電力系統(tǒng)繼電保護(hù)典型故障分析

藍(lán)艷菁

（國(guó)網(wǎng)福建沙縣供電有限公司，福建 沙縣 365500）

繼電保護(hù)裝置作為一種自動(dòng)化設(shè)備被廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)中，在保障電力系統(tǒng)運(yùn)行安全的同時(shí)，提高供電的質(zhì)量及企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。當(dāng)系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)或線(xiàn)路等電子元件發(fā)生故障時(shí)，繼電保護(hù)裝置會(huì)發(fā)出警告信號(hào)或使處于工作狀態(tài)的斷路器跳閘，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)故障的隔離作用。

1 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)特點(diǎn)與處理措施的重要性

電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的重要性主要體現(xiàn)在以下方面[1-2]。

1.1 可靠性

繼電保護(hù)裝置因其配置科學(xué)、技術(shù)優(yōu)良常應(yīng)用于電力系統(tǒng)中，在系統(tǒng)出現(xiàn)故障或影響安全運(yùn)行時(shí)，自動(dòng)進(jìn)行保護(hù)的動(dòng)作，來(lái)保障系統(tǒng)的正常運(yùn)行和管理工作的順利開(kāi)展。

1.2 選擇性和速動(dòng)性

電力設(shè)備在出現(xiàn)故障后，為縮小故障的影響范圍，繼電保護(hù)裝置能在較短的時(shí)間內(nèi)快速、精準(zhǔn)地判斷故障類(lèi)型，并且向距離最近的斷路器自動(dòng)發(fā)出相應(yīng)指令，使其及時(shí)跳閘切斷線(xiàn)路，以減少故障對(duì)電力系統(tǒng)造成的破壞；同時(shí)，可及時(shí)連接其他未受故障影響的電氣設(shè)備和相關(guān)軟件，及時(shí)恢復(fù)電力系統(tǒng)的正常供電。

1.3 靈敏性

被保護(hù)設(shè)備的線(xiàn)路或設(shè)備出現(xiàn)金屬性短路時(shí)，依托繼電保護(hù)裝置相關(guān)的靈敏度系數(shù)，分析電網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)生的故障和異常差誤，從而判斷出現(xiàn)故障問(wèn)題的元件范圍、性質(zhì)以及具體的故障點(diǎn)，繼電保護(hù)裝置選擇性和靈敏性的要求。

2 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)典型故障分析

2.1 1PT二次電壓回路故障

例如，220 kV PT，變比為2 200，即使停電的一次母線(xiàn)沒(méi)有接地，或具有1 MΩ的阻抗，從PT二次側(cè)看到的阻抗也僅有0.2 Ω，與短路無(wú)異。出現(xiàn)此種情況后，會(huì)出現(xiàn)較大的反充電流，容易在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)PT二次側(cè)小開(kāi)關(guān)跳開(kāi)或者熔斷器熔斷的情況，導(dǎo)致運(yùn)行中的繼電保護(hù)裝置無(wú)電壓，從而引發(fā)保護(hù)裝置誤動(dòng)或者拒動(dòng)的現(xiàn)象。

2.2 繼電保護(hù)觸點(diǎn)故障

其中，在某一變電站內(nèi)執(zhí)行35 kVⅠ段母線(xiàn)倒閘操作，當(dāng)該線(xiàn)路PT處于停運(yùn)狀態(tài)時(shí)，其電壓二次回路中仍然有電壓，且與35 kV Ⅱ段母線(xiàn)電壓相同，當(dāng)這兩條母線(xiàn)各自都處于運(yùn)行狀態(tài)且互不干擾時(shí)，其并列裝置中呈分列位置，執(zhí)行母線(xiàn)電壓并列回路檢查時(shí)，顯示一切正常。在檢查35 kV線(xiàn)路保護(hù)的電壓切換回路時(shí)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)?shù)归lⅡ母運(yùn)行結(jié)束后，原來(lái)運(yùn)行在35 kVⅠ段母線(xiàn)中的一條線(xiàn)路，在電壓切換復(fù)歸回路中的Ⅰ段母線(xiàn)倒閘輔助觸點(diǎn)不良，無(wú)法使常閉觸點(diǎn)處于打開(kāi)狀態(tài)，導(dǎo)致該兩段的母線(xiàn)電壓出現(xiàn)并列，在正確調(diào)整Ⅰ母倒閘輔助觸點(diǎn)后，35 kV母線(xiàn)恢復(fù)正常電壓狀態(tài)[3]。

2.3 繼電保護(hù)裝置元件損壞

以某個(gè)35 kV變電站的某個(gè)線(xiàn)路開(kāi)關(guān)為例，當(dāng)開(kāi)關(guān)處于工作狀態(tài)時(shí)，其線(xiàn)路測(cè)控保護(hù)裝置的合位燈和跳位燈同時(shí)發(fā)亮。在對(duì)其進(jìn)行全面檢查后，發(fā)現(xiàn)其在直流回路以及開(kāi)關(guān)輔助開(kāi)關(guān)接點(diǎn)的狀態(tài)都沒(méi)有出現(xiàn)故障問(wèn)題。經(jīng)過(guò)仔細(xì)比對(duì)及分析10 kV出線(xiàn)柜斷路器電氣控制原理接線(xiàn)圖后，確認(rèn)其各工作環(huán)節(jié)都處于正常運(yùn)行的狀態(tài)，仍未發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)問(wèn)題的原因。后查閱戶(hù)內(nèi)高壓真空斷路器說(shuō)明書(shū)之后，推斷其主要故障原因是由整流塊引起，通過(guò)將操作電源斷開(kāi)后，對(duì)整流塊故障進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)其出現(xiàn)擊穿的問(wèn)題，從而引起的元器件損壞。

2.4 接線(xiàn)錯(cuò)誤引發(fā)保護(hù)誤動(dòng)或拒動(dòng)

一臺(tái)6 300 kVA主變壓器投入運(yùn)行后不久，在空載及輕載負(fù)荷狀態(tài)下，其仍然能夠保持正常運(yùn)行。當(dāng)負(fù)荷為2 000 kVA時(shí)，出現(xiàn)差動(dòng)保護(hù)跳閘故障，通過(guò)帶負(fù)荷測(cè)試變壓器后，通過(guò)分析測(cè)量結(jié)果和數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)引發(fā)故障的原因是由于高壓側(cè)差動(dòng)電流線(xiàn)圖接反所致，完成接線(xiàn)修正工作之后，對(duì)角差和三相差流分別進(jìn)行復(fù)測(cè)，根據(jù)復(fù)測(cè)結(jié)果對(duì)故障處理效果進(jìn)行判斷。

2.5 直流接地問(wèn)題

直流接地故障導(dǎo)致繼電系統(tǒng)出現(xiàn)拒動(dòng)的主要原因有以下幾方面：（1）直流正極接地原因。由于其出口中間的繼電器線(xiàn)圈、跳合閘線(xiàn)圈等常規(guī)跳閘線(xiàn)圈與負(fù)極電源有連接；因此，保護(hù)誤動(dòng)作是由于列回路發(fā)生接地或絕緣不良的情況而導(dǎo)致。（2）直流負(fù)極接地原因。亦是同樣的狀況，在回路中出現(xiàn)其他的接地，擴(kuò)大其故障的影響，導(dǎo)致保護(hù)拒動(dòng)作。（3）繼電器觸點(diǎn)原因。出現(xiàn)兩點(diǎn)接地跳閘及合閘回路短路的故障，無(wú)論出現(xiàn)其中的何種，都會(huì)造成繼電器觸點(diǎn)被燒毀，出現(xiàn)接地故障。

2.6 繼電保護(hù)設(shè)備出現(xiàn)的故障

電力系統(tǒng)繼電保護(hù)設(shè)備出現(xiàn)故障的主要原因是設(shè)備和元件的質(zhì)量未能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，且不能滿(mǎn)足系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)際運(yùn)行中的需求。因此，對(duì)繼電保護(hù)設(shè)備和元件質(zhì)量和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行嚴(yán)格的把關(guān)，減少由于設(shè)備故障而影響繼電保護(hù)裝置的穩(wěn)定運(yùn)行，確保其能穩(wěn)定發(fā)揮繼電保護(hù)裝置完整功能，圖1是常見(jiàn)的電力系統(tǒng)繼電保護(hù)設(shè)備。

圖1 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)設(shè)備

3 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)典型故障處理方法

3.1 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)故障處理流程

針對(duì)微機(jī)提供的故障信息，要合理進(jìn)行區(qū)分和處理，常見(jiàn)事故比較容易排除，非典型事故處理難度較大，應(yīng)按照既定的步驟和程序進(jìn)行處理；人為事故應(yīng)科學(xué)處理。雖然發(fā)生繼電保護(hù)事故，但現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)指示不足以對(duì)故障部位和原因等進(jìn)行判斷，亦或者斷路器跳閘導(dǎo)致無(wú)法發(fā)揮信號(hào)燈作用，增加了事故的界定和判斷難度。電力工作人員要認(rèn)識(shí)到科學(xué)處理電力系統(tǒng)繼電保護(hù)典型故障的重要性，結(jié)合實(shí)際情況開(kāi)展分析工作。嚴(yán)格執(zhí)行故障錄波和時(shí)間記錄工作。繼電保護(hù)故障處理過(guò)程中會(huì)應(yīng)用到違機(jī)事件記錄、故障錄波圖形、裝置燈光顯示信號(hào)等技術(shù)，需要以此為背景，對(duì)故障原因和處理方法等進(jìn)行正確判斷和確定[4]。

3.2 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)故障處理方法

3.2.1 參照法

參照法主要是通過(guò)對(duì)比電力系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置的參數(shù)來(lái)判斷保護(hù)設(shè)備的故障所在，及時(shí)針對(duì)發(fā)生的故障進(jìn)行處理。通過(guò)對(duì)比正常和非正常運(yùn)行狀態(tài)下的設(shè)備技術(shù)參數(shù)，并以此為依據(jù)，尋找故障點(diǎn)。如果接線(xiàn)錯(cuò)誤或定值校驗(yàn)過(guò)程中的測(cè)試值與預(yù)想值差異較大，可選擇該種故障檢查的方法。電力系統(tǒng)在進(jìn)行回路改造時(shí)如果不能恢復(fù)正確的接線(xiàn)，可以運(yùn)用參照法根據(jù)同類(lèi)設(shè)備的接線(xiàn)位置進(jìn)行檢查，來(lái)縮小故障發(fā)生的范圍。

3.2.2 替換法

借助替換法可以快速地更換電力系統(tǒng)中斷電保護(hù)裝置出現(xiàn)故障的設(shè)備，并及時(shí)恢復(fù)其保護(hù)的正常功能。比如：替換故障或存在隱患的電氣設(shè)備或元件，判斷其故障是否由元件出現(xiàn)故障問(wèn)題而導(dǎo)致。因此，在使用替換法前，需技術(shù)水平較高的維修人員及時(shí)并準(zhǔn)確地定位故障發(fā)生的位置。

3.2.3 直觀法

該故障處理方法在電子設(shè)備檢修過(guò)程中應(yīng)用較普遍。在發(fā)生繼電保護(hù)故障時(shí)，通過(guò)采用此種方式能及時(shí)對(duì)故障類(lèi)型、原因等進(jìn)行判斷和處理。比如：繼電器的表面顏色發(fā)黃或者元件有異味，都可作為故障判斷的依據(jù)。

3.2.4 短接法

通過(guò)判斷故障是否處于短接線(xiàn)范圍內(nèi)，以此為依據(jù)對(duì)故障范圍進(jìn)行界定，該故障判斷方法目前在電力系統(tǒng)中應(yīng)用較為廣泛。比如：轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)接點(diǎn)判斷、電流回路開(kāi)路等[5]。

3.3 確保電力系統(tǒng)繼電保護(hù)正常運(yùn)行的應(yīng)對(duì)措施

電力系統(tǒng)繼電保護(hù)過(guò)程中需進(jìn)行科學(xué)合理的人員配置，并明確繼電保護(hù)的目標(biāo)，確保其處于穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。

結(jié)合繼電保護(hù)的特點(diǎn)，完善其具體的管理規(guī)范及相關(guān)規(guī)章制度，比如：完整的設(shè)備臺(tái)帳、事故分析、定期校驗(yàn)和缺陷處理等，并將網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用到電力系統(tǒng)繼電保護(hù)檔案管理工作中，提高繼電保護(hù)工作的質(zhì)量和效率。同時(shí)，依托狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法，對(duì)二次設(shè)備進(jìn)行檢查，以達(dá)到良好的狀態(tài)監(jiān)測(cè)效果，最大程度避免產(chǎn)生各種故障問(wèn)題。

4 結(jié)語(yǔ)

繼電保護(hù)工作直接影響著電力系統(tǒng)是否能正常運(yùn)行。工作人員需結(jié)合日常的實(shí)際工作，了解電力系統(tǒng)繼電保護(hù)特點(diǎn)及作用，通過(guò)具體案例對(duì)其典型性故障進(jìn)行分析，提出具體的應(yīng)對(duì)措施及保護(hù)處理流程，來(lái)提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，促進(jìn)電力企業(yè)的持續(xù)發(fā)展。