繼電保護(hù)中開關(guān)電源的故障分析及改進(jìn)策略

國網(wǎng)河北省電力有限公司檢修分公司 崔宇杭 尚 柳 王會增

近年我國整體經(jīng)濟(jì)實(shí)力的不斷攀升，科學(xué)技術(shù)水平也在不斷提高，使得各個(gè)領(lǐng)域的用電量也在直線增長，為滿足電力用戶的用電量及用電安全，電力企業(yè)開始逐漸關(guān)注繼電保護(hù)開關(guān)裝置的研發(fā)工作。繼電保護(hù)開關(guān)電源裝置的可靠運(yùn)行能保障保護(hù)裝置的平穩(wěn)運(yùn)行，有效確保電力運(yùn)輸過程的安全，促進(jìn)電力行業(yè)的安全穩(wěn)定發(fā)展。

1 繼電保護(hù)中的開關(guān)電源

繼電保護(hù)裝置作為應(yīng)對各種輸電問題的電氣突發(fā)故障保護(hù)裝置，其自身性能影響著一個(gè)電氣系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性。在進(jìn)行設(shè)計(jì)電氣保護(hù)系統(tǒng)時(shí)，必須對繼電保護(hù)的電源進(jìn)行嚴(yán)格的挑選和設(shè)計(jì)。怎樣科學(xué)的對開關(guān)電源進(jìn)行故障檢測、分析以及改進(jìn)，是確保繼電保護(hù)裝置能否安全運(yùn)行的基礎(chǔ)，也是發(fā)揮繼電保護(hù)功能的重要環(huán)節(jié)。因?yàn)殚_關(guān)電源的外部結(jié)構(gòu)和元器件的組合相對簡單，在出現(xiàn)故障或?qū)υO(shè)備進(jìn)行檢測時(shí)的難度不高，方便檢測人員進(jìn)行檢查維修[1]。

繼電保護(hù)開關(guān)電源具有高效高性能的特點(diǎn)。因?yàn)殡姎庀到y(tǒng)布局所處環(huán)境各不相同，并且要求開關(guān)電源需長時(shí)間不間斷的處于運(yùn)行狀態(tài)，所以對于大功耗的工作系統(tǒng)而言，極易引發(fā)開關(guān)電源的元器件因長時(shí)間積壓負(fù)載引發(fā)的擊穿或燒毀。因此使用低功耗、高效率的開關(guān)電源元器件能夠?qū)﹄娐废到y(tǒng)起到重要的保護(hù)作用。

繼電保護(hù)中開關(guān)電源具有便于安裝的特點(diǎn)。繼電保護(hù)中開關(guān)電源的另一作用是從電網(wǎng)中獲取電能，再利用自身的濾波系統(tǒng)對電能進(jìn)行整理，依據(jù)使用要求不同進(jìn)而輸出不同的電壓。隨著我國近幾年的工業(yè)發(fā)展，使得變壓整流方法得到很大的改變，最直觀的是將原有的大體積工頻變壓設(shè)備進(jìn)行了精簡，以安裝更方便、運(yùn)輸更快捷、低成本的開關(guān)電源進(jìn)行了取代。新型的開關(guān)電源具有整體體積偏小、成本低、質(zhì)量輕的特點(diǎn)，并融合了工頻變壓的全部功能，通過開關(guān)電源自身性能，新型的繼電保護(hù)裝置完全可以擺脫工頻變壓的所有問題，以全新的形態(tài)應(yīng)對各種不同環(huán)境下的安裝需求[2]。

2 開關(guān)電源的故障現(xiàn)象與分析

2.1 輸入電源波動引起故障

輸入電源波動引起的故障現(xiàn)象：當(dāng)外部開關(guān)電源瞬間輸入較大的電壓時(shí)、或突然斷開輸入電源時(shí)開關(guān)電源會立即停止工作，在電源恢復(fù)到穩(wěn)定的輸入后開關(guān)電源也不會恢復(fù)正常工作狀態(tài)，對輸出端口進(jìn)行檢測顯示沒有電流輸出。只能利用手動斷電重啟后，才可以使得開關(guān)電源恢復(fù)工作能力[3]。

故障分析：在對設(shè)備故障進(jìn)行分析前需對開關(guān)電源的專業(yè)知識有充分了解，能夠?qū)υO(shè)備正常運(yùn)行的邏輯和系統(tǒng)設(shè)計(jì)的自我保護(hù)理念進(jìn)行分析。利用手動或給予開關(guān)電源正常的電流輸入后，依據(jù)開關(guān)電源的設(shè)定圖找出輸出的時(shí)序信號以及找出輸出的延時(shí)標(biāo)準(zhǔn)，在輸入電源電壓過低時(shí)，開關(guān)電源的自我保護(hù)程序在接收到的任一輸入值達(dá)到欠壓的額定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)就會自動啟動欠壓保護(hù)措施，以保證開關(guān)電源不會被損壞。而在開關(guān)電源的程序設(shè)計(jì)上沒有寫出自動復(fù)位的命令。因此，可以此為依據(jù)判斷故障的原因是否為輸入電源的波動問題引起的自我保護(hù)造成的開關(guān)延時(shí)功能沒有及時(shí)對復(fù)位功能進(jìn)行響應(yīng)，導(dǎo)致再次接收到電信號輸入時(shí)無法進(jìn)行轉(zhuǎn)化輸出，使得開關(guān)功能進(jìn)入到休眠狀態(tài)。

2.2 啟動過載故障

啟動故障故障原理：開關(guān)電源芯片都設(shè)有對額定功率和額定電壓的數(shù)值。當(dāng)電能輸入穩(wěn)定時(shí)，額定電流維持在一個(gè)相對穩(wěn)定區(qū)間，使開關(guān)電源能夠穩(wěn)定工作。當(dāng)電力輸入的電壓在逐漸增大時(shí)，經(jīng)過開關(guān)電源的電流增多，超過額定電流的標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)電源過載保護(hù)器開始警報(bào)并停止工作。

故障分析：對開關(guān)電源進(jìn)行輸入電流的不同區(qū)間實(shí)驗(yàn)對比，在輸入不同電壓時(shí)對開關(guān)電源啟動的瞬間電流大小進(jìn)行觀察，通過對數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，查看開關(guān)電源在啟動時(shí)的穩(wěn)態(tài)電流增加到瞬間電流時(shí)的峰值數(shù)據(jù)并與額定的電流值進(jìn)行比較，查看是否存在較大差異。通過實(shí)驗(yàn)的初步數(shù)據(jù)可以看出，開關(guān)電源額定報(bào)警電流值設(shè)置偏低，當(dāng)輸電線路電路啟動時(shí)開關(guān)電源的內(nèi)部運(yùn)行需要消耗一小部分功率，這是在設(shè)計(jì)時(shí)沒有全面進(jìn)行考慮的結(jié)果，致使在電力通電后低功率引發(fā)的負(fù)載電流瞬間升高，導(dǎo)致了開關(guān)電源出現(xiàn)過載警報(bào)，進(jìn)而停止工作。

2.3 輸出波動過大問題

故障現(xiàn)象：在開關(guān)電源長時(shí)間使用之后會使元器件過熱，導(dǎo)致出現(xiàn)輸出電壓不穩(wěn)定、輸出電壓不平衡的問題，使開關(guān)電源工作異常。

故障分析：用示波器對整流濾波后輸出的電壓進(jìn)行檢測，通過示波器觀察正負(fù)極的電流波形圖是否處于正常區(qū)間。如果整流橋輸出電流波形處于正常區(qū)間、而濾波后的電流曲線出現(xiàn)問題，說明是濾波內(nèi)元器件出現(xiàn)了問題；如果整流橋輸出的曲線超出正常區(qū)間，說明整流橋出現(xiàn)了老化、導(dǎo)致的輸入輸出之間電容不平衡問題。

3 改進(jìn)措施

電源波動的改進(jìn)措施：為降低繼電保護(hù)開關(guān)電源出現(xiàn)不正常的工作現(xiàn)象，可在開關(guān)電源上安裝電壓偵測設(shè)備，并在延時(shí)電容上裝備電子開關(guān)元件。這些方法都可有效保證保護(hù)開關(guān)設(shè)備能時(shí)刻處于安全穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)，預(yù)防開關(guān)電源裝置受到安全風(fēng)險(xiǎn)產(chǎn)生故障。并且不對電容器件上電子開關(guān)的工作狀態(tài)進(jìn)行嚴(yán)格的要求，可以保證延時(shí)電路能夠長久發(fā)揮作用。

啟動電流過大的改進(jìn)措施：如輸電線路開始通電工作后，發(fā)生流經(jīng)開關(guān)電源的電流超過可承載量定值情況，在一定程度上是能引發(fā)設(shè)備電源功能損壞的問題。對此需根據(jù)以往修復(fù)工作的經(jīng)驗(yàn)、再結(jié)合實(shí)際的工作需要對輸出電壓的大小進(jìn)行控制，減少輸入開關(guān)電源電流的大小，并要時(shí)刻對電壓的數(shù)值進(jìn)行監(jiān)控，以確保開關(guān)電源能夠安全穩(wěn)定的工作。

輸出電流繼電保護(hù)系統(tǒng)：通過實(shí)驗(yàn)表明，輸出電流繼電保護(hù)診斷系統(tǒng)可以真正的控制輸出電壓不穩(wěn)的問題。電力施工人員需根據(jù)實(shí)際現(xiàn)場的不同安裝不同的電流繼電保護(hù)系統(tǒng)，有效減少因電壓不穩(wěn)問題引發(fā)的安全事故，降低事故可能對社會造成的經(jīng)濟(jì)損失。繼電保護(hù)診斷系統(tǒng)能對工作過程中產(chǎn)出的各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，再對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析，從而了解事故出現(xiàn)的原因并提出解決的方法。

注意檢查繼電保護(hù)開關(guān)中的隱蔽故障：通過對以往發(fā)生繼電保護(hù)開關(guān)故障的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)絕大部分停電事故都會與繼電保護(hù)開關(guān)的隱蔽性故障有關(guān)。通常情況下這些故障具有較強(qiáng)的隱蔽性，在正常的情況下如果不仔細(xì)檢查很難發(fā)現(xiàn)此類故障。對此，企業(yè)需建立專業(yè)的技術(shù)人員為繼電保護(hù)裝置進(jìn)行定期的維護(hù)，針對裝置內(nèi)部的隱蔽故障進(jìn)行檢測排除，同時(shí)工作人員還要對維修數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，為再次出現(xiàn)此類事故提供數(shù)據(jù)支持。

4 結(jié)語

開關(guān)電源是繼電保護(hù)中的重要組成部分，也是決定著繼電保護(hù)系統(tǒng)能否正常運(yùn)作的關(guān)鍵元素之一。因此對開關(guān)電源安裝、設(shè)計(jì)以及檢測維修時(shí)都需要十分謹(jǐn)慎，注重電流經(jīng)過開關(guān)電源時(shí)所有可能產(chǎn)生的問題，保障開關(guān)電源能夠正常運(yùn)行，預(yù)防電力事故的發(fā)生。