電廠繼電保護(hù)的故障診斷與對策

王大元

（國華（江蘇）風(fēng)電有限公司，江蘇 東臺 224200）

0 引 言

在社會經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展的今天，社會電力需求持續(xù)增加，逐步成為日常生活和生產(chǎn)中必不可少的能源。電廠作為向社會大眾輸送電能的重要場所，直接關(guān)系供電的穩(wěn)定性與安全性。其中，繼電保護(hù)是電廠確保電力系統(tǒng)運(yùn)行可靠性與穩(wěn)定性的重要舉措，一旦出現(xiàn)故障問題就容易影響對電力系統(tǒng)的保護(hù)功能，進(jìn)而影響供電可靠性[1]。因此，如何有效處理繼電保護(hù)故障問題是電廠的一項重要工作。

1 電廠繼電保護(hù)裝置的工作機(jī)理及價值

繼電保護(hù)在電力系統(tǒng)運(yùn)行中扮演著非常重要的角色，一旦電力系統(tǒng)出現(xiàn)區(qū)域故障問題，那么該區(qū)域中設(shè)置的繼電保護(hù)裝置將會通過實時檢測動作元件的狀態(tài)及中間節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)來決定開關(guān)量的變化，自動化定位與隔離故障區(qū)域，避免電力故障的進(jìn)一步擴(kuò)大，最大程度降低故障問題的影響程度。其具體的工作機(jī)理如圖1所示。

圖1 繼電保護(hù)裝置動作機(jī)理示意圖

基于繼電保護(hù)裝置的繼電保護(hù)系統(tǒng)本身還兼有安全隱患警示功能。一旦某區(qū)域出現(xiàn)運(yùn)行工況問題，那么繼電保護(hù)系統(tǒng)就會快速進(jìn)行預(yù)警，發(fā)出警告信息，通知電廠的運(yùn)維管理班組人員及時對故障進(jìn)行排查、診斷、定位以及處理，可以最大程度降低電廠因為繼電保護(hù)故障可能帶來的損失。然而，在電廠中設(shè)置的繼電保護(hù)系統(tǒng)容易在實際的運(yùn)行中出現(xiàn)運(yùn)行干擾故障、接地故障以及CT飽和故障等一些故障問題。一旦沒有采取有效的故障診斷及處理措施，那么就會使繼電保護(hù)系統(tǒng)喪失各項功能，進(jìn)而會危及電廠供電系統(tǒng)的可靠與安全運(yùn)行。從這個角度來講，加強(qiáng)繼電保護(hù)故障診斷及處理具有重要的現(xiàn)實意義。

2 電廠繼電保護(hù)的常見故障

2.1 內(nèi)部故障

內(nèi)部故障是電廠繼電保護(hù)裝置（系統(tǒng)）運(yùn)行中比較常見的故障。這是因為電廠的繼電保護(hù)裝置本身是由眾多類型電氣元器件所構(gòu)成的一個復(fù)合型和綜合型的保護(hù)器件，其內(nèi)部構(gòu)成簡圖如圖1所示。復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及相互連接的電元器件增加了繼電保護(hù)裝置本身運(yùn)維管理工作的難度，也增加了其出現(xiàn)運(yùn)行故障的概率。在日常使用過程中，繼電保護(hù)裝置不可避免會受到人為意外損壞或者各種元器件老化等問題的影響進(jìn)而使繼電保護(hù)裝置出現(xiàn)運(yùn)行故障。一旦繼電保護(hù)裝置的元器件出現(xiàn)運(yùn)行故障，那么整個繼電保護(hù)系統(tǒng)就會失去其本身的保護(hù)功能，這種類型的故障實際上就是繼電保護(hù)內(nèi)部故障。

圖2 電廠繼電保護(hù)裝置內(nèi)部構(gòu)成簡圖

2.2 外部故障

電廠繼電保護(hù)外部故障類型相對較多，誘因也各不相同，具體主要包括如下幾種類型。

2.2.1 TA飽和故障

在電廠的電力系統(tǒng)運(yùn)行期間，如果系統(tǒng)出現(xiàn)短路故障，那么系統(tǒng)中會生成非循環(huán)電流，這會加速TA飽和，進(jìn)而會影響次級側(cè)的電流靈敏度，影響繼電保護(hù)裝置采樣及動作的敏感性，甚至?xí)斐删軇踊蜓泳弰幼鞯葐栴}。

2.2.2 干擾故障

鑒于電廠的繼電保護(hù)裝置本身的保護(hù)動作觸發(fā)需要依賴于觸發(fā)信號，但是如果實際運(yùn)行中存在其他可能會對保護(hù)動作的觸發(fā)信號產(chǎn)生干擾的無關(guān)信號，那么勢必會對繼電保護(hù)裝置的保護(hù)動作執(zhí)行造成干擾，使其無法及時發(fā)出警報和切斷故障區(qū)域線路。此外，錯誤干擾信號可能會使繼電保護(hù)裝置出現(xiàn)誤動，從而影響電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行[2]。

2.2.3 接地故障

接地故障常常會表現(xiàn)在兩個方面。一方面，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子出現(xiàn)接地故障。發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子在正常運(yùn)行中發(fā)出接地故障警告信號時，在停機(jī)檢查階段發(fā)現(xiàn)電路絕緣性很強(qiáng)，同時在電阻箱進(jìn)行接地保護(hù)后需檢查轉(zhuǎn)子接地保護(hù)器是否可以保持工作狀況，是否可以正常運(yùn)行。另一方面，單相接地故障。該故障主要表現(xiàn)為電氣量發(fā)生顯著改變，可以借助磁場與零序電場來確定故障所在位置。

3 電廠繼電保護(hù)故障的常用診斷方法

3.1 分析法

分析法主要用于繼電保護(hù)系統(tǒng)在運(yùn)行中發(fā)生重合閘故障問題時。在應(yīng)用分析法診斷繼電保護(hù)故障期間，故障診斷人員需要仔細(xì)分析各個繼電保護(hù)系統(tǒng)部分的相應(yīng)輸入量，將它們與標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行對照分析。通過有效比對這些實際輸入量和正常標(biāo)準(zhǔn)輸入量，可以精準(zhǔn)快速地確定其中存在異常的輸入量。在此基礎(chǔ)上，可以判斷繼電保護(hù)系統(tǒng)異常輸入量出現(xiàn)的成因，最后針對性地制定切實有效的故障處理措施來解決相應(yīng)的故障。

3.2 電位變化法

因為在繼電保護(hù)系統(tǒng)中的二次回路上，電流、電壓以及點(diǎn)位等相關(guān)參數(shù)一直處于動態(tài)的變化狀態(tài)，所以故障診斷人員在診斷與分析繼電保護(hù)故障問題期間，必須要采取實時監(jiān)測的手段與路徑來確定故障點(diǎn)及其所在位置。這種故障診斷方法是電位變化法處理故障的基本思路。在實際的繼電保護(hù)故障診斷分析實踐中，基于電位變化法的應(yīng)用可以通過逐步診斷與排查的方式來縮小故障范圍，直至最終確定故障所在位置。

3.3 經(jīng)驗判斷法

該種故障診斷方法應(yīng)用于診斷電廠繼電保護(hù)系統(tǒng)中的故障時，需要依靠診斷人員自身的診斷經(jīng)驗與能力。因此，診斷人員需要擁有較高的故障診斷專業(yè)能力，可以全面且準(zhǔn)確地了解和掌握繼電保護(hù)系統(tǒng)的具體工作機(jī)理，同時還要保證他們積累了豐富的繼電保護(hù)故障診斷經(jīng)驗與教訓(xùn)。在將經(jīng)驗判斷法應(yīng)用于實際繼電保護(hù)故障診斷中時，有關(guān)故障診斷方法需要全面考慮各個相關(guān)繼電設(shè)備的具體運(yùn)行工況，并在此基礎(chǔ)上逐步判斷故障的類型、故障的具體位置以及故障的成因。但由于經(jīng)驗判斷法在診斷繼電保護(hù)故障時融入了故障診斷人員的主觀意識，使得實際的故障診斷結(jié)果可能會出現(xiàn)不準(zhǔn)確的情況。因此，必須要注意切實提升故障診斷人員的綜合故障診斷能力，以降低主觀判斷失誤問題的發(fā)生概率。

4 電廠繼電保護(hù)故障的有效處理對策

4.1 內(nèi)部故障處理對策

電廠繼電保護(hù)系統(tǒng)內(nèi)部元器件出現(xiàn)故障問題，會對其功能正常發(fā)揮帶來不利影響。為有效處理這類故障，要應(yīng)用定期檢查和校驗的方式，具體策略及要點(diǎn)如下。

4.1.1 定期巡檢和檢查繼電保護(hù)裝置

具體包括電氣元件完整性檢查、電氣開關(guān)與指示燈狀態(tài)顯示正常性檢查以及電氣設(shè)備位置準(zhǔn)確性排查等。期間如果發(fā)現(xiàn)各類繼電保護(hù)裝置存在冒煙、發(fā)熱或者其他異常情況時，需要及時處理這些繼電保護(hù)設(shè)備及元件的故障，必要時可以進(jìn)行更換。

4.1.2 定期校驗繼電保護(hù)裝置性能

保證其運(yùn)行靈敏性滿足使用要求，并要持續(xù)保持良好運(yùn)行穩(wěn)定性與安全性。一旦繼電保護(hù)設(shè)備本身運(yùn)行時間超過了1年，那么需要系統(tǒng)性排查和校驗保護(hù)線路與設(shè)備，如開展兩相試驗，檢測保護(hù)裝置性能等是否滿足規(guī)定要求，進(jìn)行仔細(xì)的校核，必要時需維修或更換繼電保護(hù)設(shè)備及配套元器件。

4.2 外部故障處理對策

為了有效處理干擾、CT飽和以及接地等外部故障，一般需要立足電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性與安全性，采取恰當(dāng)手段來有效處理這些外部故障，具體的要點(diǎn)如下。

4.2.1 實時監(jiān)測二次設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)

針對CT飽和故障，可以通過對電流互感器設(shè)定變化數(shù)值，減小其負(fù)荷量或回路受阻面積，也可以應(yīng)用具有監(jiān)控與保護(hù)作用的新型設(shè)備來預(yù)防CT飽和故障。此外，還要結(jié)合實際情況來合理調(diào)整電流互感器的分布格局。

4.2.2 有效處理電磁干擾故障

解決電磁干擾故障最為有效的解決措施是減低電氣設(shè)備實際接地電阻，或?qū)㈦娙萁尤敫哳l電纜中有效抑制電磁干擾[3]。此外，因為人為不規(guī)范操作也可能會造成繼電保護(hù)裝置出現(xiàn)誤動或拒動情況，所以在處理電磁干擾故障期間盡量由具有豐富工作經(jīng)驗的人員負(fù)責(zé)，避免出現(xiàn)人為錯誤操作的問題。

4.2.3 仔細(xì)檢查轉(zhuǎn)子磁極外接情況

仔細(xì)檢查轉(zhuǎn)子磁極外接情況，及時解決存在的連接松動問題，快速確定直流接地故障所在位置后加以切斷，并逐步排查和解決故障問題，力求最大程度提升外部故障處理效率，切斷整個電路時間要控制在3 s內(nèi)。但如果檢測工作位于潮濕環(huán)境，那么在故障排查期間要斷開室內(nèi)控制電路供電源開關(guān)，有利于更容易地排查接地回路。

5 結(jié) 論

繼電保護(hù)故障是影響電廠供電可靠性與安全性的一個重要故障問題，相應(yīng)的故障類型眾多，誘因也比較多。在實際的故障診斷中，可以靈活應(yīng)用分析法、經(jīng)驗判斷法以及電位變化法等。采取有效處理策略解決內(nèi)外故障，可以保證全面提升繼電保護(hù)故障的解決效果。