水电站继电保护隐患与改进措施研究

水电站继电保护隐患与改进措施研究

肖国明

中国水利水电第七工程局有限公司 四川彭山 620860

摘要：在水电事业发展的过程中，继电器保护变得尤其重要，成为人们关注的焦点。因此，本文详细分析了水电站继电保护的隐患，制定相应的改进措施，并从多角度防范继电保护系统的安全风险，提升水电站运行的安全性。

关键词：水电站；继电保护；隐患；改进措施；防范

一、继电保护结构概述

继电保护是对电力系统中发生的故障或异常情况进行检测，从而发出报警信号，或直接将故障部分隔离、切除的一种重要措施。水电站继电保护系统复杂，与断路器和保护设备有关，而且涉及的二次系统也是一个完整的子系统，能够与内部结构互相连接，也与电气一次设备和其他二次设备相关。因此，为了提升水电站的安全性与稳定性，人们有必要了解继电保护的系统结构，如图1所示。

图1 水电站继电保护体系结构

二、继电保护的常见安全隐患分析

2.1二次回路的安全隐患

2.1.1接线缺陷

基础设施建设阶段和后期维护阶段，如果二次回路存在接线缺陷，会导致继电器出现误动。其主要表现如下：电压互感器和电流互感器会出现二次绕组颠倒现象；开关方面，开触点与常闭触点互相混合；内部的端子线存在虚实问题，如螺栓未压紧；电压和电流互感器出现的多点接地现象较为突出。

2.1.2绝缘性能降低

一般来说，二次线路涉及的接线面十分繁杂，内部环境也十分复杂，容易导致二次回路绝缘性下降。其主要原因如下：接线盒材质和端子材质做工不是特别精细；内部的导线长期受潮，容易出现发热现象；金属连接器容易受到污垢等因素影响，发生受潮。

2.1.3干扰

在一些情况下，电力系统比较容易受到各种干扰，且不同干扰对机电保护二次回路的影响也不同。一般干扰信号主要来自二次回路和一次系统。

2.2装置缺陷

相较于传统继电保护装置和电磁装置，微机保护装置具有更高的可靠性，但是其存在的硬件缺点也不可忽视，最常见的缺陷为：当内部模块发生接触时，状态不够稳定，长期带电模块会出现电压闪烁不定的情况；主板和模块的接触会发生误差；运行时，二次负载偏高可能引起严重发热等情况，导致程序崩溃；当内部程序出现错误时，设备会被锁定。

三、潜在安全隐患排查和处理方法

3.1内部二次回路隐患排查和处理

3.1.1认真检查图纸，提升二次回路的安全性和可靠性

首先，对设计单位图纸进行初步审查，重点关注CT和PT回路，了解设计单位的设计意图。根据相关国家标准要求审核原理图及接线方式是否符合要求，比如，CT、PT二次回路是否存在唯一接地点，接线端子是否存在一个端子接若干根电缆的问题，其极性是否符合相关保护原则。其次，熟悉设备出厂图，检查输入、输出等节点内部接线是否与设计单位图纸是否一致。

3.1.2二次回路的绝缘检查

绝缘性降低是二次回路中最不可忽视的环节，因此技术人员要把二次回路绝缘检测当作继电器检验保护的重点环节，积极开展绝缘试验。一般来说，水电站外部环境的湿度较高，二次回路接线容易受到绝缘性下降的影响。因此，在进行定期校准时，要重视二次回路绝缘测试项目，检测之前必须按规定连接需要短路的电路，并拆开与装置内部电路相连的端子，以免在试验过程中因电压过高而损坏电子元件。

3.1.3二次回路的抗干扰措施

二次回路内部存在干扰，目前，厂家在设计微机保护装置时注重内部接线质量，选用优质元器件，尽量减少干扰。

在对电源回路进行抗干扰测试时，可以通过加装电源、滤波器等方式消除磁场对电源的电磁干扰，也可以利用机箱的屏蔽作用对设备中的电源线干扰进行削弱。

其中，最有效的消除方式就是采用可靠的静电屏蔽方式对输入电路进行干扰，严格落实电位接地网的反事故措施，可以利用保护铜线柜、室外接线盒等方式把铜线并排连接起来，将电压模拟量和电流模拟量引发的强电流干扰信号从高压开关场引至地面。

3.2防止继电保护装置故障

一是微机保护装置的运行环境要符合说明书的要求。恶劣的环境对微机保护装置的安全运行有很大的影响。例如，高温高湿环境会加速电子元件的氧化，导致保护装置故障或误操作。因此，技术人员应注意微机保护装置的运行环境，防止粉尘、温湿度等环境问题引起装置故障。

二是定期检查时注意微机保护装置的内部插件。如果发现电路板出现发黑或发黄的现象，就说明电器元件松动且发生变形，因此要及时进行更换，有效防止操作失败。

三是定期检查保护装置的光纤通道、采样值等延时和误码信息，并与同类型的设备和上次检查数据进行对比分析，当出现偏差过大时，要及时核实原因。四是储备足够的备件。水电站一般处于偏远位置，硬件或软件设备出现问题时，要及时对其进行更换，保证在最短时间内恢复系统正常运行。

四、继电保护系统安全风险的其他防范措施

4.1逐步建立并且完善水电站安全风险管理机制

水电站内部的所有部门都要加强对继电保护的安全管理机制建设，要逐渐地完善继电保护机制。运行风险控制流程如图2所示。

图2 运行风险控制流程

4.2提升技术人员的专业素质

人员因素是导致继电保护系统出现安全问题的主要因素。继电保护装置的各个环节都需要技术人员的参与，如前期采购、安装调试和后期质量监督等，因此技术人员的责任意识和专业素质都与继电保护装置的运行效率有直接关系。当前，要加强对继电保护人员的教育培训力度，根据水电站实际运行情况和常见安全风险，合理开展培训，不断提升技术人员的专业水平。只有把完善人才培训机制当作日常管理的重要内容，才能逐渐提升技术人员的综合能力，才能够最大限度地降低继电保护系统的运行安全风险。

4.3提升软硬件系统的质量

从计算机硬件角度来看，要提升硬件设备的耐久性，使各种设备元件在运行过程中不会受到尖峰电压的冲击；从软件系统来看，要不断完善软件功能，最大限度保证继电保护装置能够满足基础工作要求，有效避免继电保护装置出现误动和拒动情况。

五、结论

我国继电保护装置在可靠性、安全性以及灵敏性等方面都有了较大的突破，但是受多种因素影响，其容易出现拒动、误动等情况。因此，人们必须重视继电保护装置存在的安全隐患，作为继电保护技术人员要积极学习二次回路、微机保护等方面的知识，提升自身的专业素质，为水电站及电网安全运行打下坚实的基础。

参考文献：

［1］马雷.电气控制系统中继电保护器的整定探讨［J］.中国高新技术企业，2016，（5）：131-132.

［2］张莉，杨启军，王灿.浅谈继电保护在运行过程中的误动及解决措施［J］.重庆电力高等专科学校学报，2011（1）：78-81.

［3］王冲.水电站继电保护安全问题和改进措施［J］.中国科技投资，2016（7）：94-96.