火力发电厂继电保护可靠性的影响因素探析

【摘 要】 基于火力发电厂装置的重要性和特殊性，预防火力发电厂电力事故的继电保护装置尤为重要。本文主要介绍了火力发电厂继电保护装置设置的基本任务、目的以及所具有的工作特点，并针对火力发电厂内继电保护抗干扰问题进行了分析探讨。

【关键词】 火力发电厂 继电保护 干扰因素 可靠性

电力系统的安全性能是关乎社会发展与稳定的重要因素，火力发电厂如果出现异常的运行状态不及时处理的话，将会进一步演变为电力故障，会引起一系列的重大事故，甚至会造成人员的伤亡以及电力设备的重大损坏。因此为了保障电力系统的安全稳定运行，防止一系列电力事故的再次发生，必须将火力发电厂内的每一个电气相关设备上全部安装继电保护装置，从问题产生根源抓起，根据电力系统发生故障或异常运行的情况，动作于断路器跳闸或发出信号。因继电保护装置具有强的选择性、速动性和灵敏性导致其在工作的同时会受环境、温度、辐射以及一系列人为因素干扰而使其性能受到破坏，从而影响火力发电厂的安全稳定运行。

1 火力发电厂继电保护综合概述

1.1 火力发电厂继电保护的重要性

火力发电厂的继电保护装置主要是指能反应电力系统中电气元件发生故障或不正常运行状态，并动作于断路器跳闸或发出信号帮助火力发电厂及时处理各种故障或异常的一种自动装置。火力发电厂虽然配备了继电保护装置，但是火力发电厂继电保护装置常会受到多种因素的干扰而导致继电保护功能的受损。例如：常会受到自然灾害（如雷击、风灾等）和人为因素（如误操作、设备制造上的缺陷以及设备检修质量不合格等）的影响，会对整个发电厂的正常运行产生各种形式的干扰，造成电力系统发生故障或不正常运行，在很大程度上会降低系统电压，破坏整个发电厂运行的稳定性和系统安全，造成人员伤亡及设备损坏，所以在火力发电厂中使用继电保护装置是十分必要的。

1.2 火力发电厂继电保护的基本任务

（1）当火力发电厂电力系统发生故障时，继电保护装置能自动、迅速、有选择性地将故障元件从电力系统中切除，使故障元件免于继续遭到破坏，保证其他无故障部分迅速恢复正常运行，以最大限度地减少对电力元件本身的损坏，降低对电力系统安全供电的影响。（2）反应火力发电厂电气设备的不正常工作情况，并根据不正常工作情况和设备运行维护条件的不同发出信号，以便值班人员进行处理，或由装置自动地进行调整，或将那些继续运行而会引起事故的电气设备予以切除。

1.3 火力发电厂继电保护的目的

火力发电厂电力系统短路故障总是伴随着很大的短路电流，同时系统电压大大降低，电力系统一旦故障将会产生如下后果：（1）短路点的电弧将故障的电气设备烧坏；（2）短路电流通过故障设备和非故障设备时发热并产生电动力，使电气设备绝缘性能和机械性能损坏，从而缩短设备的使用寿命；（3）电压下降，使大量电能用户的正常工作遭受破坏，影响产品质量；（4）电压下降可能导致电力系统各个发电厂之间并列运行的稳定性遭受破坏，引起系统振荡，甚至使整个系统瓦解。长时间的过负荷会使电气元件的载流部分和绝缘材料温度过高，加速设备的绝缘老化，甚至损坏设备。火力发电厂继电保护是对所保护的对象进行保护和监控，当设备出现异常或故障时，根据设定好的逻辑条件或判决条件延时动作于报警或跳闸，有效预防事故的发生和缩小事故影响范围，保证电能质量和供电可靠性，这是继电保护最根本的目的。

1.4 火力发电厂继电保护装置的工作特点

（1）选择性。继电保护装置可以有选择的将故障设备在电力系统中切除，减少停电范围并保障电力系统中非故障设备的继续运行。（2）速动性。继电保护装置在紧急情况下可以较快的切除电力故障设备，尽快恢复电力系统的电压，防止事故扩张而对电力系统造成更大的影响。（3）灵敏性。继电保护装置对故障的认知、短路形式的判断以及故障反应能力具有准确的判断能力，可以敏锐的满足保护装置的需求。（4）可靠性。可靠性是对继电保护最根本的要求，是指在该保护装置规定的保护范围内发生了它应该动作的故障时，它不应该拒绝动作，而在任何其他该保护装置不应该动作的情况下，则不应该误动作。

2 火力发电厂继电保护可靠性的干扰因素分析

虽然继电保护装置在火力发电厂的安全运行中发挥了关键性的保护预警作用，可以有效而及时的监测设备异常状态，自行切断紧急故障设备。但是实际上火力发电厂的继电保护仍会受到多种因素的干扰，从而造成了继电保护装置性能的减弱，这将不利于火力发电厂的安全稳定运行。以下对继电保护的可靠性干扰因素进行分析：

2.1 自然因素方面

（1）雷击干扰。自然的雷击多种多样，对火力发电厂的设备破坏性较大，包括直击雷、球形雷、感应雷等。因为火力发电厂的地网为高阻抗性能，其接地元件、避雷器受雷击时，会产生一定的高频电流使变电站地网的暂态电位迅速升高。在此高阻雷击干扰下，火力发电厂的继电保护装置会频繁的误动作，降低了继电保护装置的稳定性。（2）高频干扰。火力发电厂的两个设备之间会由于隔离开关的动作时间过长或者速度过慢而产生电弧闪络，并形成高频电流和电压。高频状态的频繁发生会在电力设备附近产生较强烈的电场和磁场，导致二次回路、二次设备的运行状况发生异常，当干扰强度超出装置测量、逻辑元件承受的范围时，便会使继电保护装置动作异常，从而干扰了火力发电厂继电保护装置的正常运行。（3）辐射干扰。火力发电厂内部设置了较多的移动通信设备，其在使用时会产生强辐射电场和磁场，会对继电保护形成一定的干扰。比如，变化的磁场会耦合到电子回路中产生高频电压，也就是假故障信号，干扰继电保护装置的正常运行，影响其对电气设备的保护功能。（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中工作，其衣物上就会留有高电压电荷，当工作人员进入发电厂接触继电保护装置时便会产生放电现象，对继电保护装置中的电子元器件造成损坏，从而影响其对设备的保护效果。

2.2 人为因素方面

（1）人员专业知识方面。在实际工作中，运行维护人员因为缺乏相关电力专业知识，实践操作功底不强从而导致了其对继电保护装置的误操作。在对继电保护装置的操作过程中，操作人员没有认真学习继电保护的相关原理，没有仔细阅读相关继电保护的图纸，对相关的继电保护装置性能不熟悉从而不能确保继电保护装置可靠运行。（2）硬件设备方面。火力发电厂的资金需求比较大，而且大部分设备成本较大客观上导致资金紧张。所以，电力系统中的电力设备发生损坏后，因为没有及时进行相关的维修改造、配件工具和资金供给，导致当前的火力发电厂不能及时完善对继电保护装置的升级改造工作，这也就为火力发电厂供电的安全性埋下了一定隐患。（3）软件支持方面。硬件的正常运行需要有完备的软件技术支持和规章制度监督，但目前火力发电厂或多或少仍存在此方面的问题。虽然也制定了一系列的规章制度，但是因为具体实施力度不够、工作人员的忽视，甚至部分工作人员在操作时无视相关规程规定要求盲目操作等等，这些都对继电保护装置的正常运行产生威胁。

3 火力发电厂继电保护可靠性的探析

3.1 监测核心继电保护装置

要定时和不定期的监测电网中核心电子元器件，针对电网电气的状态进行有效性分析，控制继电保护装置的最大承受电压和电流。一般而言，电力事故是由核心元件的功能减弱引起的，随着设备的老化以及强烈的干扰影响，会使继电保护装置逐步处于脆弱状态，进而削弱继电保护装置工作的灵敏性和速动性。所以，工作人员要不断的监测火力发电厂内部各设备的工作状态和性能，并逐一做好预防准备工作。

3.2 合理分配电网能源分布

合理分配电网的供电需求，形成资源互补的自愈系电网供给，可以吸收分散电压并纳入到自愈系电网中。通过分散性的发电和分布功能，可以在紧急情况下协调电厂内部电力的输配系统，解决由于瞬间干扰而引起的电能问题。

3.3 优化电力网络结构

改变以往电力设备中的常开或常关的网络，结合电网环形网络特点和结构，优化电力网络结构。进一步减少火力发电厂配电网的设备损耗，优化其运营的成本；优化电力电缆分布，使各馈线的电力设备分布均匀，以杜绝超负荷现象；通过优化网络结构在事故发生时借助继电保护装置可以使其自动复原，以增强供电设备的安全性能。

4 结语

火力发电厂是我国最主要的电能生产基地，继电保护设备也是最为重要的电力系统保护设备之一，其可以及时发现异常状态，并自动做出切断、隔离操作，避免发电厂不必要的损失和对电能用户的影响。虽然火力发电厂的设备配备了继电保护装置，在一定程度上可以避免轻微事故造成的危害，但是在火力发电厂运行期间继电保护装置往往会受多种因素的强烈干扰而导致其保护性能的减弱或丧失。所以针对继电保护装置所具有的特点，采取措施有效预防电力系统事故的发生和异常工况的出现，加强火力发电厂继电保护的可靠性显得尤为重要。

参考文献：

[1]贺家李，李永丽等.电力系统继电保护原理[M].北京：中国电力出版社，2010.

[2]常咏梅，王昌勇.发电厂继电保护可靠性的影响因素探析[J].机电信息，2012，（27）：21.