黃磊

（中國鋁業(yè)股份有限公司廣西分公司，廣西 平果 531400）

隨著經(jīng)濟社會的發(fā)展，人們對電力系統(tǒng)性能的要求也在不斷提升。尤其是在電網(wǎng)運行過程中，由于各種原因?qū)е鲁霈F(xiàn)故障的情況屢見不鮮。為了保障整個電網(wǎng)安全穩(wěn)定發(fā)展，需要保證電網(wǎng)中每臺電氣設(shè)備都能正常運行，并能夠及時將故障信息傳遞到控制中心。在這樣的情況下，為了確保供電的安全性，電力系統(tǒng)中對電氣設(shè)備進行了必要的保護措施，比如，對電力線路中的電流進行保護。隨著我國經(jīng)濟社會發(fā)展步伐不斷加快，人們對于供電安全性能方面需求越來越高，因此需要加強對電氣設(shè)備繼電保護和防雷保護方面的研究工作。

1 繼電保護技術(shù)的工作原理與分類

我國電網(wǎng)采用的是集中供電模式，在地區(qū)電網(wǎng)出現(xiàn)故障時，將導(dǎo)致電網(wǎng)的電流增大或減小。由此，采用繼電保護技術(shù)對出現(xiàn)故障的線路進行參數(shù)對比，而后再基于正常參數(shù)的差別對比形成繼電保護技術(shù)的運行原理。一般情況下，繼電保護技術(shù)會首先讀取被測部件的信號，并與標準區(qū)的數(shù)值相比較，然后進行邏輯上的故障分析，最后通過集中運算來判斷是否采取信號預(yù)警、跳閘斷電等。傳統(tǒng)的繼電保護技術(shù)包括電流保護、低壓保護、功率方向保護等。當前，隨著信息技術(shù)的不斷深入，繼電保護技術(shù)也將逐步走向網(wǎng)絡(luò)化和智能化。該裝置不但能監(jiān)測和報警故障，而且還能根據(jù)故障的不同進行局部的自修復(fù)，由此能夠為保證電網(wǎng)的正常運行提供有力的保證。

2 電氣主設(shè)備繼電保護存在的風(fēng)險點

（1）電力系統(tǒng)繼電保護裝置本身較為精密，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，其可靠性也越來越高。因此，在實際工作中要加強對于繼電保護裝置運行情況的監(jiān)視，一旦發(fā)現(xiàn)故障信息，需要及時將其傳遞到控制中心，確保能夠快速準確地解決問題。

（2）目前電氣設(shè)備自身的設(shè)計、制造、安裝和運行存在較多缺陷，導(dǎo)致發(fā)生保護拒接的情況出現(xiàn)，進而引發(fā)繼電保護故障。

（3）繼電保護裝置運行期間受外部環(huán)境因素影響較大，比如，氣候和地理環(huán)境等多種因素影響。隨著我國電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展與建設(shè)，傳統(tǒng)的繼電保護裝置已經(jīng)無法滿足當前發(fā)展的需要。

（4）我國電網(wǎng)的建設(shè)經(jīng)歷了幾個階段，傳統(tǒng)的電網(wǎng)一般都是采用電力輸送和配電變壓器相匹配的方式來進行，若電網(wǎng)與繼電器的配置不一致，很可能導(dǎo)致繼電保護裝置的工作失效，比如設(shè)備的過載，而有些區(qū)域由于整體開關(guān)設(shè)備的更換沒有達到自動控制的功能，從而會受到供電的影響，并且也將極易導(dǎo)致開關(guān)設(shè)備出現(xiàn)故障問題。

（5）由于繼電保護裝置自身的復(fù)雜程度比較高，隨著智能技術(shù)的不斷發(fā)展，元件的數(shù)量也在不斷增加，如果出現(xiàn)故障，將會帶來極大的負面影響。通過對現(xiàn)有繼電保護設(shè)備的數(shù)據(jù)進行全面的分析，可以看出，由于互感器飽和、繼電保護裝置元器件靈敏性降低等，都將直接導(dǎo)致電網(wǎng)出現(xiàn)不穩(wěn)定。

3 電力系統(tǒng)中電氣設(shè)備的繼電保護

3.1 強調(diào)智能化電網(wǎng)系統(tǒng)的保護措施運用

隨著科技的發(fā)展，電力系統(tǒng)已經(jīng)從單一的輸電系統(tǒng)走向了多元化。但是作為電力系統(tǒng)運行最關(guān)鍵的設(shè)備之一的繼電保護卻在不斷地進行著技術(shù)變革，繼電保護技術(shù)也成了整個電力系統(tǒng)中重要的組成部分，并且其發(fā)展也逐漸趨于成熟。尤其是在現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)高度發(fā)達的背景下，對繼電保護也有了更多新要求。首先，就傳統(tǒng)繼電保護而言，其采用傳統(tǒng)的繼電器操作方式來實現(xiàn)對電氣設(shè)備故障情況進行檢測以及反應(yīng)，然而，這種操作模式非常煩瑣且易受到外界環(huán)境影響。其次，繼電保護技術(shù)中存在很多不穩(wěn)定因素以及信息處理不足問題。傳統(tǒng)的繼電保護主要是通過繼電器的控制與反饋來實現(xiàn)對電力系統(tǒng)運行狀況進行檢測與反應(yīng)，但這種操作模式在復(fù)雜多變的電力系統(tǒng)中會造成很大困擾。而且，還會出現(xiàn)很多由于外部環(huán)境因素導(dǎo)致繼電器誤動作的情況。最后，由于電力系統(tǒng)不斷變得更加復(fù)雜和多元化，使得繼電保護無法完全滿足實際工作需求，因此需要對其進行更新與改進。

目前，各有關(guān)單位和員工都應(yīng)該認識到智能化的電力系統(tǒng)的發(fā)展方向，并充分運用現(xiàn)代的人工智能技術(shù)來為繼電保護提供更好的服務(wù)，比如，電網(wǎng)中的電阻短路、距離保護等故障排查都相對困難，由此將可以利用進化規(guī)劃以及遺傳算法對繼電保護進行優(yōu)化突破，由此更好地提升電力信息的收集效能。

3.2 注重故障排查與處理技術(shù)的應(yīng)用

繼電保護技術(shù)在應(yīng)用過程中，要注重故障排查與處理的有效結(jié)合，提高設(shè)備的可靠性。在電力系統(tǒng)中，經(jīng)常會出現(xiàn)多種故障類型，這對繼電保護裝置的可靠性提出了更高考驗。同時對故障類型的判斷及解決方法也需要進一步探索和創(chuàng)新。首先，通過使用萬能表進行局部阻斷檢查，進一步縮小故障的范圍，并逐漸確定故障的部位。其次，電位測量法不僅可以檢測二次電路的電壓、電流，還可以在各個結(jié)點上對故障進行存點分析，并且可以很好地判斷出故障的原因。最后，負核檢測法在交流線路故障分析中有較大的優(yōu)越性，但需要相關(guān)人員具備一定的工作經(jīng)驗，才能有效地發(fā)現(xiàn)并解決這些問題。

在實際工作中，繼電保護裝置需要具備較高的可靠性，因此，要積極應(yīng)用故障診斷和故障排除技術(shù)。在具體運用過程中，還應(yīng)結(jié)合電網(wǎng)的實際情況來選擇合適的繼電保護裝置，在確保繼電保護運行安全的前提下，提高系統(tǒng)的運行可靠性。由于繼電保護系統(tǒng)屬于一種復(fù)雜多變而且極易受到外界因素影響的系統(tǒng)，因此其本身的可靠性就很高，這也是其他系統(tǒng)無法比擬的。在實際工作中，繼電保護裝置出現(xiàn)故障時會產(chǎn)生大量有害氣體和煙霧，并且這些煙霧會在很短時間內(nèi)迅速擴散到整個配電系統(tǒng)。因此，在實際工作過程中要及時地處理故障，以免引起安全事故和環(huán)境污染問題。

3.3 完善設(shè)備分段處理和置換處理技術(shù)

設(shè)備分段處理技術(shù)和置換處理技術(shù)都是繼電保護中常見的技術(shù)手段，設(shè)備分段處理能夠?qū)﹄姎庠O(shè)備內(nèi)部的電路線段進行有效檢測，并通過信號發(fā)射器、繼電器等將檢測到的信息進行傳輸，然后進行故障檢測、識別以及報警處理。其具體工作原理是在某一區(qū)域內(nèi)發(fā)生線路故障時，如果該區(qū)域內(nèi)存在信號發(fā)射器和繼電器，則會發(fā)出故障警報信號。之后通過該信號對該區(qū)域進行故障診斷和隔離處理。

在設(shè)備置換處理中包含了大量的技術(shù)和操作，其工作原理是如果某個系統(tǒng)元件出現(xiàn)了故障，則需要將其他存在故障卻不會影響正常運行的元器件更換或者維修處理好，然后重新將設(shè)備配置到正確位置上；而如果某一元件或電路出現(xiàn)問題，則不會影響正常運行。通常情況下，是在該電力系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生某個模塊或者線路的故障，需要對其重新配置、維修或更換元器件進行處理。

首先，對設(shè)備分段處理中的信號發(fā)送裝置進行自動檢測，一旦發(fā)現(xiàn)有異常，立即報警、預(yù)警處理，避免因信號發(fā)送端的錯誤而造成的問題延時。其次，設(shè)備替換的處理方式可以在出現(xiàn)問題后迅速地解決，從而提高了整個故障的處理能力，并根據(jù)設(shè)備的替換情況，對零部件進行進一步的分析，將故障降到最低限度，其工作原理是替換掉有可能出現(xiàn)故障的元器件，當達到正常工作狀態(tài)時，就說明元器件出現(xiàn)了問題。如果依然尚未能夠排除故障，則需要重新配置其它元器件，以此更好地降低故障問題出現(xiàn)概率。

4 電氣設(shè)備接地的相關(guān)要求及防雷接地

4.1 電氣設(shè)備接地的相關(guān)要求

對于我國的電力系統(tǒng)來說，所有電力設(shè)備均要采用國標GB14050 系統(tǒng)接地的形式來進行接地，這樣做的主要目的是保證電氣設(shè)備中的繼電保護、過電流等安全性能。

具體來說，所有的電氣設(shè)備都要實現(xiàn)對地或?qū)咏拥鼐€進行連接。在接地中，接地線和大地之間的夾角不能小于15°，而且接地線也要與電氣設(shè)備相連接。

保護接地是最基本且不可缺少的一種接口。電氣設(shè)備接地系統(tǒng)中所采用的保護接地線必須與保護地線相互連接來進行使用。一般情況下，所有的低壓配電變壓器均是將中性點直接接地；在35kV 及以上的高壓電力線路中，中性點連接線也要采用對接地地線。在低壓配電系統(tǒng)中，有很多地方都要求中性點直接接地。比如，35kV 系統(tǒng)以及110kV 系統(tǒng)，中性點接地方式均可使用對接地地線。另外，對于一些特殊場合，還可以使用小電阻來實現(xiàn)。而低壓配電則可以使用接地線或者不接地線來實現(xiàn)工作接地。

4.2 電氣設(shè)備的防雷接地

防雷接地，是指將電子電氣設(shè)備外殼上的金屬部件進行安全接地，確保電氣設(shè)備不會被雷擊損壞。保護接地可以分為兩種類型：一是架空地線保護，它的作用主要是防止電子電氣設(shè)備外殼被雷擊損壞。二是電纜保護，它主要作用是防止電纜和電氣設(shè)備之間發(fā)生電氣接觸故障和電氣設(shè)備因金屬結(jié)構(gòu)件造成短路故障而造成人身傷亡事故時。兩者的區(qū)別在于，架空地線不可以進行有效接地，不具備防雷效果，而電纜保護會在一定程度上滿足防雷要求；在電子電氣設(shè)備外殼上設(shè)置架空地線時，其水平電導(dǎo)不應(yīng)該超過30m；在電子電氣設(shè)備中增設(shè)電纜保護器時，其水平電導(dǎo)應(yīng)該不超過50m。

5 電力系統(tǒng)中電氣設(shè)備的防雷保護措施

雷擊是影響電力系統(tǒng)安全運行的重要因素，當發(fā)生雷擊后，如果防御措施發(fā)生故障，將會對所管轄地區(qū)造成巨大的破壞，從而導(dǎo)致大規(guī)模的停電，嚴重時，會對電網(wǎng)產(chǎn)生巨大的危害。因此，在電網(wǎng)的電氣設(shè)備運行中，如何提高電網(wǎng)的防雷能力，是供電公司的一項重要工作。通過對近期發(fā)生的雷電事故的分析，認為電力系統(tǒng)發(fā)生雷擊的主要形式有兩種：一是直接受到雷擊；二是因雷電沿著線路對電力系統(tǒng)造成間接傷害。

5.1 應(yīng)對直接雷電的措施

避雷針是防止雷擊的重要手段，為了完善電網(wǎng)的電氣設(shè)備的防雷工作，避雷針的應(yīng)用非常重要，在使用避雷針時，這種裝置的主要功能就是將閃電引向避雷針，然后引導(dǎo)到地面，從而為電器提供防護。在電力系統(tǒng)中，這種電壓水平的電源設(shè)備的絕緣性能相對較好，所以可以在配電設(shè)備的框架上直接安裝避雷針。

5.2 應(yīng)對電擊侵入波的方式

為了有效地解決因雷電侵入波所帶來的危險，必須采取相應(yīng)的防護措施，其中，閘式避雷器是目前變電所應(yīng)防的主要手段，采用的是非線性電阻器。針對目前國內(nèi)對入侵波的處理方法，采取了在線路上設(shè)置閥型避雷器，以保護電力系統(tǒng)中的電氣設(shè)備整體性能。另外，由于電擊電流所產(chǎn)生的能量相對較大，所以為了對電源設(shè)備進行保護，則需要在電源的入口處安裝一個浪涌保護裝置，這樣既可以降低電擊能量造成的損壞，又可以利用低通濾波器對高頻成分進行濾波。

5.3 保證接地裝置的導(dǎo)流性能

對于接地裝置的導(dǎo)流性能，相關(guān)研究人員認為主要是指雷電電流通過接地裝置時能夠順利地導(dǎo)入地下。如果接地裝置自身具有良好的導(dǎo)流性能，就可以有效防止雷電電流在電力系統(tǒng)中產(chǎn)生短路，從而降低了電氣設(shè)備發(fā)生故障的概率。從某種程度上來說，這一理論對我國電力行業(yè)的發(fā)展起到了重要作用。在電力系統(tǒng)電氣設(shè)備接地網(wǎng)的設(shè)計過程中，由于受到場地的限制，很難對接地網(wǎng)形成有效保護。因此，在實際工程中，要想保證接地裝置設(shè)計和施工技術(shù)質(zhì)量，最好從接地裝置整體布局、結(jié)構(gòu)等方面著手。

5.4 電力系統(tǒng)的防護

在進行雷電防護時，其主要內(nèi)容就是限制雷電的電流值和電波。在電網(wǎng)的運行中，當一根電線上有過電壓的時候，就會有一道電波從導(dǎo)線上逐漸蔓延。由于線路的抗沖擊電壓大于裝置的電壓，因此，在電網(wǎng)的進線受到雷擊時，電擊的電流會超出正常范圍，如果不采用避雷線，則在靠近電網(wǎng)的一端就會發(fā)生故障，不能有效地保護電網(wǎng)，也就不能保證進線的安全。因此，在電力系統(tǒng)的電氣設(shè)備防雷時，將需要采用變壓器安全避雷器防止雷擊，從而確保電力系統(tǒng)運行的整體平穩(wěn)性和安全性。

6 結(jié)語

總而言之，隨著我國經(jīng)濟社會不斷發(fā)展，對于供電安全性要求越來越高。在實際工作中，電氣設(shè)備的繼電保護和防雷保護是電力系統(tǒng)運行過程中的重要環(huán)節(jié)，因此，要加強對于相關(guān)方面的研究。尤其是在電力系統(tǒng)中出現(xiàn)繼電保護和防雷保護后，要進一步對相關(guān)方面進行優(yōu)化改進，提高電力系統(tǒng)運行過程中的安全性。與此同時，還需要保證電氣設(shè)備本身能夠處于良好狀態(tài)，確保其穩(wěn)定運行。另外，還要對其運行過程中的風(fēng)險點進行分析研究，而后采取相應(yīng)的繼電保護以及防雷保護技術(shù)，以更好地提高電力系統(tǒng)運行的安全性。