變電站中繼電器常見故障分析及對策

孫洪能

摘 要：本文對 110kV 變電站繼電保護(hù)器常見故障進(jìn)行了分析，并提出相應(yīng)的解決措施，以期為我國的變電設(shè)備運(yùn)維工作提供借鑒。

關(guān)鍵詞：變電站 繼電器 故障分析 解決措施

1繼電器概述

繼電器是一種電控制器件，可以給予規(guī)定輸入量并保持足夠長的時(shí)間，在電氣輸出電路中使被控量發(fā)生預(yù)定的階躍變化。當(dāng)輸入量降至一定程度并保持足夠長的時(shí)間后再恢復(fù)到初始狀態(tài)常見繼電器由控制電流通過線圈所產(chǎn)生的電磁吸力驅(qū)動(dòng)磁路中的可動(dòng)部分實(shí)現(xiàn)觸點(diǎn)開閉或轉(zhuǎn)換功能主要由磁路系統(tǒng)返回系統(tǒng)及接觸系統(tǒng)三大部分組成。此外，有根據(jù)氣體壓力變化控制觸點(diǎn)通斷的繼電器，如六氟化硫繼電器;還有根據(jù)氣體流速變化控制觸點(diǎn)通斷的繼電器，如氣體繼電器介紹了繼電器的選型要求和使用注意事項(xiàng)，介紹了繼電器的主要參數(shù)及其擾動(dòng)因素。結(jié)合實(shí)際工作中的繼電器失效案例從可靠性評(píng)價(jià)條件、失效機(jī)理、可靠性改善三個(gè)方面進(jìn)行研究，為可靠性理論和實(shí)際工程提供參考文獻(xiàn)1討論了繼電器在使用過程中觸頭部分的故障，并給出了相應(yīng)的處理方法。

繼電器廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)中，目前，包括組合電器、變壓器、斷路器、隔離開關(guān)等在內(nèi)的變電設(shè)備二次回路中大量使用繼電器，以實(shí)現(xiàn)保護(hù)與控制的功能，繼電器在使用過程中經(jīng)常發(fā)生故障。如果處理不當(dāng)，會(huì)給整個(gè)電力系統(tǒng)造成潛在的危機(jī)，甚至造成系統(tǒng)癱瘓[12-15。因此，有必要對變電站中繼電器的常見故障進(jìn)行分析總結(jié)。

2變電站分類

作為聯(lián)系發(fā)電廠和用戶的中間環(huán)節(jié)，變電站是改變電壓、控制和分配電能的場所起著變換和分配電能的作用。目前變電站的分類情況有以下幾種。

第一種，按在電網(wǎng)的地位分類。第一類是板紐變電站，是整個(gè)系統(tǒng)的板紐，與許多電源連接，因此有很多回路，也要求更大的電容量，電壓在330kv以上，如果樞紐變電站停電后果非常嚴(yán)重，基本上會(huì)導(dǎo)致大片地方?jīng)]電，因此需要進(jìn)行合理的維護(hù)，保證電站長期穩(wěn)定地運(yùn)轉(zhuǎn)。第二類是中間變電站，主要位于系統(tǒng)的各個(gè)主要位置，作用同樣很重要，如果斷電，會(huì)引起局部停電，電壓范圍在330kV到220kV之間。第三類是地區(qū)變電站，主要管理一個(gè)小區(qū)的供電，如果停電會(huì)導(dǎo)致一個(gè)小區(qū)域停電，影響范圍有限。標(biāo)準(zhǔn)電壓一般是220kV。第四類是企業(yè)變電站，也就是企業(yè)的專用變電站，電壓的范圍是35kV到220kV之間。如果停電，就會(huì)影響企業(yè)的供電。第二種，按控制方式分類。第一類是集控站（基地站），這種系統(tǒng)主要用來對無人值班類型的變電站進(jìn)行監(jiān)控和管理，一次可以監(jiān)控多個(gè)變電站，同時(shí)采用自動(dòng)化的管理模式。不僅如此，該系統(tǒng)還可以收集信息，并且對信息進(jìn)行分類管理，對于管理的各種細(xì)節(jié)都可以處理，屬于典型的智能信息處理節(jié)點(diǎn)。第二類是受控站（子站），處在主站的監(jiān)視之中，構(gòu)成供電網(wǎng)絡(luò)的環(huán)形網(wǎng)的主體第三種，按電壓等級(jí)分類。第一類是特高壓變電站，電壓一般在1000kV及以上。第二類是超高壓變電站，電壓范圍在750kv到330kV之間的變電站。第三類是高壓變電站，電壓范圍在220kv到35kV的變電站第三種，按運(yùn)行模式分類。

3繼電器常見故障分析

3.1繼電器觸點(diǎn)機(jī)構(gòu)故障

3.1.1超負(fù)載工作

繼電器失效的核心問題就是繼電器的觸點(diǎn)故障，這也是一種常見故障。繼電器觸點(diǎn)實(shí)際切換的負(fù)載電壓會(huì)因最大電流以及電路特征而有所不同，所以繼電器的觸點(diǎn)開關(guān)并不能夠適應(yīng)于從零到規(guī)定額定值的所有負(fù)載。繼電器的負(fù)荷應(yīng)力不應(yīng)過小，在使用中如果超過觸點(diǎn)的最大額定值，輕則造成壽命縮短，可靠性降低，出現(xiàn)觸點(diǎn)變形、復(fù)位彈簧變化等現(xiàn)象，重則導(dǎo)致燒毀觸點(diǎn)，造成失效。當(dāng)控制電路負(fù)載或操作頻繁時(shí)，會(huì)造成繼電器超負(fù)荷工作，此時(shí)會(huì)因?yàn)橛|點(diǎn)溫度過高產(chǎn)生焊點(diǎn)融化現(xiàn)象。繼而導(dǎo)致繼電器接觸點(diǎn)無法斷開，或者粘連造成接觸不良。

3.1.2分段電路時(shí)產(chǎn)生的飛弧導(dǎo)致故障

繼電器在大負(fù)荷工作狀態(tài)下容易產(chǎn)生飛弧燒毀觸點(diǎn)，造成觸點(diǎn)表面凹凸不平，機(jī)械性咬合無法分開的狀況，尤其是一些繼電器在設(shè)計(jì)上并沒有專門的降弧裝置，或者是降弧效果不理想，導(dǎo)致繼電器觸點(diǎn)在分開和吸合時(shí)產(chǎn)生較大的電弧火花，并日燃弧長、飛弧的溫度高達(dá)數(shù)千攝氏度，而且本身具有導(dǎo)電性，危害性強(qiáng)。不僅會(huì)加快磨損繼電器表面，而且容易造成繼電器故障、短路故障、操縱系統(tǒng)失靈等現(xiàn)

3.1.3繼電器觸頭松動(dòng)引發(fā)故障

繼電器使用時(shí)間過長，會(huì)容易出現(xiàn)觸頭松動(dòng)，表面灰塵堆積、氧化、毛躁等現(xiàn)象。在日后的工作中會(huì)表現(xiàn)出變現(xiàn)為動(dòng)、觸頭接觸不牢靠、電阻變大有間隙、接觸面積下降等，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致不通電的現(xiàn)象，

3.2繼電器線圈常見故障

線圈是繼電器的重要組成部分，是實(shí)現(xiàn)電能轉(zhuǎn)化為磁場并帶動(dòng)觸點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的部件線圈斷電將導(dǎo)致繼電器無法動(dòng)作，是繼電器的致命故障，現(xiàn)階段我國變電站中所使用的繼電器繞線機(jī)均是通過高速轉(zhuǎn)到線圈架繞制線圈的，繞線架的光滑度不夠會(huì)使模具出現(xiàn)毛邊，而毛邊會(huì)割傷漆包線，輕則損傷漆膜，重則直接割斷漆包線，造成線圈斷電。

當(dāng)線圈額定加電壓與實(shí)際工作電壓不匹配時(shí)，即控制回路電壓過低，達(dá)不到額定工作電壓的有效值時(shí)，會(huì)出現(xiàn)短路或短路的現(xiàn)象，進(jìn)而使繼電器無法正常工作。同時(shí)一些比較隱蔽的繼電器故障，例如線圈鐵芯沾有油污、鐵心片間絕緣漆受熱融化進(jìn)而出現(xiàn)鐵芯不吸合、不復(fù)位、燒線圈的問題。

4預(yù)防措施

變電站中繼電器對于變電設(shè)備的安全、可靠運(yùn)行具有重要意義。就繼電器而言，提高其使用壽命或節(jié)省一個(gè)繼電器，價(jià)值少則十幾元，多則也僅幾千元，但對繼電器所處的系統(tǒng)而言將產(chǎn)生很大影響，繼電器正確運(yùn)行可使系統(tǒng)處在良好的狀態(tài)下所創(chuàng)造的價(jià)值將遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于維申器本身的價(jià)值。從上述繼電器常見故障統(tǒng)計(jì)和案例可以看出，繼電器故障的原因多種多樣，故障發(fā)生的時(shí)間也貫穿設(shè)備從建設(shè)到退役的各個(gè)階段。為了防止因繼電器故障導(dǎo)致變電設(shè)備故障，提出以下預(yù)防措施。

（1）加強(qiáng)新入網(wǎng)變電設(shè)備所用繼電器的選型一般新建擴(kuò)建變電設(shè)備都會(huì)召開設(shè)計(jì)聯(lián)絡(luò)會(huì)，可結(jié)合繼電器常見故障和各品牌繼電器的實(shí)際使用效果，在這一階段對繼電器的選型進(jìn)行把關(guān)。如目前安徽省電力公司要求新入網(wǎng)的非全相時(shí)間繼電器應(yīng)優(yōu)先選用電磁式繼電器，且無試驗(yàn)按鈕。

（2）加強(qiáng)新入網(wǎng)變電設(shè)備所用繼電器的驗(yàn)收。

新安裝的繼電器定信按照相關(guān)規(guī)定整定需正確，動(dòng)作電壓功率校驗(yàn)需合格.絕緣電阻值測試需合格，上述工作驗(yàn)收人員需旁站見證。各繼電器的功能模擬試驗(yàn)需正常后臺(tái)信號(hào)需正確，針對氣體維申器滲漏油的情況，應(yīng)嚴(yán)把驗(yàn)收關(guān)。確保氣體維電器原始安裝正確到位，密封良好，杜絕帶病上崗。

結(jié)語

電力行業(yè)是我國重要的能源行業(yè)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行與國民生活息息相關(guān)，是我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人們生活質(zhì)量的保障。而繼電器在電力系統(tǒng)的運(yùn)行中扮演著重要的角色，對電力系統(tǒng)的安全性、可靠性影響重大。所以，加強(qiáng)變電站中繼電器的應(yīng)用管理，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和排除問題?？s短故障周期，提高繼電器的使用壽命是現(xiàn)代電網(wǎng)運(yùn)維人員的基本職責(zé)。

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