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【摘要】电力生产中，继电保护的应用是必不可少的，新技术的不断应用，保护装置的功能越来越强大，特别是计算机应用于保护、监控、通讯等多个领域，但是在运行中经常发生通讯中断、监控死机、保护装置异常等情况，这与设备的运行环境有着直接的影响。本文通过具体案例，分析了环境温度对保护装置硬件，元器件寿命，保护定值和保护装置视频窗口的影响，最后结合实际经验给出了相关建议，提高继电保护装置的寿命和运行可靠性。
【关键词】保护装置;定值;运行环境;温度;可靠性
前言
随着电网的不断发展，变电站自动化程度的不断提高，电子产品包括计算机等应用于我们的继电保护装置中，在我们的运行环境中，有些因素是我们不能掌控的，例如保护装置的运行时间，只要设备投入运行，保护装置在正常情况下是不会退出运行的，有些因素是我们运行维护工作应该做到的，例如运行环境和温度的调控，现行的保护规程规定了“保护室内环境温度应该保持在5℃～30℃，运行值班人员应根据季节与温度变化，及时调整空调，以保持保护室温度”， 但是在运行中经常发生通讯中断、监控死机、保护装置异常等情况，这与设备的运行环境有着直接的影响。本文通过具体案例，分析了环境温度对保护装置硬件，元器件寿命，保护定值和保护装置视频窗口的影响，最后结合实际经验给出了相关建议，提高继电保护装置的寿命和运行可靠性。
1.保护装置运行环境要求
通过对变电站保护室和保护装置的运行温度控制发现“保护室内环境温度应该保持在5℃～30℃”，但是保护装置的运行可靠性存在着明显差异，上述温度的规定还在沿用以前的保护规程规定，当时的保护应用程度还存在于电磁型、半导体、小型集成元件所组成，现在大型集成电路及计算机（服务器）应用于电力生产的保护装置中，对运行温度和环境提出了更高的要求。
参照许继的WXH-820A 110kV 及以上输电线路的成套数字式保护装置的运行环境要求，环境温度：25℃～+55℃，24h内平均不超过35℃;贮运：-25℃～+70℃，在极限值下不加激励量，装置不出现不可逆变化，温度恢复后装置应能正常工作。相对湿度：最湿月的平均最大相对湿度为90%，同时该月的月平均最低温度为25℃且表面无凝露;最高温度为+40℃时，平均最大相对湿度不超过50%。
2.案例分析
2.1 装置硬件
2001年3月1日， 甘肃某220kV XY线L型微机保护动作跳闸，保护打出的故障录波中电压波形正常，电流有三相同相位、同幅值的电流突变。经检查系统无故障也不可能发生这样的故障。因此认定是保护装置抗干扰性能差造成的误动作。原装置送厂家，经试验发现装置中程序存储器2871芯片（E2 PROM）有软故障，对外界温度及干扰特别灵敏。在某一条件下干扰引起采样值错误，使保护误动。该装置在以前就发生过1次类似误动，未查出原因。当时更换了所有插件，但未更换软件存储器芯片。
2.2 温度对元器件寿命的影响
从室温算起温度每升高十度，元件寿命减半。
电解电容器：
105℃时寿命1000小时（标称值）
55℃时寿命1000小时X2E5=32000小时
35℃时寿命1000小时X2E7=128000小时=14.81年。
2.3 定值的自动漂移
引起继电保护定值自动漂移的主要原因有几方面。
（1）温度的影响。电子元器件的特性易受温度的影响，影响比较明显的需要将运行环境的温度控制在允许的范围内。
（2）元器件老化的影响。元器件的老化有一个过程，积累的结果必然引起元器件特性的变化，同时影响到保护的定值。
（3）原件损坏的影响。原件的损坏对继电保护定值的影响最直接，而且是不可逆转的。
2.4 保护装置的视频窗口（液晶屏）
液晶是一种特殊物质态，它可以一定温度呈现出不同于固、液、气三态的形态。用来制造显示器的液晶是热致液晶，该类液晶由温度变化而衍生出来，并且其光电效应受温度控制，所以存在使用温度。如果温度不在其使用温度范围之内，就等于摆脱了电场控制而不会有光电效应，从而出现各种问题。例如，温度过高液晶会变成液体，液晶屏出现高亮度;温度过低则冷却变成晶体，液晶屏出现黑屏现象！液晶显示器正常工作温度一般要在5℃～35℃左右，湿度保持在20%～80%为佳。
3.温度对保护装置的影响及建议
3.1 计算机环境温度要求
通过对上面案例分析和运行中的监测，对保护装置异常运行时的环境温度统计，如何控制保护室温度是保证保护装置正常运行和使用寿命的一个重要环节。参照计算机运行为例，在保护装置中计算机（服务器）担负着重要职能，其它的装置中单片机等应用也非常普遍。
计算机对温度的变化满园要求较高。温度不宜过高、过低，更不能有剧烈的变化，即温度的变化率减至最小。在我国《计算站场地技术条件》国家标准GB2887-89中开机时对机房内温度的要求见表1，停机时对机房内温度的要求见表2。
表1
表2
在我们运行的变电站中，保护装置几乎集中安装在保护室内，可以参照计算机场地技术条件。由上表可以看出温度的过高或过低及陡然变化对设备运行的稳定性、可靠性及寿命都有很大的影响。
3.2 运行环境温度监测
开关电源是保护装置的主要部件，每当环境温度升高10℃时，主要功率元件的寿命减少50%。出現这样寿命迅速下降的原因都是由于温度的变化。2013年2月5日对某变电站保护装置运行监视，室外温度-12℃、室温16℃。
装置的运行温度远高于环境温度，装置在封闭运行的情况下由于散热问题，电源组件已经接近55℃的上限值。冷去方式将发热元件安装在金属散热器上，通过挤压热表面，实现高低不等能量体传递能量，能够依靠大面积的散热片辐射出去的能量并不多。这种热传导方式称为自然冷却，它对热量散失延迟时间较长。换热量Q=KA△t（K换热系数，A换热面积，△t温度差），若室内环境温度偏高，△t的绝对值就小，这时这种传热方式的散热性能就会大大下降。
3.3 对保护装置运行温度的建议
装置是否是运行温度越低越好哪？答案是否定的，湿度过低时，
装置内各种转动设备、活动地板等有磨擦的部位易产生静电和积累静电荷，当静电荷大量积累时，将会引进程序读写错误，烧坏半导体器件。在环境湿度较大时，会使装置产生凝露，当相对湿度大于65%时，物体表面就会附着一层厚为0.001～0.01μm的水膜，这种水膜看不见、摸不着。当空气处于饱和状态时，水膜会增厚到10μm。致使装置锈蚀、老化甚至电子元器件短路损坏。如蓄电池等保护室内低温下运行容量减小、充放电率会大大降低。当相对湿度大于50%，主要设备在一年之内或更短的时间里就可能失去可靠性或可靠性降低，如果相对温度的变化每小时大于6%，上述情况则更加严重。
通过对保护装置的运行监视和对二次设备、保护装置的运行要求和参照相关规定，为了提高保护装置的运行可靠性，建议将保护室夏季温度控制在22±2℃范围内运行，冬季室温控制在16±2℃运行，当低于14℃时可适当加温。如蓄电池单独安装时，保护室可维持室温运行。通讯机房、网络机房、监控机房的温度控制和运行条件也应符合GB2887-89的A级标准运行。
4.结束语
保护装置运行的环境温度对保护装置本身影响很大，严重时可能造成电网事故，影响电网的正常运行。本文通过具体案例，分析了环境温度对保护装置硬件，元器件寿命，保护定值和保护装置视频窗口的影响，并结合实际经验给出了相关建议，提高继电保护装置的寿命和运行可靠性。下一步，我们将结合电网负荷变化，将保护装置运行与环境温度、电网负荷变化结合起来，进一步提高继电保护运行可靠性。
【关键词】保护装置;定值;运行环境;温度;可靠性
前言
随着电网的不断发展，变电站自动化程度的不断提高，电子产品包括计算机等应用于我们的继电保护装置中，在我们的运行环境中，有些因素是我们不能掌控的，例如保护装置的运行时间，只要设备投入运行，保护装置在正常情况下是不会退出运行的，有些因素是我们运行维护工作应该做到的，例如运行环境和温度的调控，现行的保护规程规定了“保护室内环境温度应该保持在5℃～30℃，运行值班人员应根据季节与温度变化，及时调整空调，以保持保护室温度”， 但是在运行中经常发生通讯中断、监控死机、保护装置异常等情况，这与设备的运行环境有着直接的影响。本文通过具体案例，分析了环境温度对保护装置硬件，元器件寿命，保护定值和保护装置视频窗口的影响，最后结合实际经验给出了相关建议，提高继电保护装置的寿命和运行可靠性。
1.保护装置运行环境要求
通过对变电站保护室和保护装置的运行温度控制发现“保护室内环境温度应该保持在5℃～30℃”，但是保护装置的运行可靠性存在着明显差异，上述温度的规定还在沿用以前的保护规程规定，当时的保护应用程度还存在于电磁型、半导体、小型集成元件所组成，现在大型集成电路及计算机（服务器）应用于电力生产的保护装置中，对运行温度和环境提出了更高的要求。
参照许继的WXH-820A 110kV 及以上输电线路的成套数字式保护装置的运行环境要求，环境温度：25℃～+55℃，24h内平均不超过35℃;贮运：-25℃～+70℃，在极限值下不加激励量，装置不出现不可逆变化，温度恢复后装置应能正常工作。相对湿度：最湿月的平均最大相对湿度为90%，同时该月的月平均最低温度为25℃且表面无凝露;最高温度为+40℃时，平均最大相对湿度不超过50%。
2.案例分析
2.1 装置硬件
2001年3月1日， 甘肃某220kV XY线L型微机保护动作跳闸，保护打出的故障录波中电压波形正常，电流有三相同相位、同幅值的电流突变。经检查系统无故障也不可能发生这样的故障。因此认定是保护装置抗干扰性能差造成的误动作。原装置送厂家，经试验发现装置中程序存储器2871芯片（E2 PROM）有软故障，对外界温度及干扰特别灵敏。在某一条件下干扰引起采样值错误，使保护误动。该装置在以前就发生过1次类似误动，未查出原因。当时更换了所有插件，但未更换软件存储器芯片。
2.2 温度对元器件寿命的影响
从室温算起温度每升高十度，元件寿命减半。
电解电容器：
105℃时寿命1000小时（标称值）
55℃时寿命1000小时X2E5=32000小时
35℃时寿命1000小时X2E7=128000小时=14.81年。
2.3 定值的自动漂移
引起继电保护定值自动漂移的主要原因有几方面。
（1）温度的影响。电子元器件的特性易受温度的影响，影响比较明显的需要将运行环境的温度控制在允许的范围内。
（2）元器件老化的影响。元器件的老化有一个过程，积累的结果必然引起元器件特性的变化，同时影响到保护的定值。
（3）原件损坏的影响。原件的损坏对继电保护定值的影响最直接，而且是不可逆转的。
2.4 保护装置的视频窗口（液晶屏）
液晶是一种特殊物质态，它可以一定温度呈现出不同于固、液、气三态的形态。用来制造显示器的液晶是热致液晶，该类液晶由温度变化而衍生出来，并且其光电效应受温度控制，所以存在使用温度。如果温度不在其使用温度范围之内，就等于摆脱了电场控制而不会有光电效应，从而出现各种问题。例如，温度过高液晶会变成液体，液晶屏出现高亮度;温度过低则冷却变成晶体，液晶屏出现黑屏现象！液晶显示器正常工作温度一般要在5℃～35℃左右，湿度保持在20%～80%为佳。
3.温度对保护装置的影响及建议
3.1 计算机环境温度要求
通过对上面案例分析和运行中的监测，对保护装置异常运行时的环境温度统计，如何控制保护室温度是保证保护装置正常运行和使用寿命的一个重要环节。参照计算机运行为例，在保护装置中计算机（服务器）担负着重要职能，其它的装置中单片机等应用也非常普遍。
计算机对温度的变化满园要求较高。温度不宜过高、过低，更不能有剧烈的变化，即温度的变化率减至最小。在我国《计算站场地技术条件》国家标准GB2887-89中开机时对机房内温度的要求见表1，停机时对机房内温度的要求见表2。
表1
表2
在我们运行的变电站中，保护装置几乎集中安装在保护室内，可以参照计算机场地技术条件。由上表可以看出温度的过高或过低及陡然变化对设备运行的稳定性、可靠性及寿命都有很大的影响。
3.2 运行环境温度监测
开关电源是保护装置的主要部件，每当环境温度升高10℃时，主要功率元件的寿命减少50%。出現这样寿命迅速下降的原因都是由于温度的变化。2013年2月5日对某变电站保护装置运行监视，室外温度-12℃、室温16℃。
装置的运行温度远高于环境温度，装置在封闭运行的情况下由于散热问题，电源组件已经接近55℃的上限值。冷去方式将发热元件安装在金属散热器上，通过挤压热表面，实现高低不等能量体传递能量，能够依靠大面积的散热片辐射出去的能量并不多。这种热传导方式称为自然冷却，它对热量散失延迟时间较长。换热量Q=KA△t（K换热系数，A换热面积，△t温度差），若室内环境温度偏高，△t的绝对值就小，这时这种传热方式的散热性能就会大大下降。
3.3 对保护装置运行温度的建议
装置是否是运行温度越低越好哪？答案是否定的，湿度过低时，
装置内各种转动设备、活动地板等有磨擦的部位易产生静电和积累静电荷，当静电荷大量积累时，将会引进程序读写错误，烧坏半导体器件。在环境湿度较大时，会使装置产生凝露，当相对湿度大于65%时，物体表面就会附着一层厚为0.001～0.01μm的水膜，这种水膜看不见、摸不着。当空气处于饱和状态时，水膜会增厚到10μm。致使装置锈蚀、老化甚至电子元器件短路损坏。如蓄电池等保护室内低温下运行容量减小、充放电率会大大降低。当相对湿度大于50%，主要设备在一年之内或更短的时间里就可能失去可靠性或可靠性降低，如果相对温度的变化每小时大于6%，上述情况则更加严重。
通过对保护装置的运行监视和对二次设备、保护装置的运行要求和参照相关规定，为了提高保护装置的运行可靠性，建议将保护室夏季温度控制在22±2℃范围内运行，冬季室温控制在16±2℃运行，当低于14℃时可适当加温。如蓄电池单独安装时，保护室可维持室温运行。通讯机房、网络机房、监控机房的温度控制和运行条件也应符合GB2887-89的A级标准运行。
4.结束语
保护装置运行的环境温度对保护装置本身影响很大，严重时可能造成电网事故，影响电网的正常运行。本文通过具体案例，分析了环境温度对保护装置硬件，元器件寿命，保护定值和保护装置视频窗口的影响，并结合实际经验给出了相关建议，提高继电保护装置的寿命和运行可靠性。下一步，我们将结合电网负荷变化，将保护装置运行与环境温度、电网负荷变化结合起来，进一步提高继电保护运行可靠性。