浅谈电厂电气系统的继电保护自动化

浅谈电厂电气系统的继电保护自动化

李莉 王修权

天津国能津能热电有限公司 天津市 300000

摘要：在经济持续发展的今天，我国对电力能源的需求也逐渐增多，而如何保障电力系统的安全性、持续性是现阶段主要解决的问题。加强对继电保护自动化技术的重视，合理应用各种技术手段，可从根本上减少电力系统故障。加强对继电保护自动化技术的分析，了解其在电力系统中的具体应用，对继电保护自动化技术的持续发展有着较大的价值与意义。 
　　关键词：电力系统；继电保护；自动化技术

1热电厂中的继电保护装置的原理和作用 
　　热电厂中的继电保护装置指的是对电力工作中异常、不稳定的情况进行检测，并且发出警报信号或者直接将故障进行隔离、排除的装置。传统的继电保护装置以熔断器为基础，根据热电厂的具体情况和需求对熔断器进行改良使之能够满足热电厂的工作要求。随着科技的进步，集成电路和晶体管逐渐取代熔断器成为继电保护装置的重要组成部分。进入新时代，电磁式的继电保护装置得到了很多热电厂的青睐。 
　　电磁式继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的。只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合。当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）吸合[1]。这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的。采用电磁式的继电保护系统比传统的熔断器继电保护系统工作效率高，而且智能化和自动化水平比传统继电保护系统要高，大大减少了参与继电保护系统管控的工作人员。此外，电磁式继电保护系统的故障率和风险率也比较低，降低了继电保护系统运行中的风险以及检验和维修工作中给维修工人带来的危害等。 
　　随着社会的进步，人们日常生活和各个行业对于电能的需求越来越高，对热电厂的工作量和工作效率的要求也大幅提高。每个热电厂都在不断地扩大自身的规模和工作量，提高工作效率，更好地给社会提供更大的电能。在我国经济社会发展和供给侧结构性改革的带动下，工业发展逐渐由高速型转向高质量型。为了顺应时代的发展和响应国家的政策，热电厂将改革的重点放在了电力电气工作的供应质量和效率上，对继电保护装置的重视就是提升供电效率的重要措施。加强继电保护系统自动化能够增强继电保护装置的自我调节能力，加强对热电厂电力工作的安全保障，防止了热电厂电气设备的故障发生，提高了热电厂的电力服务质量。因此，加强继电保护自动化、积极维护继电保护装置已经成为必然的趋势。 

2 继电保护自动化技术在电力系统中的应用分析 
　　2.1继电保护自动化技术在母线保护中的应用

母线继电保护主要包括两种，即相位对比保护以及差动保护。相位对比保护指的是通过相位的对比方式，提高系统保护母线的可靠性和有效性；差动保护是将特点以及变化都一致的电流互感器设置在母线元件上，当系统母线侧边端子和二次绕组进行连接之后，再将继电保护装置安装在系统母线差动位置。在大电流接地过程中，通过三相连接的方式实现；小电流接地过程中，在相间短路中设置系统母线保护，然后通过两相连接的方式实现[2]。 
　　2.2继电保护自动化技术在发动机保护中的应用

发电机是电力系统的重要组成部分，保证发动机的安全、稳定运行至关重要。继电保护自动化技术在发电机保护中应用主要包括两个方面：一方面，重点保护，如果发电机定子绕组匝间发生短路故障，将会导致发电机的故障部位温度上升，破坏绝缘层，威胁发电机的安全运行，通过在定子绕组内安装匝间保护装置，能够有效地防止定子匝间短路故障的发生；如果发电机的单相接地产生的电流超过规定值，通过安装接地保护装置能够对发电机进行继电保护；通过将发电机中性点、电流、相位进行相互结合，能够形成纵联差动保护，实现对发电机的保护；另一方面，备用保护，过电压保护能够有效地防止发电机自负荷较低的状况下发生绝缘被击穿的现象；过电保护能够有效地实现对外部短路故障的保护，防止发生短路破坏发电机；当发电机定子绕组发生低负荷问题时，继电保护装置能够自动切断电源，并发出相应的报警信号，实现对发电机的保护。 
　　2.3继电保护自动化技术在变压器保护中的应用

变压器是电力系统的重要组成部分之一，对电力系统的运行安全性和稳定性具有非常重要的作用。继电保护自动化技术在变压器保护中的应用主要包括以下几个方面：其一，短路保护，变压器短路保护包括阻抗继电保护和过电流继电保护，阻抗继电保护主要是通过利用变压器阻抗元件产生的保护作用，阻抗元件运行一段时间之后，会自动切断电源，以此实现对变压器的保护；过电流继电保护主要是在变压器电源两边电源和时间元件中安装过电流继电保护装置，电流元件运行一段时间之后，会自动切断电源，进而实现对变压器的保护。其二，瓦斯保护，当变压器的油箱出现问题时，在故障电弧的作用下绝缘材料和油都会发生分解，产生有害气体，通过采用瓦斯保护，当油箱出现上述故障时，能够自动地启动保护动作，将变压器电源切断，同时发出警报信号通知维护人员赶到故障地点进行处理。其三，接地保护，对于不接地变压器保护，应该采取零序电压保护措施；对于直接接地变压器保护，应该采取零序电流保护。 

　　2.4继电保护自动化技术在线路接地保护中的应用

电力系统的线路错综复杂，接地方式也相对较多，因此电力系统的接地方式包括大电流型接地与小电流型接地，当出现大电流接地时，应该立刻切断电源，防止接地故障对电力系统造成的破坏；当发生小电流型接地时，继电保护装置会发出报警信号，电力系统在一定时间内依然可以运行。针对不同的接地故障，应该根据故障状况采取相应的保护措施，具体状况如下所示：其一，零序功率，当电力系统发生接地故障时，零序功率的方向发生变化，零序电流波动相对较小，以此实现对电力接地故障的预测以及保护；其二，零序电流，当电力系统线路发生接地故障时，零序电流会迅速上升，继电保护动作非常敏感，能够及时的采取切断电源的保护措施，对电力系统进行保护；其三，零序电压，电力系统在正常运行时，并不会产生零序电压，如果电力系统发生接地故障，会导致零序电压的产生，继电保护装置能够及时的发出相应的报警信号，同时电网维护人员通过观察电压表数值能够判断系统是否发生接地故障，主要是因为当电力系统发生接地故障时，电压数值会降低[3]。 

3. 结语 
   　　电气工业的发展和自动化技术的进步带动了热电厂电力工作的自动化，继电保护综合自动化的发展也给热电厂带来了极大的经济效益。科学发展是为了更好的生产和经营，面对自动化技术在热电厂的广泛使用，一定要综合考虑其经济效益，选择最佳设计方案，并且对电气设备进行充分的保护，使自动控制技术给热电厂带来更多的发展和机遇。

参考文献： 
　　[1]崔擎.电气自动化技术在电力系统中的应用研究[J].河南科技：上半月，2012（06）. 
　　[2]徐学忠.电气控制系统中的继电保护器整定方法探析[J].城市建设理论研究（电子版），2016（11）：781. 
　　[3]张德平.浅谈电厂电气系统的继电保护自动化[J].科学与财富，2018（13）：98.