秦永生 敖龍強

（內(nèi)蒙古華電烏達熱電有限公司，內(nèi)蒙古 烏海 016000）

火電廠的控制系統(tǒng)應由兩部分組成：一部分為就地計算機控制系統(tǒng)；另一部分為主控室計算機控制系統(tǒng)。主控制室計算機應備有不間斷電源，主控室與風電機組現(xiàn)場應有可靠的通信設備?；痣姀S必須備有可靠的事故照明。處在雷區(qū)的火電廠應有特殊的防雷保護措施?；痣姀S與電網(wǎng)調(diào)度之間應保證有可靠的通信聯(lián)系?；痣姀S內(nèi)的架空配電線路、電力電纜、變壓器及其附屬設備、升壓變電站及防雷接地裝置等的要求應按相應的標準執(zhí)行。

1 火電廠發(fā)電機組安全防護系統(tǒng)設計原則

為了使火電廠發(fā)電機組能夠可靠地運行。應在風電機組控制系統(tǒng)的保護功能設計上加以重視。在設計控制系統(tǒng)時；往往只注重系統(tǒng)的最優(yōu)化設計和提高可利用率，而忽略安全保護系統(tǒng)的設計。因此，控制系統(tǒng)必須具備完善的安全保護功能，這是風電機組安全運行的必要條件。

（1）由于火力發(fā)電機組的內(nèi)部或外部發(fā)生故障，或監(jiān)控的參數(shù)超過極限值而出現(xiàn)危險情況，或控制系統(tǒng)失效，火電廠發(fā)電機組不能保持在它的正常運行范圍內(nèi)，則應啟動安全保護系統(tǒng)，使火電廠發(fā)電機組維持在安全狀態(tài)。

（2）安全保護系統(tǒng)的設計應以失效安全為原則。當控制失敗或安全保護系統(tǒng)內(nèi)部發(fā)生任何部件單一失效或動力源故障出現(xiàn)危險情況，以致引起機組不能正常運行時，安全保護系統(tǒng)應能對火電廠發(fā)電機組實施保護。

（3）安全保護系統(tǒng)的動作應獨立于控制系統(tǒng)。即使控制系統(tǒng)發(fā)生故障也不會影響安全保護系統(tǒng)的正常工作。保護環(huán)節(jié)應為多級安全鏈互鎖，在控制過程中具有邏輯“與”的功能，而在達到控制目標方面可實現(xiàn)邏輯“或”的結(jié)果。

（4）應調(diào)定安全保護系統(tǒng)的觸發(fā)電平，使其不超過作為設計基礎的極限值，以免火電廠發(fā)電機組發(fā)生危險，同時也應使控制系統(tǒng)不會受到安全保護系統(tǒng)不必要的干擾。

（5）安全保護系統(tǒng)應能優(yōu)先使用至少兩套制動系統(tǒng)以及發(fā)電機的斷網(wǎng)設備。一旦偏離正常運行值，安全保護系統(tǒng)即被觸發(fā)并立即執(zhí)行其任務，使火電廠發(fā)電機組保持在安全狀態(tài)。通常在它的處理下，利用所有的制動系統(tǒng)使風輪減速。與電網(wǎng)脫離不必在安全保護系統(tǒng)的觸發(fā)瞬間立即執(zhí)行。在任何情況下應避免火電廠發(fā)電機組加速和發(fā)電機作為電動機運行。

（6）安全保護系統(tǒng)的軟件設計中應采取適當措施防止由于用戶和其他人的誤操作引起火電廠發(fā)電機組誤動作。在機組的任何狀態(tài)下，非法的鍵盤及按鍵輸入應不被確認。

2 高壓電力電纜線路故障發(fā)生的原因及其特征

2.1 機械損傷

機械損傷類故障比較常見，所占的故障率最大(約為57%)，其故障形式比較容易識別，大多造成停電事故。一般造成機械損傷的原因有以下幾種：

1）直接受外力損壞。如進行城市建設，交通運輸，地下管線工程施工、打樁、起重、轉(zhuǎn)運等誤傷電纜。

2）施工損傷。如機械牽引力過大而拉損電纜；電纜彎曲過度而損傷絕緣層或屏蔽層；在允許施工溫度以下的野蠻施工致使絕緣層和保護層損傷；電纜剝切尺寸過大、刀痕過深等損傷。

3）自然損傷。如中間頭或終端頭的絕緣膠膨脹而脹裂外殼或附近電纜護套；因自由行程而使電纜管口、支架處的電纜外皮擦破；因土地沉降、滑坡等引起的過大拉力而拉斷中間接頭或電纜本體≠因溫度太低而凍裂電纜或附件；大型設備或車輛的頻繁振動而損壞電纜等。

2.2 絕緣受潮

絕緣受潮是電纜故障的又一主要因素，所占的故障率約為13%，絕緣受潮一般可在絕緣電阻和直流耐壓試驗中發(fā)現(xiàn)，表現(xiàn)為絕緣電阻降低，泄漏電流增大。一般造成絕緣受潮的原因有以下幾種：（1）電纜中間頭或終端頭密封工藝不良或密封失效。（2）電纜制造不良，電纜外護層有孔或裂紋。（3）電纜護套被異物刺穿或被腐蝕穿孔。

2.3 絕緣老化

電纜絕緣長期在電和熱的作用下運行，其物理性能會發(fā)生變化，從而導致其絕緣強度降低或介質(zhì)損耗增大而最終引起絕緣崩潰者為絕緣老化，絕緣老化故障率約為19%。運行時間特別久(30～40 年以上)的則稱為正常老化。如在較短年份內(nèi)發(fā)生類似情況者，則認為是絕緣過早老化。

3 高壓電力電纜外護層高阻故障定位

由于電纜完好段直流電阻穩(wěn)定，無論是兩相線芯之間還是線芯與金屬屏蔽層之間絕緣擊穿短路，短路故障點都把電纜分成兩段，只需要測試兩端之間的電阻比值，就知道了兩段之間的相對長度比，通過電纜總長度計算即可確定故障點的位置。

3.1 確定故障性質(zhì)

當著手對某一故障電纜進行故障測試時，首先要進行的工作是了解故障電纜的有關(guān)情況以確定故障性質(zhì)。

3.2 粗測距離

當確定了故障電纜的故障性質(zhì)以后，就可以根據(jù)故障性質(zhì)，選擇適當?shù)臏y試方法測出故障點到測試端或末端的距離，這項工作稱為粗測距離。人們在長期的生產(chǎn)實踐中探討和總結(jié)出多種故障距離的粗測方法，即經(jīng)典法(如電橋法及其變形等)和現(xiàn)代法(脈沖反射法)。

隨著電力電纜生產(chǎn)質(zhì)量的提高和新型絕緣材料的采用，使電纜的故障電阻不斷提高(達到兆歐級)。據(jù)統(tǒng)計，凡預防性試驗擊穿的故障電阻，不少于90%在兆歐數(shù)量級以上；運行故障的75%是高阻故障，其中60%以上的故障電阻達到兆歐級。由此看來電纜故障的絕大部分為高阻故障，那些只能測試低阻故障的經(jīng)典測試方法顯然適用性太差。當遇到高阻故障時，必須經(jīng)過一個耗時。費力的“燒穿”降阻過程，以求把高阻故障轉(zhuǎn)化為低阻故障，這個漫長的過程需要的設備笨重而繁雜，而新型絕緣材料電纜的故障電阻極難“燒穿”與降阻?，F(xiàn)代的脈沖反射測試法可以做到無需經(jīng)過“燒穿”降阻而直接進行高阻故障的測距。這一發(fā)明無疑是電纜故障診斷技術(shù)的重大進步。

3.3 探測路徑或鑒別電纜

故障電纜經(jīng)過粗測以后便得出一個故障距離Lx，這個故障距離是由測試端(即首端或稱始端)到故障點的距離。從理論上講，以測試端為圓心，以故障距離Lx 為半徑劃一個圓，圓周上的所有點都滿足故障點到測試端的距離為Lx 的條件，顯然故障點只能是圓周上的某一點，而這一點又必須在電纜上，這是可以借助的另外一個條件。當把電纜路徑用線段畫出以后，這條線段必將與R=Lx 的圓相交于一點，這一點才是欲尋找的故障點。對于直接埋設在地下的電纜，需要找出電纜線路的實際走向(可以測出埋設深度)，即為探測路徑。對于在電纜溝、隧道等處的明敷電纜，則需要從許多電纜中挑選出故障電纜，即鑒別電纜。

4 結(jié)論

火電廠發(fā)電機組離開電網(wǎng)的支持是無法工作的，一旦有突發(fā)故障而停電時，控制器計算機由于失電會立即終止運行，并失去對風電機組的控制。此時，安全保護系統(tǒng)應控制空氣動力和機械制動系統(tǒng)動作，執(zhí)行緊急停機。緊急停機就意味著在極短的時間內(nèi)，

風機的制動系統(tǒng)將使風輪轉(zhuǎn)速由運行轉(zhuǎn)速變?yōu)榱?。本文通過對高壓電力電纜外護層高阻故障定位進行分析，能夠有效地控制風電機組的安全運行。

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