電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的常見事故及預(yù)防分析

馬雪梅

摘 要：電力系統(tǒng)繼電保護(hù)常見事故涉及了二次回路、保護(hù)裝置、整定與配置、安全自動(dòng)裝置、電源事故等多個(gè)方面，對電力系統(tǒng)繼電保護(hù)效果具有直接的影響。文章以電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的常見事故為入手點(diǎn)，簡要介紹了電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的常見事故類型，剖析了電力系統(tǒng)繼電保護(hù)事故的發(fā)生原因，并對電力系統(tǒng)繼電保護(hù)常見事故的預(yù)防措施進(jìn)行了進(jìn)一步探究。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng) 繼電保護(hù) 二次回路

1 引言

電力系統(tǒng)繼電保護(hù)是系統(tǒng)出現(xiàn)人為或非人為故障后獲得有效的屏障，也是保障電力系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)備安全、避免系統(tǒng)大規(guī)模停電的最基本、最有效技術(shù)手段。在電力系統(tǒng)繼電保護(hù)運(yùn)行過程中，存在較多危險(xiǎn)點(diǎn)，影響了電力系統(tǒng)繼電保護(hù)功效的正常發(fā)揮。因此，從電力系統(tǒng)繼電保護(hù)常見事故入手，對其危險(xiǎn)點(diǎn)及預(yù)防措施進(jìn)行適當(dāng)分析，就具有較為突出的現(xiàn)實(shí)意義。

2 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的常見事故

2.1 二次回路

電力系統(tǒng)繼電保護(hù)二次回路事故主要包括線路過電壓保護(hù)誤動(dòng)作、聯(lián)變保護(hù)誤啟動(dòng)220kV失靈保護(hù)、直流系統(tǒng)接地啟動(dòng)備用變壓器氣體繼電器動(dòng)作跳閘、匝間保護(hù)動(dòng)作及機(jī)組跳閘、發(fā)電機(jī)-變壓器組保護(hù)誤動(dòng)停機(jī)、母差保護(hù)誤動(dòng)出口、正常操作TV空氣斷路器跳閘等。

2.2 保護(hù)裝置

電力系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置事故主要包括發(fā)電機(jī)高頻保護(hù)誤動(dòng)停機(jī)、電機(jī)差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作、高頻保護(hù)動(dòng)作切機(jī)、過勵(lì)磁保護(hù)誤動(dòng)跳機(jī)、差動(dòng)保護(hù)越級動(dòng)作、線路或變壓器無故障跳閘、直流接地保護(hù)誤動(dòng)致變電站全停等。

2.3 整定與配置

電力系統(tǒng)繼電保護(hù)整定與配置故障主要包括高廠變壓器損壞、系統(tǒng)異常機(jī)組跳閘、過勵(lì)磁保護(hù)動(dòng)作致機(jī)組跳閘、機(jī)組負(fù)序過電流保護(hù)誤動(dòng)停機(jī)、電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)零序保護(hù)動(dòng)作、變壓器差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作停機(jī)等。

2.4 安全自動(dòng)裝置

電力系統(tǒng)繼電保護(hù)安全自動(dòng)裝置常見故障為勵(lì)磁系統(tǒng)燒毀、機(jī)組失磁保護(hù)動(dòng)作、勵(lì)磁保護(hù)動(dòng)作停機(jī)、勵(lì)磁變壓器差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作停機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)定子接地保護(hù)動(dòng)作跳機(jī)等[1]。

2.5 電源事故

電力系統(tǒng)繼電保護(hù)電源系統(tǒng)故障主要包括升壓站雙回線路掉渣、直流系統(tǒng)及交流系統(tǒng)全停、網(wǎng)控直流系統(tǒng)串入交流量致停機(jī)、接地信號無法、機(jī)組非停、鍋爐滅火等。

3 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)常見事故的發(fā)生原因

3.1 人員三誤

上述電力系統(tǒng)繼電保護(hù)常見事故的出現(xiàn)，與人員誤碰、誤接線、誤整定存在較大關(guān)系。如錯(cuò)誤應(yīng)用隔離開關(guān)位置繼電器TWJ接點(diǎn)導(dǎo)致誤動(dòng)切機(jī)、保護(hù)裝置安全措施不完善導(dǎo)致母差保護(hù)誤動(dòng)作、出口誤整定導(dǎo)致主變壓器內(nèi)部低壓側(cè)短路停機(jī)等。

3.2 設(shè)備構(gòu)件質(zhì)量不達(dá)標(biāo)

在整個(gè)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)工作過程中，其運(yùn)行穩(wěn)定可靠性受各種各樣因素的干擾。如相關(guān)保護(hù)裝置器件、設(shè)備與運(yùn)行質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)不符，抗干擾能力較差，導(dǎo)致繼電保護(hù)中出現(xiàn)失控掌握、錯(cuò)誤操作。甚至出現(xiàn)發(fā)電機(jī)高頻保護(hù)誤動(dòng)停機(jī)，對整體電力系統(tǒng)安全運(yùn)行造成威脅[2]。

3.3 保護(hù)原理不完善

在整個(gè)電力系統(tǒng)中，高負(fù)荷甚至超負(fù)荷運(yùn)行問題時(shí)刻發(fā)生，極易導(dǎo)致測量及定值部分、執(zhí)行部分處于疲勞狀態(tài)。而測量及定值部分、執(zhí)行部分疲勞問題的出現(xiàn)，會(huì)增加保護(hù)原理出現(xiàn)缺陷，進(jìn)而致使高廠變壓器差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作停機(jī)、變壓器無故障跳閘等事故頻繁出現(xiàn)[3]。

4 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)常見事故的預(yù)防措施

4.1 加強(qiáng)人員管理

相關(guān)技術(shù)人員只有具備高水平檢修技術(shù)及豐富操作經(jīng)驗(yàn)，才可以第一時(shí)間將問題排除，保證繼電保護(hù)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。因此，技術(shù)人員應(yīng)主動(dòng)結(jié)合崗位需求以及電力行業(yè)傳統(tǒng)對繼電保護(hù)性能的“選擇性”、“快速性”、“靈敏性”、“可靠性”要求，主動(dòng)參與到繼電保護(hù)設(shè)備及其輔助設(shè)備選型設(shè)計(jì)、安裝過程監(jiān)督檢查、調(diào)試、運(yùn)行維護(hù)等多個(gè)環(huán)節(jié)，保證電力系統(tǒng)繼電保護(hù)可靠運(yùn)行。在了解相關(guān)內(nèi)容后，技術(shù)人員應(yīng)根據(jù)自身工作職責(zé)，構(gòu)建發(fā)現(xiàn)問題-優(yōu)化方案-改造實(shí)施-技術(shù)總結(jié)的閉環(huán)管理機(jī)制。在閉環(huán)管理機(jī)制運(yùn)行過程中，按時(shí)完成裝置定值、維護(hù)、檢驗(yàn)作業(yè)，避免因人為操作不當(dāng)導(dǎo)致的電力系統(tǒng)繼電保護(hù)事故。

在閉環(huán)管理體系運(yùn)行的基礎(chǔ)上，技術(shù)人員可以跟隨電力系統(tǒng)繼電保護(hù)信息化發(fā)展趨勢，學(xué)習(xí)以移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、人工智能技術(shù)、傳感器技術(shù)為支撐的繼電保護(hù)信息化單兵裝備及移動(dòng)式檢驗(yàn)平臺(tái)技術(shù)。結(jié)合保護(hù)設(shè)備識(shí)別代碼編碼要求，進(jìn)行對應(yīng)裝置保護(hù)設(shè)備識(shí)別代表編制，并結(jié)合對應(yīng)地區(qū)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)檢修檢驗(yàn)特殊需求，恰當(dāng)調(diào)整，最大程度發(fā)揮現(xiàn)代化技術(shù)優(yōu)勢，提高繼電保護(hù)設(shè)備巡檢效率。從而提升電力系統(tǒng)繼電保護(hù)巡檢項(xiàng)目完整率、巡檢數(shù)據(jù)合格率，全面提升繼電保護(hù)現(xiàn)場的安全、質(zhì)量、效率，從根本上避免因人員接線錯(cuò)誤導(dǎo)致機(jī)組跳閘、誤斷TV空氣開關(guān)導(dǎo)致逆功率保護(hù)誤動(dòng)跳機(jī)等問題出現(xiàn)。

4.2 注重設(shè)備構(gòu)件質(zhì)量檢查

為確保繼電保護(hù)設(shè)備以及輔助設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定可靠，在經(jīng)濟(jì)條件允許的條件下，應(yīng)盡可能的選擇市場占有率高、設(shè)備先進(jìn)、技術(shù)成熟、誤差較小、運(yùn)行曲線較好的設(shè)備。同時(shí)更換相應(yīng)電力系統(tǒng)設(shè)備、增容擴(kuò)建設(shè)備保留冗余，為電力系統(tǒng)穩(wěn)定可靠、長時(shí)間運(yùn)行奠定基礎(chǔ)。同時(shí)考慮到電力系統(tǒng)繼電保護(hù)組成部件繁多，可以實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)功能的主成之一——二次回路為重點(diǎn)，從電力系統(tǒng)繼電保護(hù)功能的測量部分、現(xiàn)場信號輸入部分、輸出執(zhí)行部分、邏輯判斷部分二次回路入手，結(jié)合繼電保護(hù)的功能要求，構(gòu)建狀態(tài)檢查體系，尋找各等級電壓操作、雷電的天氣對二次回路的影響。隨后以電力系統(tǒng)繼電保護(hù)基本回路——斷路器操作回路為對象，將傳統(tǒng)繼電保護(hù)的開關(guān)量、電氣量進(jìn)行邏輯計(jì)算，隨后交由操作回路，促使操作回路轉(zhuǎn)變?yōu)榘鍓K化、小型化構(gòu)架。在這一構(gòu)架中，對電纜、元器件、節(jié)點(diǎn)等質(zhì)量進(jìn)行檢查，避免電纜絕緣等因素導(dǎo)致的二次回路接地、斷路器誤動(dòng)（或拒動(dòng)）問題出現(xiàn)。如2019年07月12日11時(shí)22分，220kV甲變電站2號變壓器高壓側(cè)A相、B相同時(shí)跳閘，非全相運(yùn)行保護(hù)延時(shí)10s出口，兩臺(tái)主變壓器均三側(cè)跳閘。事故發(fā)生階段，僅有繼電保護(hù)人員執(zhí)行220kVL1、L2線路保護(hù)定期檢查工作。鑒于甲變電站采用兩組工作電源，且分別與兩組獨(dú)立的110V蓄電池連接，而I、II段母線隔離開關(guān)均在第二組操作電源上，可以利用狀態(tài)模擬試驗(yàn)，利用101正電源觸碰I母隔離開關(guān)輔助觸點(diǎn)或II母隔離開關(guān)輔助觸點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)造成1號主變壓器高壓側(cè)斷路器B相保護(hù)出口。進(jìn)而得出主變壓器斷路器兩組操作回路間存在寄生回路，寄生回路的存在，會(huì)導(dǎo)致101正電源接觸I母隔離開關(guān)輔助觸點(diǎn)或II母隔離開關(guān)輔助觸點(diǎn)時(shí)，電流直接進(jìn)入102負(fù)電源，造成1號變壓器、2號變壓器誤動(dòng)。為了避免上述問題出現(xiàn)，可以將高壓側(cè)操作箱插件中二極管拆除，斷開保護(hù)跳閘回路II永跳啟動(dòng)KS回路，將操作回路間寄生橋消除，避免兩段直流母線以任何形式發(fā)生電氣連接。同時(shí)由一組專用直流熔斷器供電的保護(hù)裝置控制變壓器差動(dòng)保護(hù)、母線差動(dòng)保護(hù)、斷路器失靈保護(hù)、發(fā)電機(jī)差動(dòng)保護(hù)等斷路器。

4.3 完善保護(hù)原理

從保護(hù)原理視角入手，電力系統(tǒng)繼電保護(hù)主要是利用系統(tǒng)中元件發(fā)生不正常情況時(shí)的電壓、電流、頻率、功率等電氣量變化（或變壓器油箱內(nèi)故障時(shí)油流速度增大、瓦斯增多、油壓強(qiáng)度升高等），啟動(dòng)繼電保護(hù)動(dòng)作，包括測量部分及定值調(diào)整部分、執(zhí)行部分、邏輯部分等幾個(gè)部分。為了避免電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的原理缺陷出現(xiàn)，技術(shù)人員應(yīng)在電力系統(tǒng)繼電保護(hù)設(shè)備增容擴(kuò)建冗余設(shè)置的基礎(chǔ)上，嚴(yán)格依據(jù)繼電保護(hù)設(shè)備執(zhí)行模塊安裝運(yùn)行規(guī)程及國家、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行安裝過程監(jiān)督，避免隱患出現(xiàn)。如某電廠升壓變壓器主變繼電保護(hù)設(shè)備通訊接口原設(shè)計(jì)為雙通道，但實(shí)際僅安裝單通道，導(dǎo)致長時(shí)間運(yùn)行異常，嚴(yán)重威脅了繼電保護(hù)裝置可靠性。因此，為保證電力系統(tǒng)中繼電保護(hù)裝置穩(wěn)定、安全運(yùn)行，應(yīng)嚴(yán)格依據(jù)國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范規(guī)程進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)督。同時(shí)考慮到電力系統(tǒng)繼電保護(hù)邏輯部分保護(hù)整定值是繼電保護(hù)動(dòng)作整齊開展的前提，應(yīng)將精確化方針落實(shí)到繼電保護(hù)計(jì)算過程、試驗(yàn)步驟中。即在依據(jù)各設(shè)備性能曲線、相關(guān)參數(shù)制定整定值外，還需考慮對實(shí)際部分接線產(chǎn)生致誤差因素進(jìn)行消除、核算，最大限度保障整定值設(shè)定負(fù)荷與現(xiàn)場生產(chǎn)狀況相符程度，避免因整定值設(shè)置誤差（十幾毫安）而產(chǎn)生的電氣設(shè)備誤動(dòng)、據(jù)動(dòng)事故。

此外，考慮到電力系統(tǒng)極易因電位差、電磁感應(yīng)、靜電耦合侵?jǐn)_而出現(xiàn)短路等多種類型故障，可以采取針對性維護(hù)措施。如為抑制電位差干擾，可以根據(jù)實(shí)際需求，補(bǔ)充銅排連接，保證一個(gè)電氣連接僅對應(yīng)一個(gè)接地點(diǎn)，最大限度降低各點(diǎn)出現(xiàn)概率較高的電位差;為抑制電磁感應(yīng)干擾，可以在電纜溝道布置時(shí)，盡量控制電纜溝道與一次載流導(dǎo)體成九十度，避免平行段長度過長導(dǎo)致的干擾電壓;為抑制靜電耦合干擾，可以采取增大耦合阻抗的方式，或者屏蔽電力系統(tǒng)繼電保護(hù)二次回路及其保護(hù)裝置的方式，減小分布電容，降低干擾電壓。

5 結(jié)語

綜上所述，近幾年，在變電站技術(shù)朝著智能變電站方向迅速推進(jìn)的背景下，基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的智能變電站承載著越來越突出的電能匯集、電力變換、電能控制功能。其中繼電保護(hù)作為基本安全控制系統(tǒng)與電力系統(tǒng)故障狀態(tài)下可否安全切除故障恢復(fù)正常直接相關(guān)。因此，技術(shù)人員應(yīng)將目光投向繼電保護(hù)系統(tǒng)隱藏故障上，以二次回路為切入點(diǎn)，利用狀態(tài)檢查方法，對保護(hù)裝置、整定與配置、安全自動(dòng)裝置等設(shè)備構(gòu)件進(jìn)行逐一檢查，并制定針對性解決方案，為繼電保護(hù)系統(tǒng)、電力系統(tǒng)安全運(yùn)行提供保障。

參考文獻(xiàn)：

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