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關鍵詞:大型水電廠;發電機;變壓器;繼電保護;保護原理;電力設備 文獻標識碼:A
中圖分類號:TV734 文章編號:1009-2374(2016)26-0116-02 DOI:10.13535/ki.11-4406/n.2016.26.056
發電機是生產電的核心,變壓器是完成電力輸出與使用的核心。二者在整個電力系統中都有著非常重要的地位與作用。重視發電機和變壓器的繼電保護,是維持二者正常工作的必要措施,是維護電力系統正常運作的必然要求。
1 發電機變壓器繼電保護的必要性與方式
1.1 發電機繼電保護的必要性與方式
對發電機進行繼電保護最為根本的目的是為了維持發電機的正常運作,以保證正常的電力輸出,維持整個電網穩定運行。發電機的繼電保護具有安全性、選擇性、迅速性、可靠性和靈敏性五大性能。當發電機出現故障時,繼電保護裝置就會在最短的時間內盡快切除故障機組,不影響周圍的線路及發電機運行。在故障排除后,發電機又可以正常地使用。由此可以看出,繼電保護不僅是為了維持發電機的正常運行,也是為了保證周圍線路及設備的安全,為盡快恢復正常的電力輸出提供良好的條件。
發電機的繼電保護方式主要有三種,分別是縱差保護、橫差保護和接地保護。
縱差保護主要針對于發電機內部出現短路的情況。這種保護方式能夠在無延時的情況切斷保護范圍內的各種短路線路,并同時不影響發電機的過負荷和系統振蕩,非常適用于容量在1MW以上的發電機保護中。
橫差保護是利用兩個支路電流差的反應,來實現對發電機定子繞組匝間短路的情況。該方式主要通過兩種接線方式實現:一是在每相裝設兩個電流互感器和一個繼電器,以形成單獨的保護系統;二是對于可以引出多個中性點的定子繞組,通過在各中性點引出線處增設零序電流互感器的方法,構成單元件橫差或多元件橫差保護。單相接地保護主要有四種實現方式,分別是發電機定子繞組單相接地、利用零序電流構成定子接地保護、利用零序電壓構成定子接地保護或利用三次諧波電壓構成定子接地保護。
1.2 變壓器繼電保護的必要性與方式
變壓器是電力系統中一個重要的元件,對維持整個電力系統的正常運行有著非常重要的影響。不同地區對于用電的要求不同,變壓器能夠將從發電機發出的統一的電壓變成不同的電壓輸出,以滿足不同用戶對電力的需求,所以當變壓器發生故障,將無法按照各用戶的需求提供相應電壓的電力,故而造成整個電力使用情況的混亂,甚至是癱瘓。
變壓器的繼電保護方式主要分為瓦斯保護、電流速斷保護、外部相間短路所采用的保護方式、外部接地短路所采用的保護方式、過負荷保護及過勵磁保護。外部相間短路一般所用的保護方式為過電流保護、復合電壓、負序電流及低電壓啟動的過電流保護和阻抗保護。由此可見,變壓器的繼電保護方式非常多,其原因之一是變壓器的種類、容量與運行功率等具體情況也不盡相同,因此在選擇合理的繼電保護方式時一定要符合變壓器實際的需求。
2 水電廠發電機變壓器的繼電保護方式
2.1 水電廠發電機定子接地繼電保護的原理
當水電廠發電機中的定子單相接地極有可能會發展成為匝間短路、相間短路和兩點接地短路。一旦發生短路,就會影響整個發電機的正常運轉,進而影響整個電網系統的正常運行,所以其繼電保護通常都是在其中性點設置高阻,即通過接地變壓器來限制暫態過電壓或以相同的原理建立一個保護系統。當定子繞組單相接地出現故障時,能夠對發電機的系統進行100%的保護,如當故障發生時,能夠立即反應并進行自動跳閘,以實現保護的目的。
2.2 遵循水電廠繼電保護的基本原則
水電廠是將水的位能和動能轉化為電能的工廠,因位置、徑流的不同,其具體的形式也是不同的。與火電廠不同,大多數水電廠是采用發電機和變壓器接線連接的方式,但需要注意的是,大多水電廠的發電機容量都以小型為主(容量在25MW)。一般采用擴大單元接線,將幾臺小型的發電機共用一臺變壓器,然后經斷路器后并聯于母線上。而大型水電廠一般采用單元接線,且大多設置有發電機出口斷路器,一般水電廠的發電機和變壓器的繼電保護配置是分開的,通常采用雙套保護
配置。
2.3 合理地配置水電廠繼電保護
2.3.1 發電機定、轉子保護配置。發電機定、轉子保護配置有發電機定子接地保護和轉子接地保護。定子接地保護配置的原理是通過基波零序電壓實現對發電機85%~95%的定子繞組接地的保護,同時通過三次諧波電壓實現對中性點附近的定子繞組接地保護。在進行該繼電保護配置時,需要根據零序電壓和三次諧波確定各定子的獨立出口回路,以適應不同發電機對保護配置的要求。
轉子接地保護配置主要是用于當勵磁回路一點接地故障時且,發電機并未因此出現故障,但如果繼續發生第二點接地就會嚴重影響發電機的正常運行的情況中。當出現一點接地故障時,繼電保護裝置測到其具體的位置,計算出測量接地電阻和接地位置,并發出告警信息,運行人員及時采取減負荷、停機等措施。
2.3.2 變壓器的繼電保護配置。水電廠的變壓器分為主變壓器和廠用變壓器。主變壓器的繼電保護配置一般是由差動、重瓦斯、低壓過流、零序、低壓側接地、輕瓦斯、溫度升高和溫度過高組成。根據水電廠和主變壓器的具體情況,可以適當地加上間隙零序過流和差動速斷保護建立一個新的保護配置。將一套工控機作為連接和管理主變壓器繼電保護配置和廠用變壓器繼電保護配置的單元管理機,從而簡化二者外部的接線流程。
廠用變壓器的繼電保護中原來裝在高壓開關柜上的保護配置可以拆除,便于對該保護裝置的管理與維護。將之前的保護屏裝在主變壓器的保護屏旁邊,并與之共用一臺單元管理機,如此既能有效地實現水電廠變壓器的需求,同時也節約了繼電保護配置的成本投入。
3 關于水電廠的繼電保護發展方向研究
3.1 網絡信息化
隨著信息化以及用電安全逐步深入人心,人們對水電廠的運行安全要求越來越高。當前的網絡信息技術完全能夠幫助管理人員及時地發現水電廠中設備的故障范圍,并診斷出具體的故障,幫助維修人員及時地處理。而其對于各種相關數據的收集,能幫助管理人員更好地了解發電機和變壓器的運行情況,從而建立一個有效的管理方式,幫助水電廠更好地實現人力資源的合理利用。
3.2 微機化
網絡化的實現有賴于計算機技術的發展,而計算機技術在很大程度上推動了微機保護硬件的發展。大量的機械設備、元件開始變得越來越小,一塊小小的芯片所蘊含的功能也越來越多。如今我國大多數水電廠中對發電機和變壓器的繼電保護配置都是集中在32位的CPU中,通過CPU的儲備管理能力和處理信息的功能,加大了對繼電保護配置的管理,同時也很大地節約了設備的空間。這些都能有效地提升繼電保護配置運行的便利性和正常的維護保養,進而大大提升水電廠的安全系數。
3.3 智能化
微機化與網絡化技術的大量使用與發展,必然會促進智能化技術的出現。目前智能化技術已經成為水電廠管理中不可或缺的工具。其中最為常用的方式是神經網絡,即運用非線性映射的方式來解決發電機或變壓器的繼電保護配置在運行中出現的問題。將專家系統加入到水電廠中發電機與變壓器的管理系統中,能就其出現的故障和繼電保護問題進行有效的分析、總結,快速地查找出問題的原因,并制定出解決方案。如果繼電保護中出現一些從未見過的故障情況,系統會自動對其進行記錄,為下一次解決故障提供準備。
3.4 多功能一體化
當上述技術都得到有效的運用與發展時,實際上就是將一套集多種功能于一體的計算機管理系統應用在水電廠的繼電保護系統中。該系統能夠對水電廠中的發電機和變壓器的運作進行實時監測與分析,對其運行的數據和故障信息進行有效的分析及處理,保證及時處理或發現繼電保護中的問題。
4 結語
作為水電廠最為重要的兩個核心部件――發電機和變壓器,對其進行繼電保護是非常重要的。但需要注意水電廠不同于火電廠,二者發電機和變壓器的連接方式不同,自然發電機和變壓器的繼電保護配置也不一樣。在設計水電廠發電機和變壓器的繼電保護配置時,要嚴格遵循其配置的原則,選擇合適的配置方式。緊緊跟隨時代的腳步,及時地引進現有的科學技術,讓水電廠的發電機和變壓器的繼電保護方式能更好地發揮作用,更好地幫助水電廠實現經濟效益和社會效益。
參考文獻
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【關鍵詞】微機繼電保護;原理;發展
前言
基于微處理器來構成的數字電路,則為計算機保護裝置,一般情況下會把計算機保護裝置稱之為微機保護。近年來,微機保護裝置會應用在100kV左右的變電站中,然而220kV以上的變電站一般通過對不同原理的微機保護裝置的應用,來實現微機保護的運行。并且,微機型的繼電保護裝置能夠和監控系統構成完善的網絡體系,控制室的保護裝置會把微機監控系統中所具備的運行情況,合理的傳遞到監控中心,監控人員利用遠程操作手段,對投切保護裝置進行詳細的查看,以此來切換保護定值。微機保護強有力的改善了傳統繼電保護中存在的硬件無法解決的問題。由于微機繼電保護裝置便于操作微機軟件,使得微機繼電保護的發展無可限量。
一、微機繼電保護的特點
微機繼電保護包含:高壓電容電抗器保護、高壓電動機保護、廠用變壓器保護、母聯備自投保護、母聯分段保護等。微機繼電保護和傳統繼電保護相比較,在保護性能方面有很大的差異。由于布線邏輯上所顯現出的復雜結構特點,傳統繼電保護的各個功能都是利用相關的連線和硬件設備構成,然而微機繼電保護,是通過有效運行微機系統中所具備的不同程序來達成的。微機繼電保護和傳統繼電保護的差異顯著的體現出,微機繼電保護的優越特性:
1.1較強的經濟型。
1.2大幅度提升了保護的可靠性及保護性能。
1.3提升多種保護動作的正確率。
1.4簡化了定期的校驗流程,并實現運行維護的便捷、靈活的目的。
1.5更加便捷的獲取到不同形式下的附加功能。
可是,微機繼電保護也會造成一些局限性的阻礙因素,例如:無法移植微機裝置中的軟件,無法更新微機裝置中長期使用的硬件。需要通過對微機裝置進行針對性的研究,并引入對微機繼電保護的原理的研究,才能夠改善這一系列阻礙到繼電保護的因素。
二、微機繼電保護的原理研究
微機繼電保護和傳統模擬式繼電保護相比較,最大的區別為:傳統模擬式繼電保護使用的是軟件,而微機繼電保護使用的是數字繼電器來實現保護功能。繼電保護有較多的種類,根據保護對象來分類,包含線路保護和原件保護等。根據保護原理進行分類,包含:電流保護、電壓保護、距離保護、差動保護等。而無論哪種保護在算法的應用上,都是為了計算出保護對象運行特點的各個物理量,例如:電流、電壓等有效值。廣泛應用在微機繼電保護中的算法分別為:微積分算法、傅里葉算法,在后備保護方面,具體采用的是微積分算法,能夠在一定程度上確保達到每周波12點的高精度目的[1]。
微機繼電保護軟件的程序包含三個類別:其一,主程序。自檢循環和初始化兩部分構成了主程序,能夠完成工作過程中對工作狀態的確認、對定值的調用等工作。其二,采樣中斷程序。由三項內容構成了采樣中斷程序,分別為:電壓自檢、電流自檢、采樣電流實變量元件。其三,故障處理程序。該程序能夠完成微機繼電保護的相關保護功能,裝置在復位或上電之后,需保護主程序的運行,并要每隔5/3ms才能執行一次采樣中斷服務程序,同時可以斷定電流突變量氣動元件能否正常動作。如果無法正常動作,需要中斷執行程序,并轉入到主程序中。如果正常動作,中斷執行程序之后,需及時返回到故障程序中,達到保護功能的目的,指導主控程序能夠在正常運行時停止[2]。圖1為微機繼電保護軟件程序的結構:
微機繼電保護軟件共包含兩部分,分別為:接口軟件、保護軟件。保護軟件中的配置主要是中斷服務程序和主程序。而接口處負責的是人機接口軟件,所具備的程序包含:監控程序和運行程序,在運行模式下才能夠執行運行程序,在調試模式下主要執行的是監控程序。保護軟件工作狀態包含:不對應、調試、運行三種。工作狀態不同的情況下,所對應的程度也會有所異同。
2.1運行狀態的工作原理
運行狀態下的“工作”位置上需設置開關,在“禁止”的位置需設置定值固化開關,而定值撥輪開關需設置在運行定值區域,在“巡檢”位置設置接口插件巡檢開關,若保護運行燈亮起,要投入相應的保護功能,以此來促進運行工作的順暢開展。運行狀態下的工作共四個步驟,分別為:顯示與打印保護定值、修改與顯示運行時鐘、顯示與打印故障報告、顯示與打印采樣報告。
2.2不對應狀態的工作原理
在運行狀態下,才能夠展開不對應狀態工作,對于不對應狀態來說,需要將隨意一個保護插件中的工作方式開關從“工作”位轉移到“調試”位,插件無需復位。在不對應狀態下,保護插件只具備運行一些中斷服務程序的采集數據功能。不對應狀態可以用在精度采樣、調試數據采集系統等情況下。
2.3調試狀態的工作原理
調試的過程是將CPU插件開關從“工作”位轉移到“調試”位,同時將CPU插件復位。若在這種調試狀態下,保護插件運行中的OP燈滅,保護功能和數據采集都將退出。調試狀態下的工作共三個步驟,分別為:輸入定制、保護版本顯示、CRC碼檢驗、試驗。
三、微機繼電保護的發展趨勢研究
對于國內與國外的微機繼電保護的發展需求來說,在微機繼電保護技術發展趨勢上,能夠歸結為:人工智能化、通信數據一體化、網絡共享化和計算機一體化等。安全指標得到控制,才能夠保證檢驗工作的順暢性,即提升安全性就說明已經提升了生產率。繼電保護裝置實際上是一臺高性能、多功能的計算機,對電力系統網絡是較為實用的智能終端。能夠從網絡信息中獲得設備運行所必需的數據資料,并有效的傳遞到網絡控制中心。因此,微機繼電保護裝置不單能夠將達到繼電保護功能有效性的目的,還能夠達成控制、收集數據的功能,也就是說已充分實現測量、控制、保護一體化。
結語:在不斷研究微機保護裝置的過程中,保護軟件、微機保護算法等得到了顯著的成就。智能化保護方案成為了提升繼電保護性能的主要原理。使得微機繼電保護朝向智能化、靈活性的方向發展,提供了相應的各種安全技術方案,從而使設備運行達到了安全運行的目的。
參考文獻
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[關鍵詞]電力系統;繼電保護不穩定;原因;事故處理;方法
中圖分類號:F407.6 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2015)36-0080-01
引言
第二次工業革命后,電力融入人們的日常生產、生活中,電力系統在當今社會扮演者日益重要的角色,一旦電力系統發生問題就會影響大家的正常生活,電力系統的繼電保護工作時電力系統正常工作的重要保證,電力系統的繼電保護工作的目的在于及時地將電力系統的故障或異常情況從其從屬的電力系統中切除,防止其影響整個電力系統正常工作。建立現代化的智能型電力系統是電力工作的主要目標,而智能型電力系統需要新型的結構與設備,以此來確保整個電力系統的功能。繼電保護是建立智能型電力系統的基礎部分,對電力系統安全和功能具有保護和維護的功能,由于繼電保護設備和智能電力系統具有結構上的復雜性,受到外部影響和干擾出現電力系統繼電保護的不穩定與故障就成為客觀實際。應該站在建設現代化電力系統的高度去看待電力系統繼電保護的穩定問題,要重視電力系統繼電保護的功能和意義,分析電力系統繼電保護不穩定的內在原因,通過正確處理、規范操作達到提升電力系統繼電保護穩定性的目的,實現對電力系統繼電保護事故準確而高效的處理,從而實現電力系統繼電保護對建設智能型電力系統的功能與作用。
一、使電力系統繼電保護不穩定的因素
(一)電力系統繼電保護系統軟件的影響
如果電力系統中繼電保護系統軟件出現問題,可能導致錯誤地發動電力系統的保護裝置,就我國當下的電力系統狀況分析來看,需求定義不準確、軟件運行錯誤、軟件測試出現問題都會導致繼電保護不穩定。
(二)繼電保護系統的硬件裝置問題
通過對繼電保護系統的分析,我們可以發現很多繼電保護系統的二次回路存在絕緣老化的現象,這會導致二次回路接地,進而造成繼電保護系統故障。斷電路是繼電保護系統的重要元件之一,斷電路的質量直接與繼電保護系統的正常運行密切相關。
(三)人為因素
據相關統計,安裝人員沒有按照正確的安裝方法來進行繼電保護系統安裝工作會導致電力系統繼電保護不穩定,而且此類事件在繼電保護系統故障中占有一定比例。
二、對繼電保護運行操作的準確性進行提高
繼電保護運行人員必須首先進行繼電保護原理和二次圖紙的學習,然后對繼電保護進行核對、并對現場二次回路端子、繼電器信號吊牌壓板等部件進行熟悉,對兩票進行嚴格的控制,并實施安全保護措施票,在運行過程中嚴格按照繼電保護的運行規程進行操作。在進行繼電保護中,每一次的投入和退出都必須嚴格按照設備調度范圍的劃分在征得調度同意的前提下,才能進行調度。為了確保繼電保護制度的各項標志均符合規范,必須對其進行嚴格的監管。
在特殊情況下對繼電保護進行保護操作,運行人員主要是以通過培訓的方式來進行繼電保護知識的掌握的。如果在繼電保護運行中發現有異常或者存在缺陷的時候,除了對其加強監管以外,還要對能加強誤動的保護必須聯系繼電保護人員進行異常情況的處理。如果出現下列異常情況必須及時退出。
(一)母差保護
如果繼電保護發出“母差交流斷線”、“母茶直流電壓消失”此種信號的時候,母差不平衡電流不為零的時候,無專用旁路母線的母聯開關串代線路操作及恢復倒閘操作中。在此類母差保護情況中,都必須進行斷電處理。
(二)高頻保護
定期通道試驗參數不符合數據要求的時候,直流電源突然斷電的時候。在此類高頻保護情況中,也必須進行斷電處理。
(三)距離保護
如果采用的是PT退出運行或者三相電壓斷線時,在正常情況下助磁電流不符合要求的時候。在上述此種距離保護的情況下,都必須對其進行斷電處理。
(四)微機保護
如果繼電保護的總警燈亮同時另有一個保護警告燈亮的手,應該退出相應的保護。如果繼電保護的CPU出現故障,應該退出相應的繼電保護。所有警燈均不亮,并且電源指示燈也熄滅的情況下,說明直流電源消失,應該將出口壓板退出,在直流電源恢復供電后再進行繼電保護。
三、提高繼電保護的可靠性的措施
提高繼電保護應該主要應該從以下幾個方面入手:
(一) 選用質量可靠的繼電保護裝置。
(二) 采用有效措施對晶體管保護的抗干擾能力進行加強。
(三) 在晶體管保護裝置的設計中應該充分考錄實際情況。
(四) 繼電保護人員必須不斷提高職業素養。
(五) 定期對保護裝置進行檢查。
(六)保護繼電宮殿系統地穩定性。
四、繼電保護事故處理的方法
(一)分析利用計算機提供的故障信息
根據我國當下的電力系統的相關技術的發展狀況,經常發生的事故都是容易處理的,只有少數故障是根據技術人員的修理經驗難以解決的,就需要利用計算機等方法來進行故障信息的分析工作,并嚴格按照正確的方法和步驟進行操作,具體步驟如下:
1、正確分析認為因素造成的事故
由于某些繼電保護系統的特性,會導致當發生事故后沒發出指示信號,技術人員無法判斷事故發生的原因,這就需要相關工作人員重視對繼電保護系統檢查工作,如實反映由人為因素造成的事故,以節約技術人員的時間,提高修理效率。
2、充分利用計算機來進行記錄工作
在進行電力系統的繼電保護工作時,需要安裝專業的計算機裝備,用于記錄繼電保護系統日常的工作狀態,以便系統發生故障后能夠及時地根據計算機的記錄來分析故障的發生位置,并根據故障來采取相關解決措施。
(二)用正確的檢查方法來進行繼電保護系統的檢查工作
1、逆序檢查法
當根據計算機記錄的數據不能及時地找出故障的發生位置時,就需要從事故發生的結果來進行逆向、逐一檢查,直至找到故障發生的位置,該方法一般適用于保護裝置發生誤動的狀況。
2、順序檢查法
該檢查方法是用于逐一檢查的方法來進行故障位置的檢查工作,但是該方法要求必須按照正確的方法進行,當計算機出現故障時,導致保護裝置不能正常啟動或者保護裝置的運行邏輯出現問題時,通常采用順序檢查法會提高檢查效率。
3、整組試驗法
該方法一般用于檢測繼電保護系統是否能夠正常工作,確保保護裝置的動作邏輯和動作時間正確,能夠在較短的時間內檢測出故障的發生位置,進而與其他方式結合找到合適的解決辦法。
結語
隨著時代的進步,我國科學技術發展水平不斷提高,電力系統和計算機技術的發展水平日益提高,繼電保護系統向智能化、網絡化方向發展,由于科學技術的發展導致多種科學技術能夠應用到機電保護系統發展中。
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[關鍵字]煤礦電力系統 變電所 越級跳閘
[中圖分類號] TM711 [文獻碼] B [文章編號] 1000-405X(2013)-4-231-2
各集團公司的電力系統在發展中常會出現一些故障,影響生產,給公司造成巨大損失,鑒于此,各公司開始重視繼電保護動作。而當電力系統出現故障時是否會出現越級跳閘現象是衡量電力系統保護的一個重要標準。繼電保護通常會有一個保護范圍,包括主保護和后備保護范圍,當其中一個范圍發生故障,而主保護沒有跳閘,此時后備保護會將故障部分切斷,此現象就是越級跳閘。在任何情況下都要盡量避免變電所越級跳閘的發生,一旦電力系統出現事故,其危害不可估量。
1 變電所越級跳閘的原因
1.1 多條線路出現故障
在同一變電所內,如果兩條以上的線路都出了故障,極易引起上一級的斷路器跳閘,當兩條線路的時間之和比上級保護的階梯差值大,就有可能出現越級跳閘。
1.2 繼電保護失靈
變電所的繼電保護應具備靈敏性和選擇性,若達不到要求,就容易引起越級跳閘。
1.3 過電壓
變電所多采用中性點的6kv直接供電,這種運行方式不接地。如果出現單相接地故障,會有短暫的電弧放電,致使電能磁性發生震蕩,形成的弧光過電壓導致互感器的勵磁電流大幅度上升,從而燒損互感器、破壞過電壓保護,引起越級跳閘。
1.4 變電所直流電源出現故障
(1)電源連線出現故障。由于接觸不到位,接線發生松動或虛接現象,可能引起越級跳閘。(2)當某線路的控制電源熔斷器熔斷時,易引起線路短路,從而導致越級跳閘。(3)變電所的直流總電源失電。作為變電所的核心,一旦直流總電源失去,就相當于控制各回路的動力沒有了。此時一旦有回路出現故障,就會保護拒動,引發越級跳閘。
1.5 開關機構發生故障
作為線路控制保護的最終執行者,高壓斷路器對變電系統的運行起著決定性作用。由于開關的構成較為復雜,其聯動機構之間又是互相制約的,易發生拒動的情況。
1.6 跳閘鐵芯磁化
當斷路器位于合閘位置時,跳閘線圈一直在正常工作,原先的常規變電是由并聯的電機回路和白熾燈加電阻組成的。在連續的工作中,回路阻值會有所下降,流經線圈的電流不斷增大,當達到一定值時,半吸合狀態下的跳閘鐵芯回不到原處,其行程小,一旦線路出現故障,會減緩其速度,引起越級跳閘。
1.7 操作失誤
一般,操作失誤是由兩種原因引起的。一是操作指令缺乏正確性;二是工作人員的操作不夠規范。
1.8 控制保護回路出現故障
對于變電所內的數據收集、保護控制等工作,需要在電纜導線連接相關的設備的情況下才能完成。對越級跳閘有影響的因素包括連接片和接點出現松動、電纜導線斷線以及虛接等。
在檢修時,拆卸的連接片,試驗時拆卸的連線,如果接錯或者出現漏接現象,回路保護功能縮減,從而引起越級跳閘。
2 防越級跳閘的途徑
2.1 越級跳閘保護的原理
通過對以上的原因分析,應研發一種智能微機保護裝置,且實現裝置之間的信息共享,使其具備保護互鎖的性能,下級設備的保護動作信號能夠在最短時間內將本線路鎖閉,以保護器安全,可借助這一功能完成選擇性跳閘工作,避免出現越級跳閘。以1條級聯線路為例,如圖1,其中所示的就是越級跳閘的過程。
如圖1,此處以極限情況為考慮對象,假如線路末端,即205出線出現短路,只有電流定值是達不到選擇性要求的。短路電流流經全部級聯線路的保護裝置,將裝置的速斷保護開啟,同時把閉鎖信號發給上一級,對下級進行檢測,如果有閉鎖信號,則應迅速將保護出口閉鎖。
一般情況下,設定閉鎖時間為150ms,如果在跳閘前將時間進行短暫的延長,通常設置為30ms,這樣在保護裝置上時,各級饋線只需要考慮靈敏度就夠了,無需注重其選擇性。
此外,當通信鏈路發生事故而下級閉鎖信號由于各種因素得不到穩定的實時傳送時,本級保護裝置得以短暫時間的延長而出現跳閘現象,一般不會擴大事故的后果。而且,在剛剛失電后的一段時間內,保護裝置仍能正常工作,為檢查故障原因、快速確定故障性質提供了方便
2.2 建立防越級跳閘保護系統
2.2.1 地面主站和備用站
地面主站和備用站通常建設在監控調度中心,往往配置有三臺服務器,其中一臺發揮通訊服務器的作用,主要負責監控,內容有二:一是主戰和分站間的數據交換工作,二是和調度室之間的數據轉發。另外兩臺服務器主要用來監控工作站,同時做數據服務器用,。監控主站和有關部門的終端由局域網進行連接。
2.2.2 井下電力監控分站
以太網將智能保護器和監控分站連接在一起,光纖將監控主站、分站以及其他的子系統進行連接,二者形成了光線以太網,該網具有雙環自愈的功能,且留有許多以太網口作為備用,像變電所的音頻視頻等業務通道都可直接和以太網進行連接。
2.2.3 智能保護裝置
變電所大多采用隔爆型的高壓配電裝置或低壓饋電開關的各種電量或狀態量被送智能保護裝置,此裝置的主要工作是將收集到的數據打包,并發送給監控分站,再由分站將其傳到網上,完成不同分站間的共享工作,即便主服務器出現故障,也要保證其正常動作,提升其數據吞吐和處理能力。
3 小結
近幾年來,經更新改造,變電所的設備質量和性能都得到了一定程度的提高,為電力系統的安全運行提供了保障,相關工作人員的素質不斷提高,對越級跳閘的預防發揮著關鍵性作用,但引起越級跳閘的因素并不穩定,這就要求工作人員找準原因,采取有效措施,盡量減輕不利的影響。
參考文獻
[1]郝慶喜,董海江.變電所越級跳閘原因分析[J].中國石油和化工標準與質量,2012,43(8):132-135.
關鍵詞:電動機;保護器;保護原理;應用
一、引言
電動機是當前應用最廣泛的動力設備,是其他機電設備的動力源泉,電動機正常的輸出是其驅動的機電設備正常工作的前提,如今已被廣泛應用于工農業、交通運輸、國防等領域。電動機所帶的負載種類繁多,且往往是整個設備中的關鍵部分,因而確保電動機的正常運行就顯得十分重要。電動機保護器(電機保護器)是發電、供電、用電系統的重要器件,是跨行業、量大面廣、節能效果顯著的節能機電產品[1]。電動機保護器的作用是給電機全面的保護控制,在電機出現過流、欠流、斷相、堵轉、短路、過壓、欠壓、漏電、三相不平衡、過熱、接地、軸承磨損、定轉子偏心時、繞組老化予以報警或保護控制。如今電動機保護器幾乎滲透到所有用電領域,在國民經濟和節能事業中有著不可替代的重要地位和作用。
二、電動機保護器的保護原理與構成
對電動機來說,其故障形式從機械角度可以分為繞組損壞和軸承損壞兩方面。造成繞組損壞的主要原因有:1.電動機長時間的電、熱、機械和化學作用下,繞組的絕緣老化損壞,定轉子繞組匝間短路或是對地短路。2.電網供電質量差,電源電壓三相不平衡、電壓波動大、電網電壓波形畸變、高次諧波嚴重或者電動機斷相運行。3.電源電壓過低使得電動機啟動轉矩不夠,電動機不能順利啟動或者是在短時間內重復啟動,電動機長時間承受過大的啟動電流導致電機過熱。4.因機械故障或其它原因造成電動機轉子堵轉。5.某些大型電機冷卻系統故障或是長時間工作在高溫高濕環境下造成電機故障。
電動機保護原理的研究是保證電動機保護器性能高低的關鍵,根據三相對稱分量法的理論,三個不對稱的向量可以唯一分解成三組對稱的向量,分別為正序分量、負序分量和零序分量。對稱分量的計算公式
根據(1)式,電動機在發生對稱故障和不對稱故障時,電動機的三相電流都會發生變化。電動機故障條件流過繞組的電流過大,超過電動機的額定電流,因此可根據這一特征來對電動機過電流進行保護。電機過載、斷相、欠壓都會造成繞組電流超過額定值。電源電壓欠壓,運行電流上升的比例將等于電壓下降的比例;電機過載時,常造成堵轉,此時的運行電流會大大超過額定電流。針對以上情況,電動機保護器可通過對三相運行電流進行檢測,根據運行電流的不同性質來確定不同的保護方式,從而對電機予以的斷電保護。電動機的故障類型分為過流保護、負序電流保護、零序電流保護、電壓保護和過熱保護等幾種。
通過對電動機保護器的保護原理分析可以看出,理想的電動機保護器應滿足可靠、經濟、方便等要素,具有較高的性能價格比。經過發展和更新,如今電動機保護器一般由電流檢測電路、溫度檢測電路、基準電壓電路、邏輯處理電路、時序處理電路、啟動封鎖及復位電路、故障記錄電路、驅動電路、電動機控制電路組成。電動機保護器的構成原理如圖l所示。
圖1 電動機保護器組成模塊和構成原理圖
三、電動機保護器的類型及應用分析
目前我國普遍采用的電動機保護器主要有熱繼電器、溫度繼電器和電子式電動機保護器。熱繼電器是五十年代初引進蘇聯技術開發的金屬片機械式電動機過載保護器,它在保護電動機過載方面具有反時限性能和結構簡單的特點。但存在功能少,無斷相保護,對電機發生通風不暢,掃膛、堵轉、長期過載,頻繁啟動等故障不起保護作用。這主要是因為熱繼電器動作曲線和電動機實際保護曲線不一致,失去了保護作用。且重復性能差,大電流過載或短路故障后不能再次使用,調整誤差大、易受環境溫度的影響誤動或拒動,功耗大、耗材多、性能指標落后等缺陷。溫度繼電器是采用雙金屬片制成的盤式或其他形式的繼電器,在電動機中埋入熱元件,根據電動機的溫度進行保護,但電動機容量較大時,需與電流監測型配合使用,避免電動機堵轉時溫度急劇上升,由于測溫元件的滯后性,導致電動機繞組受損。溫度繼電器具有結構簡單、動作可靠,保護范圍廣泛等優點,但動作緩慢,返回時間長,3KW以上的三角形接法電動機不宜使用。目前在電風扇、電冰箱、空調壓縮機等方面大量使用。電子式電動機保護器通過檢測三相電流值和整定電流值,采用電位器旋鈕或拔碼開關操作來實現對電動機的保護,電路一般采用模擬式,采用反時限或定時限工作特性。
除了上述三種常見的電動機保護器,磁場溫度檢測型繼電器和智能型電動機保護器也在電動機故障保護中得到普遍應用。磁場溫度檢測型保護器通過在電動機中埋入磁場檢測線圈和溫度探頭,根據電動機內部旋轉磁場的變化和溫度的變化進行保護,主要功能包括過載、堵轉、缺相、過熱保護和磨損監測,保護功能完善,缺點是需在電動機內部安裝磁場檢測線圈和溫度傳感器。智能型電動機保護器能實現電動機智能化綜合保護,集保護、測量、通訊、顯示為一體。整定電流采用數字設定,通過操作面板按鈕來操作,用戶可以根據自己實際使用要求和保護情況在現場自行對各種參數修正設定,采用數碼管作為顯示窗口,或采用大屏幕液晶顯示,能支持多種通訊協議,目前高壓電動機保護均采用智能型
四、電動機保護器應用選擇原則
選用電動機保護裝置的目的,既能使電動機充分發揮過載能力,又能免于損壞,而且還能提高電力拖動系統的可靠性和生產的連續性。合理選用電機保護裝置,既能充分發揮電機的過載能力,又能免于損壞,從而提高電力拖動系統的可靠性和生產的連續性。具體的功能選擇應綜合考慮電機的本身的價值、負載類型、使用環境、電機主體設備的重要程度、電機退出運行是否對生產系統造成嚴重影響等因素,力爭做到經濟合理。在能滿足保護要求的情況下首先考慮最簡單保護裝置,當簡單的保護裝置不能滿足要求時,或對保護功能和特性提出更高要求時,才考慮應用復雜的保護裝置,做到經濟性和可靠性的統一。
五、結束語
如今電動機保護器已發展到了微電子智能型時代,電動機保護器也朝著多元化方向發展。這就需要我們的工作人員在選型時應充分考慮電動機保護實際需求,超前、準確、及時地判斷電動機的故障,合理選擇保護功能和保護方式,實現對電動機的良好保護,達到提高設備運行可靠性,減少非計劃停車,減少事故損失的目的。
參考文獻
【關鍵詞】電力配網系統;操作電源;選用;繼電保護
近年來,由于用戶電氣設備故障導致主網停運的現象時有發生,其中有一部份就是由于沒有配置可靠、合適的操作電源導致繼電保護不能正確出口所致。在近期的一座用戶10kV變電站預試中,發現其蓄電池組直流系統由于長期疏于維護已經完全癱瘓。配電系統操作電源的合理配置已經成為亟待解決的問題。操作電源可以簡單地分為直流操作電源和交流操作電源兩大類。
1.直流操作電源
目前電力系統中常見的直流操作電源系統有以下幾種:蓄電池組直流系統、硅整流電容儲能直流系統和復式整流直流系統。
1.1蓄電池組直流系統
蓄電池組直流系統通過接于一次電路的硅整流裝置對蓄電池組充電,蓄電池組在一次交流電源故障甚至完全消失的情況下仍能可靠工作,所以它是獨立的電源系統,具有很高的供電可靠性。此外,蓄電池組輸出電壓平穩,容量較大,供電質量好。蓄電池組直流系統的主要缺點是價格昂貴、結構復雜,早期的蓄電池組運行維護工作量較大,但隨著微機控制的免維護蓄電池組直流系統的出現,其運行維護工作量大大降低了,這種直流操作電源系統在整個電力系統中得到了十分廣泛的應用,已經成為電力企業各發電廠和變電所的標準配置。
但是,很多電力用戶尤其是中小型用戶對蓄電池組直流系統的認可度不高,最主要的原因就是價格昂貴,他們需要的是經濟、實惠、可靠的操作電源系統;此外,雖然免維護蓄電池組的運行維護工作量已經大大降低了,但對于技術水平普遍有限的用戶電氣運行人員來講,仍需要加強培訓才能勝任此項工作。所以,蓄電池組直流操作電源一般應用在一些大中型用戶配電系統中,很少應用在中小型用戶配電系統中。
1.2硅整流電容儲能直流系統和復式整流直流系統
硅整流電容儲能直流系統與復式整流直流系統省去了價格昂貴的蓄電池組,使造價降低,但結構仍然比較復雜,并且是非獨立的電源系統,只適用于中、小型變電所中,應用較少,近年來新建的配電系統中幾乎難覓蹤影。
2.交流操作電源
交流操作電源又可分為交流電流操作電源和交流電壓操作電源兩種。
2.1交流電流操作電源
這類繼電保護操作電源結構簡單、動作可靠、投資很小、經濟性好。但由于其最終依靠斷路器過流脫扣線圈動作實現分閘,過流脫扣線圈的額定動作電流參數對保護能否可靠動作至關重要,而該脫扣線圈的額定動作電流一般為5A,也就是說TA二次電流必須達到5A以上保護才能動作,若繼電保護的整定值恰在5A以下,就會出現繼電器動作而脫扣器不動作的情況,此時保護將形同虛設,同時這類繼電保護的動作時限較難精確整定,因此,上下級斷路器的動作電流、動作時限配合變得較為困難,繼電保護的選擇性及速動性達不到要求限制了它的應用。所以,這類操作電源一般應用在斷路器較少、接線簡單的中小型用戶配電系統中,同時,由于其簡單可靠的特點,在電網10kV配電網柱上真空斷路器中也廣泛采用。
2.2交流電壓操作電源
交流電壓操作電源結構簡單,一般從站用變壓器或電壓互感器二次側引入電源,電壓互感器的二次電壓需經控制變壓器變換成斷路器操動機構及保護裝置的額定電壓。這種電源獨立性差,往往依賴于一次系統的運行狀態,可靠性不高,為提高供電可靠性,交流電源最好有兩個,可采取站用變壓器和電壓互感器電源互為備用的方式,也可引入外接電源作為備用,兩個電源之間通過接觸器實現自動切換。下面介紹兩類交流電壓操作電源。
2.2.1不帶充電儲能裝置的交流電壓操作電源
這類操作電源只適用于系統正常運行或接近正常運行的情況,不適用于發生短路的事故情況。因為當發生短路時,整個系統母線電壓都將下降,由電壓互感器或站用變壓器供給的操作電源電壓降低,繼電保護及斷路器操作機構將無法正確動作,保護形同虛設。因此這類操作電源僅能提供正常運行狀態下的分合閘電源、儲能電源及信號電源,不能可靠實現事故跳閘。但它恰能彌補交流電流操作電源的缺點,所以一般在用戶10kV及以下的中小容量變電站中,常常將這兩類操作電源結合使用。
2.2.2帶充電儲能裝置(UPS)的交流電壓操作電源
近年來,交流不間斷電源(UPS)在很多供電可靠性要求很高的場合廣泛應用,如果在前述的交流電壓操作電源系統中加入UPS裝置,就能很好地解決供電可靠性的問題。以電壓互感器、控制變壓器、UPS等構成的交流電壓操作電源示意圖如圖2所示。
這類操作電源要求合理選擇UPS裝置的容量,目前,低能耗的彈簧操動機構在10kV配電系統中廣泛應用,對操作電源容量要求較高的電動操動機構已基本淘汰,所以,大中容量的UPS裝置已能滿足正常運行狀態下的操作、儲能及信號電源要求。在系統發生短路的瞬間,雖然UPS的輸入電壓降低,但由于其具備儲能功能,輸出電壓在一定時間內尚能保持恒定,完全能滿足繼電保護正常工作及跳閘需要,所以,它能較好地解決操作電源供電可靠性的問題。另一方面,從圖2可以看出,增加的投資僅僅是UPS裝置的費用,這種操作電源系統的經濟性較好;同時,UPS裝置體積小,UPS甚至可以安裝在高壓開關柜內, UPS維護方便,它具備故障指示燈,如果損壞,更換方便,費用不高。
但是,由于UPS自身容量畢竟有限,限制了其在大中型配電系統中的應用,但帶UPS的交流電壓操作電源在中小型用戶配電系統中不失為一個好的選擇。(見表1)
關鍵詞:堵轉保護;速度傳感器;磁力中心線;勵磁
中圖分類號:TF57 文獻標識碼:A
空分裝置采用高壓電機作為動力源同軸帶動空氣壓縮機組(由MAN公司提供的)。一端是空壓機,另一端通過連軸器連接高壓電機。高壓電機的詳細參數如下:
1一套采用降壓啟動的高壓電機和勵磁柜的設備包括同步電機、 自耦變壓器和電機勵磁柜的勵磁控制系統。
2電機及勵磁調試是按照 GE 電機和勵磁柜的文檔 (用戶手冊)。
3電機: 功率:13564 KVA/ 12000kW,轉速:1500 PRM,電壓:10000V,
電流:786A, 頻率:50 Hz,功率因素:0.90PF。
勵磁柜:輸入: 3kVA,240V, 50hz,單相。
輸出: 93V,5.4A 直流。
自耦變壓器: 13564 KVA,10000V,85%開始,1882A @ 85%。
4啟動時間:39S,連續啟動 2次,間隔 30 分鐘。
調試前的檢查工作:
1電機安裝滿足了電氣規范要求。
2絕緣測試結果滿足電氣規范要求。
絕緣電阻測量
3循環油的質量測試結果滿足電氣規范要求。
4根據設計圖紙檢查接線系統滿足電氣規范要求。
5控制軟件的 I/O 信號線檢查滿足電氣規范要求。
6完整的時序控制邏輯,主要控制的高壓斷路器包括中性點斷路器、啟動斷路器和運行斷路器,利用脈沖信號發送器,發送模擬的時序控制信號,來模擬整個高壓電機的啟動過程。
正式試車:
1當電機第一次啟動時,勵磁柜檢測不到轉速信號,發出堵轉保護跳閘,試車失敗。檢查線路及軟件均未發現問題。再次模擬試車,利用脈沖信號發送器,發送模擬的時序控制信號,模擬試車成功。準備第二次試車,當電機第二次啟動時,結果與第一次一樣,試車失敗。檢查線路及軟件均未發現問題。對高壓電機進行手動盤車,結果勵磁柜沒有收到轉速信號。判斷是速度傳感器沒有工作,若要在規定工作的時間內完成調試,需要更換速度傳感器。類似這個問題,在以往調試中是從未曾碰到過,故沒有速度傳感器的備件。因此次設有兩套空分裝置,另一臺電機上還有速度傳感器,屬于另一個系統,暫未起到任何作用,固安裝在此使用。安裝完成后,先手動盤車,勵磁柜顯示有轉速信號,準備試車。當電機第三次啟動時,結果仍出現勵磁柜發出堵轉保護跳閘,與前兩次一樣,試車失敗。
2更換速度傳感器后勵磁柜仍輸出堵轉保護跳閘。而當手動盤電機時速度傳感器輸出正確的信號。但當啟動電機時,沒有速度信號引起堵轉保護動作。檢查線路及軟件均未發現問題。如此的勵磁機蓋被拆了幾次,仍未找到故障原因。最后通過仔細研究勵磁機結構發現: 電機自由停止時,轉子是在最右端,轉子的速度傳感器車輪可以完全覆蓋速度傳感器的右端位置 (驅動器端側)。但當電機啟動時其轉子將返回到其磁場中心位置,只有約 2/3 的速度傳感器被車輪覆蓋。如下面的圖片:
當轉子在磁力中心線位置時,速度傳感器車輪覆蓋僅約 2/3 的速度傳感器
因此修改了支撐速度傳感器的支架位置:當轉子在其磁力中心線時,速度傳感器完全被車輪覆蓋。
在做這項工作時,另一個重要點是保持傳感器支架結構,應避免損壞勵磁機線圈。下面是修改后的圖片:
修改后的轉速傳感器車輪完全覆蓋速度傳感器的位置
在支撐速度傳感器的支架位置修改好后,再次試車,電機試車成功。并連續運行約 2 個小時沒有出現任何問題。
脈沖信號的速度傳感器記錄,如下所示。
電機額定轉速的轉速信號
帶上壓縮機的電動機試車成功,并加載部分負荷運行 (在兩天內) 共計12 個小時左右,在之后的數次啟動電機過程及運行中均未出現堵轉保護跳閘現象。至此空壓機電機調試全部結束,雖出現了堵轉保護跳閘問題,但經過及時分析研究和處理,得以圓滿成功。
【關鍵詞】電梯 超載保護 失效
電梯從問世到今天已經經歷了一百多年的發展,由最早的簡陋落后的升降機發展到今天各種先進技術集成的現代電梯,期間經歷了無數的改進和提高。近年來,電梯事故頻發,電梯使用的可靠性及安全性成為電梯使用者重點關注的問題。據國家質檢總局的統計,2013年全國共發生特種設備事故227起、死亡289 人,電梯事故起數和死亡人數所占比重較大,電梯事故達70起,死亡人數57人。事故原因中,安全保護裝置失效導致的事故達35起,占全部電梯事故的一半,是引起電梯安全事故的最大因素。在電梯中超載保護裝置可以防止電梯發生超載運行,本文通過簡要分析電梯超載保護裝置的構成及運行特點及失效原因,制定了電梯超載保護裝置失效的處理措施,確保電梯超載保護裝置的安全可靠。
1 電梯超載保護裝置
在電梯使用安全的技術保護領域,電梯超載保護裝置主要解決電梯超載的保護問題,可以預防電梯因超載而發生的各種安全事故。為了減少電梯超載事故,一般將電梯轎底設計成為活動轎底,并在轎底下設置若干配有電器開關的支電子傳感器,當使用電梯時一旦達到其額定載重時就會觸動電器開關,發出信號、切斷控制電路并使電梯門無法關閉,而使電梯不能上下運行。這在電梯的保護裝置中是非常重要的,尤其是電梯在沒有司機操作的運行狀態下,超載保護功能可以確保電梯在額定荷載下運行進而保護電梯使用者和電梯所運送貨物的安全。超載保護裝置型式不同,裝設位置也不同,常見的超載裝置有活動轎廂式、活動轎廂地板式、轎頂稱量式、i房稱量式以及電阻應變式。常見的電梯超載保護裝置安裝見圖1。
2 電梯超載保護裝置失效原因分析
通過對電梯超載保護裝置失效時所造成電梯事故案例的分析并參照以往電梯檢驗的經驗,電梯檢驗人員發現電梯超載保護裝置發生失效主要是由于電梯超載保護裝置誤動作和超載保護裝置不動作引起的。電梯超載報警裝置誤動作一般是在電梯投入使用一段時間后,出現電梯載荷未超過額定載荷時就會動作的情況,這種故障稱為電梯超載保護裝置誤動作。電梯超載保護裝置不動作,是指電梯實際載荷超過電梯額定載荷時,電梯超載保護裝置不會發出報警信號,且會正常運行,這種情況是比較危險的,也是引起電梯事故的重要原因。電梯超載保護裝置誤動作的原因可以歸納為兩種,一種是因為曳引鋼絲繩張力變化和鋼絲繩自重等原因對電梯超載保護裝置的干擾;第二種原因是電梯因蹲底等原因造成轎廂底部變形,導致電梯超載保護裝置對檢測應變量錯誤,從而出現誤動作。電梯超載保護裝置不動作的原因也有兩種,一種是超載保護裝置因銹蝕、老化等原因出現彈簧疲勞、橡膠塊老化、零部件運行不暢等現象,導致超載保護裝置動作時卡阻;第二種原因是霍爾傳感器型的超載保護裝置,電梯運行中因曳引鋼絲繩繩頭組合的彈簧伸縮引起橫板旋轉移位,導致霍爾傳感器和永久磁體發生位移,在霍爾傳感器中的的磁通量隨之發生改變,從而導致超載保護失效。
3 電梯超載保護裝置失效處理
處理電梯超載保護裝置之前,需要確定是否失效以及失效原因,同時要進行詳細的檢驗電梯超載保護裝置。專業電梯檢驗人員進行這項檢驗時一般會結合電梯的運行、下行制動以及電梯的平衡系數試驗。通常電梯超載保護裝置失效的處理方法兩種,一種是將超載保護裝置固定在兩根以上的轎廂繩頭上,這不僅能夠防止永磁體和傳感之間發生移位,還能夠滿足更多的鋼絲繩連接的要求,從而更加精確的反映轎廂重量,這樣還成功的避免了因鋼絲繩張力不均引起測量誤差這一問題。第二種方法針對目前曳引式電梯中使用最廣泛的霍爾傳感器型式的超載保護裝置,這種超載保護裝置安裝在機房轎廂曳引鋼絲繩的繩頭處,維護保養時應注意傳感器在電梯運行時傳感器和永久磁鐵的位置是否發生位移,這樣可以避免在運行中因傳感器移位發生保護失效或因超載導致溜車等電梯使用安全事故的發生。
4 結語
提高電梯超載保護裝置安全可靠性主要是在技術上進行控制,在電梯使用中對不僅要從設備上控制電梯的超載,也要加強電梯使用人員及電梯設備的管理。電梯的安全至關重要,電梯超載保護裝置在電梯正常運行過程中起到不可估量的作用。電梯超載保護裝置失效會造成嚴重后果,因此,在電梯是設計制造、安裝使用及檢驗維護等過程中均要加強對電梯超載保護裝置的重視,要嚴格按照相關法規做好檢驗,做好預防措施,確保電梯超載保護裝置安全。
參考文獻:
[1]常寅飛.電梯超載保護裝置分析[J].中國石油和化工標準與質量,2011(5).
摘 要:隨著繼電保護在智能保護方面的廣泛應用,保護系統也正遭受著諸多的干擾,嚴重影響到電力系統的正常運行。因此,如何在遭受干擾時快速地對保護系統做出反應,以確保電力系統的安全穩定運行儼然已經成為所有電力企業面臨的共同課題。該文作者即對干擾電力系統繼電保護的原因進行總結,提出相應的繼電保護防護措施,以期為做好電網的安全穩定運行,提高居民用電質量奠定堅實的基礎。
關鍵詞:干擾 電力系統 繼電保護 防護措施
中圖分類號:TM77 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2016)03(a)-0069-02
繼電保護作為電力系統的第一道防線,其對維護電力系統的安全穩定運行,保障居民用電質量有著至關重要的作用。也正因如此,確保繼電保護工作的順利開展則具有十分重要的現實意義。然而在電力運行中,繼電保護極易受到高強度磁場環境的干擾,出現保護誤動或者是拒動問題的出現,嚴重影響到電力系統的安全穩定運行。所以,進一步對造成電力系統繼電保護干擾的原因進行分析,提出有效的繼電保護防護措施則尤為重要。以下筆者即對干擾電力系統繼電保護的原因及其防護措施進行粗淺地分析,以供參考。
1 干擾電力系統繼電保護的原因
1.1 天氣對繼電保護系統造成的干擾
由于變電站建設的地理環境較為特殊,因此在運行過程中往往容易遭受到雷擊等自然災害。而變電站本身接地線的抗阻特性又較高,所以,一旦變電站遭遇到雷擊勢必會產生高頻電流,造成變電站暫態電位的異常升高,引發繼電保護裝置誤動,對整個電路回路產生巨大的影響,造成變電站相關設施的損壞。
1.2 高頻對繼電保護系統造成的干擾
在對隔離開關進行操作時,往往操作都是較為緩慢的,因此,在某種程度上極易造成電弧閃絡問題。如若此時采取電壓操作,勢必會產生高頻電流。而一旦高頻電流得以產生,那么高頻電流通過母線時勢必會產生磁場與電場,對繼電保護工作帶來巨大的干擾與影響。而如若此時的影響,已經超過了繼電保護裝置本身擁有的實際設定水平,那么繼電保護系統勢必無法再進行正常運作,也就造成了繼電保護裝置出口邏輯混亂,給電力系統的安全穩定運行帶來巨大的威脅與隱患。
1.3 直流電源對機電保護系統造成的干擾
我們都知道,直流回路發生的故障以及由于其他原因造成的電流中斷,其主要干擾都是來源于直流電及其恢復的。而正是因為抗干擾的電容及其分布位置不同,所以,給直流電造成的影響也是不盡相同的,也就在一定程度上導致了直流電在恢復過程之中,所需要的時間長短也大有不同。一旦直流電源,在此過程之中無法穩定恢復,那么電子設備的反應裝置勢必會發生畸形問題,造成繼電保護中暫態電位變差,使電纜層與屏蔽層出現工頻電流,輕則干擾回路,重則燒壞屏蔽層,影響到整個電力系統繼電保護工作的良好運行。
1.4 輻射對繼電保護系統造成的影響
正是因為我國科技的快速發展,計算機等通訊設備的高度普及,現階段輻射儼然已經成為了繼電保護系統最為主要的干擾原因之一。尤其是在通訊市場高度發達的今天,變電站周圍聚集了大量的移動設備,因此,移動設備的輻射也早已變得越來越嚴重。而電網周圍已經產生的巨大磁場與輻射,會在一定程度上使繼電保護信號在接收的過程中可能接收到虛假信號,進而造成繼電保護的誤動或拒動,給整個電網都帶來巨大的麻煩。
2 電力系統繼電保護的防護措施
2.1 盡可能地降低接地電阻
為了能夠進一步改變由于變化產生的暫態電位差,在電力系統的實際工作中,應該盡可能地降低接地電阻,如:電力系統中經常能夠用到的避雷器、電流和電壓互感器等電氣設備,盡可能地降低這些一次設備的電阻,從而將這些組成一個低電阻的接地網,有效降低電流,同時降低二次回路及其設備被繼電保護裝置的干擾。
2.2 做好接地措施
要想進一步降低電位差,就必須做好接地措施。這不僅僅是因為,在電力系統之中必須確保接地網絡做到全部都屬于等電位,還應該在不同的位置上,產生不同的電位差。尤其是電網中的電位差大小,又與接地電網之中流入的電流呈現出正比關系。所以,在高頻同軸電纜之中極易產生高電位差。在實際的案例中,產生高電壓主要來自隔離開關和啟停空母線的一端。要想解決這個問題,其應該從以下兩個方面入手:第一,在開關場一端,采用濾波器進行二次接地;第二,在控制室內對高頻電纜的屏蔽層采取保護屏接地銅排,通過這兩種方式和措施能夠有效防范高電位對裝置干擾。
2.3 構造等電位面
目前在電力系統中,裝置保護系統被較為廣泛地使用,也正因如此,如何在高度集中擺放的保護裝置下,解決那些可能由于不同電位而造成的保護裝置受損問題則儼然已經成為當前電力企業面臨的關鍵問題所在。而要想更好地解決這一問題,就必須為保護裝置構建一個等電位面,使電位的不同變化不會對保護裝置造成干擾。第一,將各個保護屏中的銅排首尾之間進行連接;第二,將裸銅線或者是銅排進行連接,連接成一個框架,使各個保護屏與框架之間相連,從而構建一個保護層。
2.4 使用UPS電源系統
直流電回路形成的高電壓在電力系統運行中,往往會造成電力系統運行的不穩定,造成保護裝置受到損害。而以逆變器為主的UPS電源系統,其所構成的是一個恒壓恒頻的系統,采用的正是裝置供電方法,這種方法不僅能夠進一步預防由于斷電、脈沖干擾、電壓波動、電壓低落等原因對電力系統造成的影響,也能夠進一步對保護裝置進行了更好地保護。
2.5 做好智能監測系統的研究與應用
隨著我國科學技術的快速發展,越來越多的智能化軟件系統被應用在電網之中,使得電力工作人員對電網系統的監控工作,變得更加簡單,易于操作,在很大程度上提高了電力系統監控的準確性,提高了繼電保護裝置的可靠性。尤其是通過智能監測工作,不僅能夠對電力系統裝置中的零件溫度、震動等安全系數進行合理監測,更能夠提高整個系統運行的監測功能。所以,做好智能監測系統的研究與應用,提高人機交互的可靠性則成為今后繼電保護防護研究工作的重點所在。
2.6 不斷地引入高新技術
近些年來,隨著我國科學的快速發展,我國的電力技術與國外相比較,差距也越來越小了。但是在高新細節技術上仍存在著一定的差距。因此,為了進一步提高我國繼電保護水平,提高我國電網的安全性,就必須做好國外高新細節技術上的引進,將其融入我國電力系統繼電保護之中,提高繼電保護裝置在故障問題上的檢測與判斷能力。并且要加強其他學科在電網運行技術中的應用,從而更加快速地處理電力故障,提高繼電保護系統的最佳職能。
3 結語
綜上所述,筆者就干擾電力系統繼電保護的原因進行粗淺的探討,并結合個人實踐工作經驗與相關參考文獻提出有效的繼電保護防護措施,以期為廣大同行在今后繼電保護工作中提供全新的工作思路,并且為加強與提高繼電保護裝置的安全性,制定有效的抗干擾防范措施提供有益的參加借鑒,從而為促進電力企業的安全穩定運行做出有益的鋪墊。
參考文獻
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