发电厂继电保护及其干扰因素简析

【摘要】继电保护对于发电厂来说是极其重要的，发电厂的安全稳定的进行，在很多时候需要依靠继电保护来维持。继电保护可以在发电厂用电和输电的过程中起到绝佳的保护作用，因此要杜绝干扰继电保护发挥作用的因素，提高继电保护的效果。本文将对发电厂继电保护进行简述并从几个方面来简要分析发电厂继电保护的干扰因素。

【关键词】发电厂；继电保护；干扰因素

中图分类号：TM62 文献标识码：A

一、前言

目前，国内发电厂在继电保护方面的运用比较广泛，但是在继电保护抗干扰方面的研究还比较缺乏，导致出现干扰因素的时候不能够很好的应对，因此，分析这些干扰因素很有必要。

二、继电保护概述及特点

1、继电保护

继电保护所指的是正常用电过程里，当电路发生故障时，能够及时报警，且有效阻止事故发生的一种保护装置。在继电保护装置里，可靠性所指的是在规定范围里，该动作时不能拒动作，不该动作时不能误动作。通常继电保护中的误动及拒动作均会给发电厂的电力系统带来较大危害，提高不误动及不拒动可靠性措施一般存在着相互矛盾性，当发电厂的电力系统负荷性质及构造不同时，误动及拒动造成的危害也是不同的，作为保障电力系统可靠运行重要组成的继电保护在发电厂中的作用还是很大的。

2、继电保护特点

随着计算机技术及其他技术的不断发展，继电保护技术也得到了很大提高，其主要特点有下列几方面，一是继电保护的自主运行率在不断提高，计算机技术中的数据处理让继电保护设备具有了很强的记忆力，再加上自动控制技术等综合运用，让继电保护更好地实现了电力系统中的故障分量保护，有效提高了稳定安全运行效率；二是继电保护的监控管理比较好，其主要表现为核心部件受外界环境影响比较小，具有一定使用功能，同时，还能运用计算机的信息系统进行监控，从而有效降低了保护成本；三是继电保护具有较强的兼容辅助功能，其装置的体积比较小，盘位数量也少，并且还扩充了其辅助功能，像波形分析及故障录波等；四是运用灵活，人机界面更为友好，维护调试也更为方便，维修时间缩短，并且能够根据运行经验，通过软件法在现场进行结构及特性改变。

三、继电保护装置的工作原理

由于电气设备和线路的不正常运行，或者当辅助系统发生问题时，不正常的电流与电压的变化就会使电力系统的安全受到严重威胁，这时候警报信号就会发出，警报信号是智能控制系统或者技术人员发出的，其作用是发出断开指令到断路器上，来隔离故障，使其影响的范围减小，这时候继电保护装置就起到了关键作用。继电保护装置是判断并切除故障从而保护设备的装置，它依据的就是故障电流的变化，有时候依据电压参数的变化，根据这些做出准确的反应；除此之外，其他参数也可以根据需要接入，以此作为动作发生的根据，比如：变压器油箱故障体现在瓦斯或者油流速度的增加或减少等。不论是哪种参数被采用，结构都是大同小异，其中有测量、逻辑和执行装置。由此可知继电保护装置在发电厂中是保护性装置，有较大的作用。

四、发电厂继电保护的干扰因素

继电保护在发电厂生产期间起到了关键性的保护作用，既能对设备异常状态有效检测，也可在故障发生时紧急切断处理。但从实际保护状态分析，发电厂继电保护受到了多方因素的干扰，造成继电保护装置的性能减弱，这对于发电厂安全稳定运行是不利的。

1、雷击因素

雷电对发电厂设备的破坏力较大，且自然雷击形式多样，如：直击雷、感应雷、球形雷等。若发电厂的接地元件、避雷器受到雷电袭击后，因电厂内的地网为高阻抗，使得雷击造成的高频电流在变电站的地网系统中造成暂态电位的升高。这种高阻抗干扰状态下，发电厂继电保护装置的误动作率明显上升，保护装置的灵敏性、稳定性等性能大大减弱。

2、高频因素

发电厂设备内隔离开关动作时间过长、动作速度过慢，在隔离开关触点之间则形成“电弧闪络”，由此形成过电压、高频电流等。这种高频状态会使得母线附近形成强烈的电场、磁场，使得二次回路、二次设备的运行发生异常状况，若干扰强度大于装置逻辑元件承受范围时便会使继电保护装置动作异常，干扰了发电厂继电保护装置的运行。

3、辐射因素

为了满足电能生产调控的需要，发电厂内部电力系统也配备了相应的移动通信设备，如图1所示的是某发电厂监控系统图。通信设备在使用期间会形成强辐射电场、磁场。通信设备引起的辐射也会对继电保护造成一定的干扰，如：变化的磁场耦合到附近的弱电子设备的回路中，而回路则感应出高频电压而产生假信号源，这往往会误导继电保护装置的正常动作，影响了设备保护的效果。

4、静电因素

静电因素对继电保护造成的干扰主要来源于工作人员的衣物，若技术人员长时间处于高电压环境工作时，其衣物上会留有高电压电荷，这种因素对继电保护的影响甚微。工作人员进入发电厂接触设备后则会产生放电现象，对继电保护装置的电子元件造成破坏作用，使得继电保护系统结构扰乱。而继电保护装置正常运行后会因静电干扰作用而出现误动作，不利于发电厂设备的安全运行。

5、电源因素

直流电源对发电厂设备造成的干扰作用不容忽视，发电厂接地故障发生后会导致设备状态异常，发电厂地网电位超出正常值。直流回路故障造成的短时电源中断及电源干扰破坏了继电保护的稳定性，由于抗干扰电容与分布电容使得直流的恢复时间极短。另外，电子设备内部的逻辑回路异常变化而导致继电的暂态电位差，对继电保护系统工作造成破坏。

五、继电保护装置在发电厂的应用

1、发电机变压器组的保护

在实现发电机变压器组保护的时候，应当充分考虑到机组的型号。例如：有些电厂的大型机组设备造价高、维修复杂、停机的损失大等情况。这就要求继电保护装置的配置一定要符合相关的配置要求，达到“快速、灵敏、可靠、选择”的基本要求。例如某电厂的600MW发变组保护，考虑到机组的实际情况选用的是美国通用电气公司产品,主要包括了G60、T60等保护设备，高压厂用变压器和励磁变压器则采用的是T35，非电量的保护则为C30。这些综合数字式保护装置功能全面、技术成熟、调试方便，突出的特点是硬件中含有可以实现数字信号处理的芯片（DSP）和CPU。交流电压的采样和数据处理均由DSP（数字信号处理器）完成，CPU（处理器）只进行保护算法与逻辑判断，同时DSP与CPU之间有专用通讯总线，避免了大量数据在两者之间传输时可能出现的数据阻塞，从而提高了故障计算的准确性和装置的动作速度。

在保护装置的实际选型应用中，必须根据实际的情况进行保护装置的选择，主要的依据是发电机、变压器的型号、主接线方式、控制系统的特点等进行判断，以此达到继电保护与运行、控制相配合的要求，同时也应当从经济性和便于维护等方面考虑，达到保护装置设计方案的最优化。

2、电厂电力系统的保护

在此系统的继电保护装置的选择中，应当考虑到配合性。即在合理的减少二次电缆的情况下，增加整个电力网络的自动化水平。如某电厂，在两台低压机组上配置了一套厂用电监控系统。系统在和上层的DCS（分散型控制系统）相连接的同时，与下层的厂用的继电保护装置通过通信网络相连接，利用监控系统或者DCS即可对厂用电力系统的电度量进行采集和传输，并完成对保护动作量的遥测和通信，以此控制厂用电力系统中的电源和保护装置。除了进行简单的开关遥控外还可以进行保证定值的查询和修改，让自动化的控制和通信系统增加了系统的可控性能，以此维持整个厂用电力系统的安全和灵活性调整。

3、电厂直流系统的保护

直流系统在电厂中的作用是为整个电厂的保护、自动装置、开关等进行供电。所以直流系统的可靠性和稳定性将直接关系到整个电厂的保护和自动控制系统的准确动作。发电厂用的直流系统的配置原则是按照电气一次系统的分区进行分段配置的，同时考虑到直流供电系统的远近及重要程度,对每套直流系统进行冗余配置。

六、结束语

发电厂在今后的用电和输电过程中，要进一步的提高对干扰因素的认识，同时，采取可靠的方式来尽量的避免干扰因素的出现，提高继电保护的效果。

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