110 kV微機(jī)繼電保護(hù)及其故障處理

（國家能源集團(tuán)云南電力有限公司大寨分公司，云南曲靖 655800）

作為電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行的核心，變電站的穩(wěn)定運(yùn)行對整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定與安全具有深刻影響，其直接關(guān)系電能輸送的效率與質(zhì)量。變電站廣泛應(yīng)用于電網(wǎng)系統(tǒng)中，為確保電力輸送的穩(wěn)定性，應(yīng)做好變電站的繼電保護(hù)工作。110 kV微機(jī)繼電保護(hù)是變電站保護(hù)的重要單元，從變電站運(yùn)作過程來看，110 kV變電站繼電保護(hù)裝置在實(shí)際運(yùn)作中會出現(xiàn)多種故障，降低變電站輸配電的安全性、穩(wěn)定性。因此，規(guī)范處理繼電保護(hù)裝置故障已經(jīng)成為變電站穩(wěn)定、高效運(yùn)行的關(guān)鍵。

1 110 kV微機(jī)繼電保護(hù)作用

一方面，通過繼電保護(hù)裝置，能準(zhǔn)確判斷系統(tǒng)運(yùn)行故障。在變電站運(yùn)行中，可通過保護(hù)裝置對系統(tǒng)出現(xiàn)的故障問題進(jìn)行快速檢測和判斷，隨后在考慮保護(hù)定值的基礎(chǔ)上，根據(jù)運(yùn)行動作出發(fā)設(shè)備跳閘保護(hù)，能有效地防止設(shè)備發(fā)生更大的運(yùn)行故障。另一方面，面對突然發(fā)生的故障問題，繼電保護(hù)裝置可以在較短的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行運(yùn)作。在運(yùn)作的過程中，110 kV微機(jī)繼電保護(hù)裝置能控制變電站的運(yùn)行行為，發(fā)揮繼電保護(hù)裝置的安全保護(hù)作用，有利于變電站的穩(wěn)定運(yùn)行[1]。

2 110kV微機(jī)繼電常見故障

2.1 元件故障

相比于傳統(tǒng)的繼電保護(hù)設(shè)備，110 kV繼電保護(hù)裝置的保護(hù)功能較為突出，但在實(shí)際應(yīng)用中也會出現(xiàn)部分故障。元件故障是110 kV繼電保護(hù)裝置常見故障類型，此類故障的形成與兩個(gè)因素有關(guān)：第一，元件本身存在一定質(zhì)量問題和缺陷，如在110 kV微機(jī)繼電保護(hù)裝置元器件生產(chǎn)中，生產(chǎn)廠家對于產(chǎn)品質(zhì)量控制不當(dāng)，使后期設(shè)備類型不匹配，元件質(zhì)量故障的概率增加。第二，設(shè)備維護(hù)不規(guī)范引起元件故障。在變電站繼電保護(hù)裝置長期運(yùn)作中，灰塵、塵埃顆粒等會在接線焊接處堆積，易導(dǎo)致導(dǎo)電通道引發(fā)故障，使得繼電保護(hù)系統(tǒng)及裝置的絕緣性受到干擾，影響邏輯元件的控制性能和整體的保護(hù)效果。

2.2 電流互感器飽和

電流互感器保護(hù)是110 kV微機(jī)繼電保護(hù)裝置最常見的故障類型，在變電站運(yùn)作中，配電系統(tǒng)設(shè)備的終端負(fù)荷處于持續(xù)增大狀態(tài)，使得設(shè)備運(yùn)行中易產(chǎn)生較大的短路電流，增加設(shè)備的短路風(fēng)險(xiǎn)。從110 kV微機(jī)繼電保護(hù)過程來看，若設(shè)備在運(yùn)行中產(chǎn)生了短路電流，瞬間的短路電流約為額定電流的100倍，此時(shí)電流互感器的電流出現(xiàn)飽和情況；當(dāng)瞬時(shí)電流消失或趨于零時(shí)，過流保護(hù)裝置無法運(yùn)行，此時(shí)電力保護(hù)系統(tǒng)繼電保護(hù)的效果會受到影響。在配電系統(tǒng)運(yùn)作中，一旦發(fā)生過流保護(hù)拒絕動作，在配電所內(nèi)，相應(yīng)的進(jìn)線會立即做出保護(hù)動作，整個(gè)配電系統(tǒng)會出現(xiàn)斷電問題。

2.3 開關(guān)保護(hù)故障

開關(guān)保護(hù)設(shè)備是110 kV微機(jī)繼電保護(hù)裝置的重要組成，在變電所整體布局中，工作人員會從多個(gè)層面考慮，對配電開關(guān)站的位置進(jìn)行系統(tǒng)規(guī)劃。目前，高負(fù)荷且密集度高的區(qū)域多設(shè)置有配電開關(guān)站，在供電模式選擇中，“變電站-開關(guān)站-配電變壓器”供電、輸電模式的應(yīng)用較多[2]。在實(shí)際運(yùn)作中，應(yīng)確保繼電保護(hù)系統(tǒng)的正常運(yùn)作，提升開關(guān)設(shè)備保護(hù)效果，還需要連接負(fù)荷開關(guān)與繼電器設(shè)備。

在開關(guān)控制過程中，如果供電負(fù)荷變小，沖擊電流會受影響隨之變小，此時(shí)開關(guān)保護(hù)裝置無法正常啟動；隨著負(fù)荷的不斷增加，系統(tǒng)中的沖擊電流逐漸增長，此時(shí)保護(hù)裝置被觸發(fā)啟動，開關(guān)出現(xiàn)拒合故障。除該因素外，開關(guān)所處電路短路、開關(guān)節(jié)點(diǎn)焊死、合閘卡死等均是誘發(fā)開關(guān)拒合故障的重要原因，其會給繼電保護(hù)裝置的正常運(yùn)作造成較大影響。

2.4 低壓側(cè)近區(qū)故障

當(dāng)?shù)蛪簜?cè)近區(qū)發(fā)生短路問題時(shí)，繼電保護(hù)系統(tǒng)中的電流逐漸增大，此時(shí)較大的電流會對變壓器的運(yùn)作造成影響，降低了變壓器的穩(wěn)定性。當(dāng)變壓器低壓側(cè)近區(qū)發(fā)生短路故障時(shí)，變壓器本身會受到較大影響，導(dǎo)致變壓器內(nèi)部故障。應(yīng)注意，110 kV微機(jī)繼電保護(hù)裝置在實(shí)際應(yīng)用中還存在一定的隱形故障，如直流回路絕緣下降導(dǎo)致直流接地等，隱形故障與預(yù)防不到位有較大關(guān)系。

3 110 kV微機(jī)繼電保護(hù)裝置故障處理

現(xiàn)階段，繼電保護(hù)裝置在變電站電網(wǎng)系統(tǒng)中的應(yīng)用不斷深入，應(yīng)進(jìn)一步提升110 kV微機(jī)繼電保護(hù)裝置運(yùn)作效率與質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)系統(tǒng)相應(yīng)設(shè)備的有效保護(hù)，須注重以下故障處理方法的應(yīng)用。

3.1 元件故障處理

110 kV變電站運(yùn)作中，采用檢查更新元件法對繼電保護(hù)裝置進(jìn)行檢修，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)老舊或者損壞的元件，針對繼電保護(hù)裝置、電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行具有積極作用。在元件故障檢查更新中，應(yīng)注重具體操作方法的控制：一方面，當(dāng)元件或插件出現(xiàn)未知故障時(shí)，需通過直觀法對繼電保護(hù)的故障進(jìn)行檢測；在實(shí)際檢測中，可對開關(guān)的拒合或拒分狀態(tài)進(jìn)行系統(tǒng)觀察，以分析確定故障原因。通常，元器件的故障多為電力系統(tǒng)內(nèi)部故障，當(dāng)繼電器設(shè)備顏色或者氣味異常時(shí)，表明存在元件故障。另一方面，確定系統(tǒng)為元件故障后，須通過替換法更換元件，直至故障消失。短接法在故障元件檢修處置中有一定應(yīng)用，且該方法主要用于回路開放故障或者電磁鎖故障的檢查。

3.2 電力差動保護(hù)

在基爾霍夫電流定理下，110 kV微機(jī)繼電保護(hù)裝置可以開展電力差動保護(hù)。該保護(hù)工作的作用機(jī)理為：變壓器正常工作或出現(xiàn)區(qū)外故障時(shí)，可將其視為理想變壓器，此時(shí)變壓器流入、流出電流的電流值相等。正常情況下，差動繼電器沒有動作；當(dāng)變壓器出現(xiàn)內(nèi)部故障時(shí)，兩側(cè)會向故障點(diǎn)提供短路電流，此時(shí)差動繼電器開始運(yùn)作，實(shí)現(xiàn)電氣元件的有效保護(hù)。

3.3 開關(guān)拒合故障處理

開關(guān)拒合故障對整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)作具有直接影響。從故障形式來看，開關(guān)拒合的本質(zhì)在于時(shí)間繼電器在連接過程中，未能將延時(shí)閉合常開的接點(diǎn)連入回路。在故障處理中，對于開關(guān)拒合故障的處理，應(yīng)注意改變開關(guān)設(shè)備的運(yùn)作方式，可通過對沖擊電流的控制，確保開關(guān)及時(shí)合閘。應(yīng)注意開關(guān)拒合故障處理不能從根本上消除沖擊電流的影響，但其能促進(jìn)限時(shí)保護(hù)裝置作用的充分發(fā)揮，確保設(shè)備不受電流沖擊的影響。

3.4 低壓側(cè)近區(qū)故障處理

變壓器對于瞬時(shí)沖擊電流的防御能力較弱，在應(yīng)對大電流沖擊過程中，變壓器可承受的時(shí)間較為有限，因此，應(yīng)重視低壓側(cè)母線故障的及時(shí)處理。科學(xué)合理地設(shè)計(jì)過流保護(hù)設(shè)備能為低壓側(cè)近區(qū)故障處理創(chuàng)造良好條件。過流保護(hù)設(shè)備能達(dá)到限流、及時(shí)斷流的作用，變壓器運(yùn)作中，一旦高壓側(cè)閉鎖過流的靈敏度高于低壓側(cè)母線，則可對低壓側(cè)過流狀況進(jìn)行劃分處理，形成限時(shí)速斷和過電流兩段。限時(shí)速斷需要與出線速斷配合，依次實(shí)現(xiàn)本側(cè)限跳、總出口的綜合管理。

隱形故障具有難預(yù)防、難處理的特點(diǎn)，采用110 kV微機(jī)繼電保護(hù)裝置進(jìn)行變壓器保護(hù)，應(yīng)加大日常檢查工作，避免繼電保護(hù)系統(tǒng)中的隱形故障。

4 110 kV微機(jī)繼電保護(hù)裝置應(yīng)用的注意事項(xiàng)

4.1 明確繼電保護(hù)系統(tǒng)的配置方案

基于繼電保護(hù)系統(tǒng)在110 kV微機(jī)變電站的保護(hù)作用，在變電站工作開展中，應(yīng)注重繼電保護(hù)系統(tǒng)配置方案的整體規(guī)劃和布局。繼電保護(hù)系統(tǒng)配置方案包含人員、設(shè)備兩個(gè)層面的規(guī)劃。就人員布局而言，應(yīng)選擇具有扎實(shí)理論水平、豐富工作經(jīng)驗(yàn)、有較高職業(yè)素養(yǎng)的電力工作人員，要求工作人員在考慮繼電保護(hù)煩瑣性和特殊性的基礎(chǔ)上，對110 kV微機(jī)繼電保護(hù)裝置進(jìn)行系統(tǒng)檢查，消除繼電保護(hù)裝置的故障。在設(shè)備布局中，應(yīng)從注重繼電保護(hù)裝置元器件、控制開關(guān)、高低壓側(cè)母線等資源的配置。在元器件配置中，應(yīng)加強(qiáng)元器件的前期檢查，從源頭上保證繼電保護(hù)裝置應(yīng)質(zhì)量，提升繼電保護(hù)整體性能。

4.2 明確故障解決方法

電力工作人員系統(tǒng)掌握110 kV微機(jī)繼電保護(hù)裝置故障處理方法，對排除系統(tǒng)故障具有積極作用?，F(xiàn)階段，繼電保護(hù)裝置故常檢修包含替換法、直觀法、短接法、檢修更換原件法、逐項(xiàng)代替法和微機(jī)保護(hù)法。

在微機(jī)繼電保護(hù)裝置檢修中，應(yīng)根據(jù)具體的故障表現(xiàn)選擇合理的故障處理方法。例如，當(dāng)保護(hù)裝置的元件出現(xiàn)問題時(shí)，可通過替換法進(jìn)行故障排查，及時(shí)地更換老舊零件，確保繼電保護(hù)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)作。直接法具有簡單、方便的操作特點(diǎn)，采用直接法進(jìn)行繼電保護(hù)裝置故障處理時(shí)，工作人員可憑借較為扎實(shí)的工作經(jīng)驗(yàn)，對相應(yīng)的故障問題進(jìn)行判斷，明確具體故障位置以及原因，給予針對性處置。直觀法在開關(guān)拒合狀態(tài)故障處理中應(yīng)用較多；短接法可用以縮小故障范圍，實(shí)現(xiàn)電磁故障的有效處理；在限定時(shí)間內(nèi)，采用檢修更換元件法能降低元件故障概率，對于繼電保護(hù)裝置的穩(wěn)定運(yùn)行具有積極作用。

5 結(jié)語

繼電保護(hù)裝置對于110 kV變電站的穩(wěn)定運(yùn)行具有深刻影響。電力工作者應(yīng)充分認(rèn)識到110 kV變電站繼電保護(hù)裝置的實(shí)際作用，在掌握繼電保護(hù)裝置常見問題的基礎(chǔ)上，嚴(yán)格落實(shí)繼電保護(hù)裝置配置方案，有針對性地對繼電保護(hù)裝置相應(yīng)的故障進(jìn)行處理，發(fā)揮110 kV變電站繼電保護(hù)裝置的作用，以實(shí)現(xiàn)電力資源的高效運(yùn)輸，促進(jìn)電力行業(yè)的穩(wěn)步發(fā)展。