水电站继电保护安全隐患及其处理措施研究

水电站继电保护安全隐患及其处理措施研究

覃伟林

广西龙江电力开发有限责任公司

【摘要】随着社会经济的发展，水电行业迅速发展起来，在人们生产生活中发挥着重要作用。然而在水电事业发展过程中，继电器保护安全风险问题越来越突出，已经成为社会关注的热点。在水电站运行过程中，继电保护发挥着关键性的作用，能够有效保障水电站运行的安全性和稳定性，因而要保证继电保护装置的正常运行，加强对继电保护工作的安全隐患的分析。本文结合笔者多年的研究与实践，探讨水电站继电保护安全隐患及其处理措施，以供参考。

【关键词】水电站；继电保护；安全隐患；处理措施

当前我国社会经济快速发展，社会对电力能源的需求也越来越大。如何保障社会经济发展和工业发展所需要的电力，是社会关注的重点问题。水电行业的发展在一定程度上解决了国内电力资源短缺等问题。近年来，随着国家大力发展水力发电站系统，水电站已经成为电力供应的主要部分，在水电运行中发挥着重要作用。然而水电站继电保护是当前面临的主要技术问题，要想保障水利系统的稳定运行，必须分析水电站继电保护安全风险，针对性地采取改进措施，从而提高水电站继电保护的可靠性和安全性。

1.继电保护简述

对于电力系统来说，不管是哪个设备或者是哪条线路出现问题，都会对其正常运行造成不良影响。因此，要尽可能缩短输电线路，降低设备故障的频率，有效保证电力系统正常运行。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^[1]。继电保护常涉及两项任务。第一，如果电气设备无法正常运行，要根据设备运行和事故发生的实际情况进行判断，当继电保护装置能够及时发出报警信号时，值班人员可以自主进行调整，降低事故发生率；第二，当水电站在运行中出现短路故障时，继电器能进行自动处理，能够通过断路器跳闸、切断电力系统等措施，使电力系统在较短时间内恢复正常，避免故障线路引发严重后果。

2.继电保护的基本要求及体系分析

2.1继电保护的基本要求

继电保护装置有着非常重要的作用，是保障水电站电力想通安全运行的基本前提。因此，继电保护装置必须满足一定的要求。一是速动性，是指继电保护装置能够快速排除故障，切除故障的时间必须符合继电保护动作时间和断路器固有跳闸时间的要求，为后续故障处理节

约更多时间，最大限度减少继电保护装置的人为延长时间。二是敏感性，水电站在正常运行时需要继电保护装置，其需要具备较高的灵敏性，要快速找到故障位置并做出科学判断。三是选择性，继电保护装置出现故障时，要有选择性地清除故障元件。四是可靠性，是指继电保护装置在不使用时不会发生误动作，一般来说，保护装置越简单，其可靠性越高^[2]。

2.2水电站继电保护体系

继电保护装置是水电站最重要的二次设备，属于数字保护装置，其主要采用分层分布式结构。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。水电站继电保护体系结构主要包括直流电源、交流电源、被保护设备、继电保护屏、CT、PT、断路器、监控系统、远方系统和励磁控制系统等。在水电站运行的过程中，继电保护装置主要以保护屏的形式存在，这类似于高效的机电保护做法，主要利用继电保护测试仪单独测试每一个屏的功能。

3.继电保护的常见安全隐患

3.1二次回路的安全隐患

3.1.1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，常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。

3.1.2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。

3.1.3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。

3.2装置缺陷

随着社会的不断发展，继电保护装置越发被人们重视，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

^[3]。

4.水电站继电保护安全隐患的处理措施

4.1内部二次回路隐患排查和处理

(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。例如，当选择接入开关时，要保证逻辑所需的位置触点正确。施工人员在进场前要核实施工图纸的正确性，检查内部线路的接线情况是否符合规范、是否存在虚接情况和接地点是否无误。验收时，可以通过各种手段对连接状况进行判断。比如，对新装备进行安装验收时，可以通过检查变压器极限的方式，检查保护装置电流和电压的正确性；检查开关量回路时，可以通过模拟开关、故障跳闸、检查信号等方式，对接线的正确性进行判断。（2）二次回路的绝缘检查。在实际检测中，高压进入继电保护装置会对电子元件造成破坏，导致二次回路故障。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）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。一旦干扰信号出现，微机保护装置采用自动检测技术和闭锁装置等预防措施，充分降低干扰可能产生的不利影响。因此，在对保护装置进行定期检查时，现场技术人员应充分利用保护装置的自检功能，及时查看自检报警情况。对于保护装置的外部干扰性来说，要根据设备路径和干扰源进行处理。外部干扰源主要包括模拟量、电路开关量输入电路和电源电路等。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。但是，要注意屏蔽机箱中容易与滤波器接地相关元件，并把接地点选择在离机箱机柜最短的距离范围内。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。（4）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^[4]。

4.2降低水电站运行风险，完善识别体系

水电站要彻底地分析继电保护系统存在的问题，降低系统运行风险。继电保护装置会出现误动和拒动，人们要从技术与管理两方面排除潜在的安全隐患。技术层面，要优化继电保护装置，通过增加变压器的纵差进行保护，消除二次接线装置的差异。管理层面，要改进继电保护装置运行模式，根据继电保护的实际情况进行风险评估，重点核实内部常见的继电保护安全问题，做出正确决策，有效防范风险。

4.3建立完善水电站安全风险管理机制

目前，我国水电站继电保护工作仍然存在较多的不足，如管理落空、制度过于形式化、高层基层人员都没有意识到继电保护的重要性等，仍然存在较严重的懈怠现象，不管是对前期的安装建设工作还是后期的维护工作，都存在不到位的现象。因此，完善与建立继电保护安全管理机制就显得尤为重要，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。这样的制度是可以包含很多方面的，从元件的采购，到设备的安装调试，再到后期维护，都需要进行严格管理，其中包括对施工人员的选拔等。这样才能切实地保护继电保护的安全性与稳定性，保障水电站安全稳定运行。

5.结束语

综上所述，水电站继电保护对整个水力系统运行具有重要作用，要想保证水电站建设和运行的稳定性和可靠性，就必须加强对继电保护系统安全风险的控制，采取针对性改进措施，以保证继电保护系统的正常运行。

【参考文献】

[1]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,2016,11(7):94-96.

[2]屈博仁.水电站继电保护安全风险分析和改进措施[J].低碳技术,2018,2(2):73-77.

[3]黄子奎.论述水电站继电保护安全风险和改进措施[J].大科技,2017,11(1):112-114.

[4]蔡巧连.水电站继电保护安全风险分析和改进措施[J].科技风,2018,2(17):56-57.