火力发电厂继电保护技术改进方法研究

2020-03-21卢潘辉

通信电源技术 2020年3期

卢潘辉

（韶能集团新丰旭能生物质发电有限公司，广东韶关 511100）

0 引言

继电保护技术关系到电力供应的系统日常运作，发电厂的安全及稳定与继电保护装置也息息相关。在现代发电厂应用继电保护装置的过程中，安全隐患或技术不规范的问题较为广泛[1]。受到此类问题影响，继电保护装置在使用过程中，耗能较大，保护效率相对较低，因此需要进行改造，使其效果得到保证。

1 火力发电厂继电保护工作

火力发电厂在发电运行时，继电保护措施中的跳闸装置是基本配置。隔离装置的主要功用在于对运行中出现的问题进行控制，使问题发生造成的影响受到限制[2]。该装置在运行中，主要负责对故障发生区域的供电线路进行切断，由此遏制住故障的扩大趋势。继电保护技术在运行的过程中，故障的种类往往具有多样化的特点，不同故障发生所需要的应对措施也相对不同。预警及跳闸也是继电保护的重要工作，在火电厂进行隔离控制外，还能够根据实际情况进行预警，为电力系统运行顺畅进行保证。火力发电厂的运行架构较为庞大，因此故障发生时产生的影响，若不进行合理的控制，将会造成巨大的损失。继电保护方式如表1所示

表1 继电保护方式

2 继电保护技术的影响因素

2.1 雷电影响

社会生活中，雷电是较为常见的自然现象。雷电的破坏性极强，对于继电设备的破坏是其中控制难度最大的部分。雷电多发的季节也是雷电破坏最为集中的时段。雷击事故发生的原因众多，造成的破坏程度也不同。火力发电厂的电网存在电流大、阻抗高的特点，导致电网与雷电容易出现对流现象。在此情况下，电网的电压及电流数值会在短时间内攀升，导致电网运行荷载较大，也容易出现电网损害的问题。

2.2 高频影响

火力发电厂在运行时，继电设备在隔离开关操作的时间上相对较长，动作的速度相对缓慢。由此导致隔离的开关触点形成了电弧闪络的现象，进而产生高频电流，形成了过电压。隔离开关导致的高频现象，会在总线的附近产生强力的磁场及电厂，从而使得电流二次侧回路出现，二次设备出现操作异常的问题。电厂及磁场的干扰性在超过设备逻辑元件的承受能力时，继电保护装置会出现异常动作，进而使得发电厂正常操作被影响。

2.3 电源影响

直流电源造成电厂设备影响是无法忽略的保护装置影响条件。直流回路造成的电路故障，会使得保护装置出现短时间的断电现象，由此使得保护装置在稳定性上无法得到控制。

2.4 电磁干扰

火力发电厂在发电的过程中，各个部件会有通信信息传输及电脉冲信号响应。此类信号会使继电保护装置受到干扰。部分信号在进行传输的过程中，频段较为相似，由此会使得传输过程中出现错误，造成继电保护系统出现通信问题，进而出现误动作的情况。在火力发电厂的运行过程中，出现较多的情况便是开关动作频繁。开关装置在受到控制端的信号影响，出现频繁的开合动作，该过程中会出现各类的瞬时过电流、过电压的问题。此类不稳定的电流及电压会致使电流及电压浪涌的现象出现，对继电保护形成冲击，在超过系统荷载极限时，会造成继电保护装置损毁，发电厂运行的保护无法做到有效。此类状况并不只是电磁问题，极大可能是传统继电保护对于电磁的干扰不能做到有效屏蔽，导致机电保护配合过程中出现问题（见表2）。

表2 传统继电保护形式及配置内容

3 火力发电厂继电保护改进方法

3.1 雷电影响改善

雷电的影响条件改善，主要从防雷系统的建设入手，通过电力运行的各个层级分压，消除雷电造成的影响。根据雷电的形式进行改进的方法确定，首先是直击雷的类型。在直击雷的应对措施中，可以使用避雷针将直击雷引入地下，消除直击雷影响。其次是感应雷，可以将防雷器及防雷箱进行多级设置，从而逐级对感应电动势进行消除，避免继电保护受到的感应电流冲击。电压差是感应雷的另一影响作用，可以合理布局减轻压降造成的保护装置影响。同时，对于发电机需要进行短路保护，不小于200 mW以上容量的发电机变压器组出口断路器，需要有断口闪络保护，保护出口延时应保证在0.1～0.2 s，机端没有断路器动作会在机端短路器发生故障时，进行跳闸动作保护。能够使电厂继电保护装置受到的自然因素影响，并不仅限于雷电，不过火电厂本身在温度及湿度的控制优势使此类问题也可以合理得到解决。

3.2 设备灵敏度提升

设备的正常状态保障是其发挥作用的关键，继电保护装置也是如此。电厂在运行过程中，所覆盖的面相对较为广，保证电网的运行安全便需要继电保护装置能够对整体电网进行保护，所以要保证技术应用的全面性，人员需要根据实际情况进行全面的防护设置。电厂继电器在故障发生时的保护能力，与其自身的灵敏性有着较大关系。线路保护装置是其中较为关键的部分，相关设计规范中要求不小于110 kV的电压线路保护装置，需要有故障点距离检测的功能，明确在金属性短路误差检测精度上不能超过线路全长3%。在进行继电保护设备的配置过程中，需要对其灵敏度进行关注，积极进行检验，确定保护装置的灵敏性。

3.3 设备维护及更换

技术的实现是基于设备，在设备达成使用要求的情况下，才能保证电力运行系统得到保护。继电保护设备出现问题会严重影响到其使用性，因此在设备的使用过程中，需要对设备的维护及更换工作进行保证。设备维护是火电厂运行中的日常工作，以保证继电保护设备的使用。电厂应建立完善的设备维护制度，并对维护人员进行定时考核，定时进行知识技能的培训，进而对继电保护装置的维护工作进行保证。在电厂出现问题时，维护工作需要及时进行，对电厂运行效益进行保证。继电保护装置在应用的过程中，由于本身工作强度较大，使用年限受到实际应用状况影响。在设备失效、设备损害、设备陈旧的问题出现时，要积极进行设备更换，进而对设备应用有效进行保障。

3.4 电磁干扰改善

由于电磁信号的误导，促使继电保护设备出现误动作的现象，对于继电保护的运行影响较大。在进行该问题的改善过程中，可以使用屏蔽及隔离技术对设备干扰源头进行隔离，从而使得电磁干扰造成的影响降到最低。此外，可增强继电保护系统的过滤功能，通过过滤器对电磁杂波的影响进行消除。浪涌冲击造成的继电保护装置烧损问题，可以使用压敏电阻以及放电管对瞬态电流进行释放。