水电厂继电保护直流系统受到交流干扰的分析与防护

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1、水电厂继电保护直流系统受到交流干扰的分析与防护　　摘要：大型水力发电厂继电保护设备直流系统的运行状况，它直接关系厂内继电保护设备的运行安全和所在电网的运行安全。由于水电厂直流系统是统一给厂内继电保护等二次设备供电，所以，直流系统运行质量好坏与否对水电厂发动机、高压开关和主变压器等电力生产设备直接造成了严重影响。由于直流电量的基本特性和交流电量的基本特性不同，这也为水电厂直流系统防止混入交流成分找到了启示和方法。　　关键词：大型水电厂继电保护直流和交流干扰与防护6　　随着水电厂装机容量的不断增大，大型

2、水电厂作为重要社会动力电源提供者的地位日益突出，因此，大型水电厂发电机组运行质量的好坏与否直接关系到整个社会动力电源的基本需求。在保障大型水电厂发电机组运行质量的诸多技术环节当中，水电厂配置的继电保护设备有着首屈一指的重要地位，因此，对水电厂继电保护设备运行状况的持续深入关注和研究是保证继电保护设备安全稳定高效运行的基本态度，从而也为水电厂发电机组的安全稳定高效运行打下坚实基础，并最终为社会生活提供高质量的动力电源。在如何高效保障水电厂继电保护设备安全稳定运行的众多环节当中，继电保护设备的直流系统会

3、受到格外的关注，这主要取决于继电保护设备和水电厂直流供电的系统的连接方式上，另外，水电厂直流系统出现异常将会对全厂的继电保护设备造成大面积的运行破坏，从而危及全厂发电机组的安全稳定运行。在对水电厂直流供电系统的诸多干扰中，交流电量混入直流系统是水电厂较为常见并且危害最为严重的故障现象。鉴于直流电量和交流电量的基本物理特性，以及水电厂继电保护设备直流部分的技术原理，本文将对水电厂继电保护设备直流部分受到交流电量干扰的异常现象、技术原理和防护方法进行仔细的分析和讨论。　　1.直流电量和交流电量的基本物理

4、特性　　电源的电动势形成了电压，继而产生了电场力，在电场力的作用下，处于电场内的电荷发生定向移动，形成了电流。电流的大小称为电流强度，是指单位时间内通过导线某一截面的电荷量，每秒通过1库仑的电量称为1安培。其数学表达式I=q/t。对于电量来说，在电场力的压力下出现了电压、电流和电阻三个基本的描述电量的物理量。对于直流电量，它完全遵循I=U/R的物理描述（U代表电场力，I代表单位时间内流动的电荷，R代表电流阻力），其中，U的极性是稳定不变的，即电荷移动方向不变。　　交流电量与直流电量有很大不同，交流电

5、量是导电体受到磁势差的不断作用造成，为了能量转换的方便，人们推动有一定数量的磁极，让磁场去不间断扫动一些含自由电荷丰富的导电体以形成交流电源，所以，在交流电源中，特别是大型水电机组，频率遵循P=60*f/n公式（f=发电频率，n=电机转速，P=电机极数），于是有了50HZ交流标准频率的国家规定，即：交流电量的电势极性每秒钟有50次变化，所以，正弦交流电流的数学表达式为i=I（m）sin2πft6。如果认为直流的频率是0的话，那么这就是交流电量和直流电量在极性变化方面的重要区别。由于直流电量和交流电量

6、在这些方面的基本差异，所以，在对不同性质的负载作用时，两者所表现出来的基本物理现象也有着巨大差异。这些巨大差异就有可能出现巨大的破坏力，这就是下面要讨论的水电厂使用直流电源的继电保护设备混入交流电量时引发的异常与故障。　　2.水电厂继电保护的直流电源部分及其技术原理　　首先来看一下大型水电厂直流电源的组成和运行情况，一般情况下，大型水电厂多采用蓄电池组浮充电的方式给厂内继电保护、自动装置等二次设备提供工作电源。直流蓄电池组电压差一般为220V，正负极各为110V，蓄电池采用铅酸蓄电池的较多，多由11

7、0个左右的蓄电池分两组串联组成。运行时，将蓄电池组与交流整流线路并联连接到负载电路上，由交流整流线路给负载供电的同时给蓄电池浮充电，以确保蓄电池组始终处于充满电的状态。当负载较轻而电源线路电压较高时，蓄电池组进行充电运行，当负载较重或交流整流电源发生意外中断时，利用蓄电池的高倍率放电特性进行放电，分担部分或全部负载。这样，蓄电池组便起到直流稳压和备用电源的作用，从而为水电厂重要的二次设备提供可靠的直流电源。　　3.水电厂继电保护装置的直流部分　　水电厂继电保护装置的直流部分主要是其电源部分，保护装置

8、将从水电厂直流系统输入的220V直流电源，经过自身电源模块变换出5V和24V两种规格的直流电压，其中直流5V电压主要给保护装置的CPU电子插件和OUT电子插件使用，24V直流电压主要给保护装置判别保护范围内高压开关位置等信号输入的电子插件使用。6　　由于大型水电厂的直流系统通常采用分段统一供电的运行方式，所以直流负载数量很多，而且，还经常出现同一负载交直流共同使用的现象，因此，特殊故障情况下极易出现交流电量进入直流系统大面积危害直流负载的故障，其中就包括对继电保护装置