水电站继电保护安全风险分析和改进措施

时间：2024-04-24

沈伟

中国葛洲坝集团机电建设有限公司，四川成都 610091

当前，国内经济迅速发展，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 概述

1.1 继电保护

电力系统在运行过程中，无论哪条线路或哪个设备出现问题，都会影响整个电力系统的运行，因而需要尽可能缩短切除输电线路或故障设备时间，通常故障切除时间要小于百分之十几秒，因而要想保证整个电力系统的正常运行，需要在每个电气设备或线路上安装自动装置，即继电保护[1]。继电保护能够完成的基本任务有：（1）若电气设备出现故障不能正常运行，依据事故发生的实际情况和设备运行的维护条件，继电保护装置能够及时发出信号，装置自动调整或由值班人员进行处理，因而继电保护装置能够预防事故发生，同时能够缩小事故范围。（2）若水电站运行中发生线路短路故障，继电器能够自动并且及时处理，将断路器跳闸，切除电力系统中的故障元件，在最短的时间内恢复系统的正常运行，从而避免了故障线路或设备的严重损害。

1.2 继电保护的基本要求

继电保护装置在水电站电力系统中发挥着关键性的作用，是保证系统安全运行的前提，继电保护装置的选择要满足以下几点要求：（1）速动性。速动性也叫快速性，是指继电保护能够快速切除故障。故障切除时间主要包括断路器固有跳闸时间以及继电保护动作时间。要想缩短故障切除时间，需要尽可能减少人为延长时间，缩短继电保护动作时间[2]。（2）选择性。选择性是指继电保护装置能够在电力系统运行过程中出现元件故障时，有选择性地将故障元件清除，从而维护系统运行的稳定性。通常断路器附近都要设置继电保护，但为了防止断路器和继电保护装置都发生失灵而拒动，因而在安装继电保护装置的过程中至少安装两种以上，要有主保护和后备保护。（3）灵敏性。水电站正常运行要求继电保护装置在其保护范围内应对故障反应时具有较高的灵敏性，需要快速准确地找出故障发生点和位置，并及时做出反应。（4）可靠性。继电保护装置可靠性是指在不用动作时，不误动；应该动作时，不拒动。通常来说，保护装置越简单越可靠。

2 水电站继电保护中存在的安全风险

2.1 电气保护动作影响

在水电站系统运行过程中，电气保护也是不可缺少的重要保护装置。在实际水电站建设和维护时，多重电气保护能够提高保护效率，然而由于不同的电气保护系统之间具有一定的影响和干扰，不利于水电站中继电保护系统的稳定工作，因而在一定程度上增加了水电站系统运行的安全风险。

2.2 软硬件系统质量的影响

随着科学技术的进步，水电站继电保护系统逐渐发展并完善。现阶段，多数水电站继电保护系统已经基本实现了计算机控制，通过计算机来完成职能的控制和操作。在水电站继电保护系统运行中，计算机系统能够对系统运行过程中遇到的问题进行捕捉，如电压、电流异常，相序角差太大等，若出现系统故障，利用计算机能够计算、判断并识别故障信号，同时根据系统相关设置自动驱动命令程序，开启继电保护[3]。可以说，计算机系统在水电站运行中发挥着重要作用，继电保护的实现在很大程度上依靠计算机系统，然而若在系统运行中出现软件或硬件质量问题，也会对水电站安全稳定的运行产生不利的影响。此外，由于继电保护系统功能较为复杂，若没有完善的计算软件功能，就容易导致继电保护系统运行出现问题。

2.3 继电保护装置使用不规范

继电保护装置应用不规范也是影响水电站电力系统安全运行的重要原因。在有些水电站建设中，仍然存在继电保护装置应用不规范等问题，如没有对继电保护装置进行及时的检查测试，没有对继电保护装置进行维护，没有按照相关要求进行操作等。因而在实际水电站建设过程中，需要严格按照相关要求和标准对水电站进行建设和维护，从而降低安全事故发生的概率。

2.4 电路干扰的影响

继电保护系统运行过程中，输电线路会对其产生一定的干扰。输电系统在实际工作中，容易产生尖峰电压和谐波电流，这两者都会对继电保护系统产生不利的影响。在不同干扰因素的影响下，电力系统中电流和电压会发生一定的变化，而常规参数的变化容易导致继电保护系统出现误动，影响电力系统的正常工作和运行。

2.5 其他因素的干扰

水电站继电保护系统除了受到常见干扰因素影响外，还存在其他方面的风险。例如：继电保护装置会受到恶劣天气、虫鼠、飞鸟等因素的干扰，若继电保护系统缺乏完善防护装置，就会发生拒动或误动，从而影响继电保护系统运行稳定性和安全性。此外，用户在使用继电保护装置的过程中没有严格按照规范进行操作，将接线极性接反，在使用之前没有按照相关要求对继电保护装置进行测试，在后期使用中没有对继电保护装置进行及时维护，因而增加了系统运行的安全隐患，容易导致安全事故的发生。

3 水电站继电保护的相关改进措施

3.1 完善相关的风险管理制度

现阶段，在水电站继电保护系统工作中，还存在一定的安全风险，其主要原因之一就是缺乏完善的管理制度，管理落空、制度形式化现象严重。相关领导人员对水电站继电保护的重要性缺乏足够的认识，缺乏先进的管理理念，继电保护装置前期安装以及后期质量维护工作不到位，这些都会增加继电保护的系统运行的风险。因而相关部门需要加强对继电保护工作的管理，制定并完善相关的风险管理制度，加大水电站继电保护系统安全管理建设。在安全管理制度中，涉及各个工作内容，包括继电保护设备的采购、相关设备的调试和安装、设备后期使用过程中的管理和维护等，此外，在继电保护施工中，还要按照要求对施工人员进行选拔，将安全管理制度落到实处。总之，要从多个方面进行风险分析，尽可能降低继电保护系统中的安全风险发生概率，从而保证水电站系统运行的稳定性。

3.2 提高相关工作人员的专业素养

人为因素也是影响水电站继电保护系统安全运行的重要原因。在继电保护装置的购买、安装和调试以及后期使用过程中的质量监督和管理维护等工作中，都需要相关工作人员的参与，因而工作人员的工作态度、专业知识和技能水平直接影响着继电保护系统的运行效果。对此，相关企业部门需要对工作人员进行定期教育和培训，针对水电站实际运行过程中继电保护系统常见的风险问题进行分析，制定并开展针对性的培训和管理活动，不断提高工作人员的专业技能和职业素养，从而提高工作效率。此外，可以建立奖惩制度，明确责任主体，以提高工作人员工作的热情和积极性，提高其责任意识和使命意识，只有提高工作人员的专业素养，才能够为继电保护系统的正常运行提供保障。