變電站繼電保護(hù)常見故障對策分析

孫新明

[摘? ? 要]變電站繼電保護(hù)情況的好壞，直接影響社會正常運(yùn)行和國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展情況。變電站繼電保護(hù)裝置運(yùn)行時涉及到大量復(fù)雜的元件設(shè)備，因此需要加強(qiáng)對其的保護(hù)與維護(hù)工作，針對其自身的問題以及維護(hù)該設(shè)備裝置的問題進(jìn)行詳細(xì)分析。首先總體上介紹了變電站保護(hù)裝置的作用以及其存在意義，再分析器故障發(fā)生原因，最后提出相應(yīng)的維護(hù)對策，以供相關(guān)行業(yè)人員參考。

[關(guān)鍵詞]變電站;繼電保護(hù);故障分析;對策探究

[中圖分類號]TM63 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號]2095–6487（2020）10–0–03

Countermeasures Against Common Failures of Relay Protection in Substations

Sun Xin-ming

[Abstract]The status of relay protection in substations directly affects the normal operation of society and the development of national economy. A large number of complex components and equipment are involved in the operation of relay protection devices in substations. Therefore， it is necessary to strengthen the protection and maintenance of them， and conduct detailed analysis on their own problems and the problems of maintaining the equipment. First， it introduces the function of substation protection device and its significance， and then analyzes the cause of the failure of the substation， and finally puts forward corresponding maintenance countermeasures based on the problems raised for reference by relevant industry personnel.

[Keywords]substation; relay protection; failure analysis; countermeasure research

1 變電站的繼電保護(hù)原理

繼電保護(hù)一般具有兩種基本保護(hù)動作：跳閘和報警。跳閘響應(yīng)時間由電流大小決定，電流越大，響應(yīng)時間越短，跳閘速度越快。對于固定的電流，一旦電流超過電流定值，則跳閘保護(hù)機(jī)制開啟。繼電保護(hù)動作越快，則繼電保護(hù)作用性就越高，保護(hù)效果越可靠。如表1所示。

輔助保護(hù) 為補(bǔ)充主保護(hù)和后備保護(hù)的性能或當(dāng)主保護(hù)后備保護(hù)退出運(yùn)行時而起作用的保護(hù)機(jī)制，例如：斷路器三相不一致保護(hù)、充電保護(hù)等。

2 繼電保護(hù)裝置的設(shè)備狀態(tài)分析

繼電保護(hù)也是整個電路線路里的一部分，因此要保證繼電保護(hù)正常運(yùn)行、及時對故障作出響應(yīng)，則要保證整個電路的正常運(yùn)作，因此對所有基礎(chǔ)設(shè)備的實時監(jiān)測與定期檢修是必不可少的。在此基礎(chǔ)上，繼電保護(hù)才能發(fā)揮應(yīng)有的作用。

由浴盆曲線[2]總結(jié)發(fā)現(xiàn)，設(shè)備由正常狀態(tài)到故障狀態(tài)，大概能夠分為3類故障階段：早期失效;中期偶然性失效;損耗。

定期對電力設(shè)備進(jìn)行完整的檢測與故障排查，繼電保護(hù)正常發(fā)揮保護(hù)機(jī)制的一個重要前提。有時候繼電保護(hù)裝置本身的故障，也會對變電站等線路產(chǎn)生極大的危害與影響。實際檢修故障排查過程中，需要對具體的變電站情況作出綜合排查規(guī)劃，將易發(fā)生故障的節(jié)點整列出來，再主次對其進(jìn)行排查，以保證故障排查的嚴(yán)謹(jǐn)性與有效性。

變電站繼電保護(hù)故障討論中需列出針對繼電保護(hù)檢測裝置本身故障具體問題以及相應(yīng)解決方法。

3 變電站繼電保護(hù)裝置的作用分析

變電站的繼電保護(hù)機(jī)制具有多種實際保護(hù)作用，大致可以總結(jié)為以下3種。

3.1 保障電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性

變電站繼電保護(hù)若要對故障有及時響應(yīng)與有效保護(hù)作用，就需要保證整個電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行與穩(wěn)定，這樣繼電保護(hù)的正常響應(yīng)才有固實的電力基礎(chǔ)。繼電保護(hù)主要是在電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，對故障發(fā)起及時保護(hù)動作，同時通知管理人員，根據(jù)繼電保護(hù)發(fā)出的動作響應(yīng)確定故障節(jié)點，從而準(zhǔn)確地對電力系統(tǒng)進(jìn)行故障檢查與恢復(fù)。繼電保護(hù)自動切斷機(jī)制與人為檢修干擾機(jī)制兩者結(jié)合起來，將電力故障對電力系統(tǒng)的負(fù)面影響最小化，避免了故障對整個變電站的進(jìn)一步影響，以保護(hù)電力系統(tǒng)極其運(yùn)行效益。

3.2 有效反映電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)

繼電保護(hù)之所以可以對變電站故障起到高效的保護(hù)作用，主要依賴于其對整個電力系統(tǒng)運(yùn)行實際狀態(tài)的整體反映。當(dāng)故障發(fā)生時，若只通過管理人員對其進(jìn)行一一排查，則耗費(fèi)時間較多且效率地下，故障對電力系統(tǒng)的影響也會進(jìn)一步擴(kuò)大。而通過繼電保護(hù)對故障的反應(yīng)以及響應(yīng)機(jī)制，檢修人員可以依靠其給出的故障信號縮小故障發(fā)生范圍，甚至可以第一時間解決故障問題，降低了電力故障對電力系統(tǒng)的惡行影響。繼電保護(hù)裝置在運(yùn)作過程中會對整個電力系統(tǒng)進(jìn)行綜合性故障信號分析，只要檢測到具體的故障信號，繼電保護(hù)會立即作出預(yù)測反應(yīng)，強(qiáng)有力地遏制了故障對電力系統(tǒng)的不利影響。

3.3 提高電力系統(tǒng)的自動化水平

繼電保護(hù)對電路的保護(hù)作用如此高效，其中一個很重要的原因即為其具有高效的自動化響應(yīng)機(jī)制。電力系統(tǒng)如此龐大，單純地依靠管理人員進(jìn)行故障排查與維護(hù)，是極其抵消且成本極高的。繼電保護(hù)裝置運(yùn)用了自動化技術(shù)，可以進(jìn)行遠(yuǎn)程自動故障排查功能與控制機(jī)制，有效地保證了電力系統(tǒng)時刻處于全面檢查、故障預(yù)測的安全運(yùn)行狀態(tài)下，可以說，高度自動化運(yùn)行機(jī)制對繼電保護(hù)起到了重要作用，使整個電力系統(tǒng)處于高度自動化控制狀態(tài)，使繼電保護(hù)全面且高效地對電力系統(tǒng)處于安全運(yùn)作狀態(tài)中。

4 變電站繼電保護(hù)裝置的故障分析

4.1 內(nèi)部故障

繼電保護(hù)裝置的內(nèi)部故障主要有3種：節(jié)點故障、差拍以及裝置元件故障。

接點故障主要體現(xiàn)在接點接觸不良、電力消耗異常（一般為過大）等，引起接點故障的主要原因為接點被二氧化硫等硫化物質(zhì)腐蝕，導(dǎo)致接點偏離正常位置，進(jìn)而導(dǎo)致繼電保護(hù)裝置故障。

差拍故障產(chǎn)生的原因主要為電力系統(tǒng)繼電器電壓異?；蚶^電器不符合系統(tǒng)參數(shù)要求，不適用于該電力系統(tǒng)等。差拍現(xiàn)象若產(chǎn)生，則需要檢查繼電器的電壓是否正常，或核對繼電保護(hù)裝置是否適用于該電力系統(tǒng)。

裝置元件本身的故障則會導(dǎo)致繼電保護(hù)裝置的保護(hù)作用失效，從而直接引起電力系統(tǒng)故障惡化擴(kuò)大，降低了電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。這類故障也有因可循，一般是電流互感器故障引發(fā)的元件本身故障。電流互感器在發(fā)生故障的情況下會導(dǎo)致繼電器裝置內(nèi)部的電流迅速增加，以至于繼電保護(hù)裝置無法正常的運(yùn)行并提供保護(hù)作用，瞬時增加的電流在嚴(yán)重情況下將會直接燒壞繼電保護(hù)裝置，由此將產(chǎn)生十分嚴(yán)重的不良影響。

4.2 外部故障

繼電保護(hù)如之前所說的，若整個系統(tǒng)發(fā)生故障，則會從外部直接影響繼電保護(hù)裝置的正常運(yùn)行與保護(hù)作用，這增大了電力系統(tǒng)的故障發(fā)生率與不穩(wěn)定性，因此，若繼電保護(hù)裝置本身發(fā)生故障，則需要對其進(jìn)行及時有效的故障排查。

繼電保護(hù)裝置的指示燈是顯示其運(yùn)行狀態(tài)最為直接明顯的信息來源之一，也是保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)之一。若繼電保護(hù)裝置的指示燈異常反應(yīng)，則會造成工作人員對電力系統(tǒng)的判斷錯誤，進(jìn)而浪費(fèi)人力資本，耗費(fèi)過多的時間去尋找根本不存在的“故障”。

另外一種常見故障則是變電站繼電保護(hù)器燒損，這一般都是由線圈接點燒損引起的，一旦出現(xiàn)燒損故障，工作人員是可以通過燃燒所發(fā)出的特殊氣味來判斷是否出現(xiàn)問題，以決定是都進(jìn)行下一步排查。

繼電保護(hù)裝置在長期高強(qiáng)度運(yùn)行下，發(fā)生故障是在所難免的，不但有自身內(nèi)部元件的損耗等因素，也有外界環(huán)境的影響等，因此繼電保護(hù)裝置故障檢測是需要重視起來的，若保護(hù)裝置本身受到故障影響，則會直接影響保護(hù)裝置保護(hù)作用的充分發(fā)揮。

4.3 干擾故障

對繼電保護(hù)的外部干擾作用主要產(chǎn)自于電磁波輻射影響或靜電干擾等，這些輻射來源又來自于工作人員日常所使用的通訊設(shè)備，例如手機(jī)等，這些設(shè)備在運(yùn)行過程中會產(chǎn)生一定程度的電磁輻射，又因為繼電保護(hù)障裝置靈敏度極高，很容易就會收到這些日常產(chǎn)生的電磁波影響，繼而干擾繼電保護(hù)發(fā)揮保護(hù)功能。這些電磁波的影響可大可小，若收到的影響較大，很可能導(dǎo)致繼電保護(hù)裝置發(fā)出錯誤動作。另外，工作人員的身上也會不可避免地帶有一定的靜電，這些靜電也會對繼電保護(hù)裝置產(chǎn)生影響，從而導(dǎo)致整個電力系統(tǒng)被惡性影響。

5 繼電保護(hù)裝置檢修設(shè)備的常見問題

5.1 保護(hù)裝置問題

對于110 kV變電站，其繼電保護(hù)裝置在性能和質(zhì)量上都已經(jīng)提升了一定的程度，在繼電保護(hù)時能夠發(fā)揮更大的功效，然而電網(wǎng)運(yùn)行的風(fēng)險度也在持續(xù)增大，導(dǎo)致保護(hù)裝置在運(yùn)行中還可能發(fā)生各種故障，對保護(hù)裝置的穩(wěn)定性和可靠性造成了影響。

5.2 短路問題

變壓器的低壓側(cè)容易出現(xiàn)短路問題，短路是在沒有用電設(shè)備時形成的額外通路，這種通路具備很大的電流，將對變壓器的相關(guān)設(shè)備造成極大沖擊，繼而影響設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。

5.3 設(shè)備運(yùn)行的環(huán)境問題

粉塵對電路設(shè)備是有一定影響的，影響較小的話會導(dǎo)致裝置線路老化，反應(yīng)遲鈍等，若影響較大，則會直接導(dǎo)致線路短路，破壞整個保護(hù)機(jī)制的回路。另外，一些具有腐蝕性的氣味，例如之前我們提高的硫化氣體，也會深入裝置內(nèi)部，影響裝置收到腐蝕作用，影響電路正常運(yùn)行。

6 變電站繼電保護(hù)裝置故障的處理對策分析

6.1 實施二次回路巡檢制度

對繼電保護(hù)裝置進(jìn)行定期檢修與故障排查是保證電力系統(tǒng)受繼電保護(hù)的前提基礎(chǔ)之一。二次回路是由護(hù)板器、自動裝置以及繼電器組成的電路系統(tǒng)，主要用于對繼電保護(hù)裝置自身進(jìn)行自主檢查與維護(hù)工作，有效保證了繼電保護(hù)裝置處于正常保護(hù)狀態(tài)下;同時，該二次回路的檢查作用也可以為工作人員預(yù)先發(fā)出保護(hù)裝置故障警告，二次回路可以說是繼電保護(hù)裝置的保護(hù)裝置。因此，嚴(yán)格保證二次回路的運(yùn)行，可有效避免由于繼電保護(hù)裝置的故障從而影響電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

6.2 積極地采取抗干擾措施

繼電保護(hù)裝置靈敏度極高，是其高效工作條件之一，但也是其收到外界影響較為嚴(yán)重原因之一，因此，減少繼電保護(hù)裝置工作環(huán)境中干擾因素是保證其保護(hù)作用正常發(fā)揮的重要前提之一。一些電子設(shè)備所發(fā)出的電磁波或靜電干擾，可能會引發(fā)繼電保護(hù)裝置錯誤動作，誤動、拒動都是繼電保護(hù)裝置可能發(fā)生的故障，這也會導(dǎo)致繼電保護(hù)機(jī)制失效，進(jìn)一步導(dǎo)致電力系統(tǒng)運(yùn)行過程中的故障不能被及時檢測到。

軟件抗干擾措施主要體現(xiàn)在線路板雕刻時將布線有意識地劃分出弱信號與強(qiáng)信號區(qū)域，從而避免強(qiáng)弱信號平行現(xiàn)象。另外，軟件抗干擾也需要借助于二次回路的控制作用保證其抗干擾機(jī)制正常運(yùn)行。

硬件抗干擾則是對外界干擾因素直接進(jìn)行屏蔽作用，避免其收到外界干擾的影響。

6.3 完善繼電保護(hù)管控體系

在電力企業(yè)內(nèi)部需要完善變電站繼電保護(hù)的管控體系，對變電站繼電保護(hù)進(jìn)行有效的科學(xué)管控，針對危險程度較高的工作，可以選用科學(xué)技術(shù)進(jìn)行無人操作，減小危險的發(fā)生，促進(jìn)電力系統(tǒng)安全有效的工作。在電力系統(tǒng)中安裝全方位監(jiān)控體系，對整個變電站繼電保護(hù)工作進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，以便發(fā)現(xiàn)問題并盡快將問題解決，同時在系統(tǒng)軟件中輸入電力系統(tǒng)運(yùn)行中經(jīng)常遇到的情況，這樣能提升工作效率與工作的準(zhǔn)確性。

6.4 采用多種繼電保護(hù)裝置檢修技術(shù)

6.4.1 數(shù)字式技術(shù)

數(shù)字式技術(shù)是一種常用的繼電保護(hù)狀態(tài)維修技術(shù)。相比于傳統(tǒng)的繼電保護(hù)裝置檢修技術(shù)，數(shù)字式是新時代的產(chǎn)物，更科學(xué)合理，并具有一定的自主性。因此，使用該設(shè)備對檢修人員也具有更高的專業(yè)要求，需要具備一定的專業(yè)知識與操作水平，而不是僅憑自身的經(jīng)驗。

6.4.2 實時監(jiān)測技術(shù)

繼電保護(hù)裝置自身的維護(hù)系統(tǒng)涉及到大量的復(fù)合技術(shù)，這樣大量的技術(shù)使用與監(jiān)控工作量對于人工維護(hù)來說過于復(fù)雜，且失誤率較高，因此需要借助實時監(jiān)控系統(tǒng)來對其進(jìn)行全面綜合的狀態(tài)監(jiān)控，保證各項程序與技術(shù)的穩(wěn)定運(yùn)行。

6.4.3 運(yùn)行分析技術(shù)

繼電保護(hù)裝置的維護(hù)措施，主要內(nèi)容就是對保護(hù)裝置的各項元件運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行檢測與分析。結(jié)合實時監(jiān)測技術(shù)，工作人員能夠完成遠(yuǎn)程監(jiān)控所有的運(yùn)行設(shè)備，并在其發(fā)生任何狀況時進(jìn)行及時有效的遏制措施，保證整個系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，協(xié)助維護(hù)人員的工作有序進(jìn)行。

7 結(jié)束語

變電站繼電保護(hù)情況的好壞，直接影響社會正常運(yùn)行和國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展情況。這就需要維護(hù)工作人員在日常工作過程中，強(qiáng)化對于繼電保護(hù)裝置的維護(hù)以及管理工作，通過加強(qiáng)二次回路巡檢、采取抗干擾措施及完善繼電保護(hù)管控體系，從而在實現(xiàn)繼電保護(hù)裝置的安全運(yùn)行的狀態(tài)之下保障電力系統(tǒng)運(yùn)行的質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

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