(shù)過硬、生產(chǎn)管理經(jīng)驗(yàn)豐富的人員，對(duì)繼電保護(hù)裝置安裝、調(diào)試以及檢修維護(hù)等工作進(jìn)行監(jiān)督，確保各項(xiàng)工作嚴(yán)格按照生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，符合運(yùn)行要求。

4 結(jié)束語

繼電保護(hù)裝置是影響火電廠電力系統(tǒng)設(shè)備安全運(yùn)行的重要設(shè)備，能對(duì)電氣設(shè)備的非運(yùn)行狀態(tài)及時(shí)做出反應(yīng)，并快速切除故障設(shè)備，防止釀成更大事故。但是在繼電保護(hù)裝置運(yùn)行中，也會(huì)由于多種因素導(dǎo)致繼電保護(hù)出現(xiàn)拒動(dòng)、誤動(dòng)等情況，影響火電機(jī)組的安全運(yùn)行。因此，火電廠要做好繼電保護(hù)工作，從裝置的安裝、調(diào)試到運(yùn)行、檢修等各個(gè)環(huán)節(jié)都要嚴(yán)格按照操作規(guī)程進(jìn)行，降低繼電保護(hù)拒動(dòng)、誤動(dòng)的發(fā)生率，確保電氣設(shè)備安全運(yùn)行。