電力系統(tǒng)繼電保護常見故障及預(yù)防措施

孫衛(wèi)國

[摘 ? ?要]隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，各行各業(yè)對于電力資源的需求也不斷上升，電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行直接關(guān)系著我國社會各行業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展。所以為了滿足各行各業(yè)的需求，提供穩(wěn)定的電能，加強電力系統(tǒng)維護是必不可少的工作。電力系統(tǒng)借助繼電保護裝置來保證持續(xù)穩(wěn)定運行，但是由于在各種不確定因素的影響下，繼電保護裝置也會出現(xiàn)不同的故障。從電力系統(tǒng)繼電保護的原理、作用出發(fā)，詳細介紹電力系統(tǒng)繼電保護常見故障，并提出相關(guān)預(yù)防措施。

[關(guān)鍵詞]電力系統(tǒng)繼電保護;常見故障;預(yù)防措施

[中圖分類號]TM77 [文獻標(biāo)志碼]A [文章編號]2095–6487（2021）03–0–03

[Abstract]With the development of my country's economy， the demand for power resources in all walks of life is also rising. The stable operation of the power system is directly related to the stable development of all industries in our society. Therefore， in order to meet the needs of all walks of life and provide stable electrical energy， strengthening the maintenance of the power system is an indispensable work. The power system uses relay protection devices to ensure continuous and stable operation. However， due to the influence of various uncertain factors， the relay protection device is prone to different failures. This article will start from the principles and functions of power system relay protection， introduce in detail the common faults of power system relay protection， and propose relevant preventive measures.

[Keywords]power system relay protection;common fault;preventive measure

當(dāng)前電力資源是我國最為常用并且需求量較大的資源，而繼電保護裝置是維持電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行的主要保障，其是否能穩(wěn)定運行，關(guān)系著我國電力系統(tǒng)的正常運行及各行各業(yè)的發(fā)展，所以為了避免電力系統(tǒng)繼電保護裝置出現(xiàn)不必要的故障，各發(fā)電、輸送、用電企業(yè)需要完整了解其原理以及故障發(fā)生的原因，并尋找相關(guān)辦法進行預(yù)防或解決，從而保證電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定。

1 電力系統(tǒng)繼電保護的含義及意義

1.1 電力系統(tǒng)繼電保護的主要概念

電力系統(tǒng)繼電保護是指在繼電保護技術(shù)與繼電保護裝置的相互配合下來切除故障。繼電保護技術(shù)主要包括故障原因分析、系統(tǒng)穩(wěn)定運行、故障修復(fù)等。繼電保護裝置主要是傳統(tǒng)型和微機型兩種，兩者主要區(qū)別在于裝置的構(gòu)成成分。詳細來說，繼電保護就是當(dāng)電力設(shè)備或者相關(guān)線路出現(xiàn)類似短路等問題時，保護裝置及時準(zhǔn)確可靠、快速的動作，跳開相應(yīng)斷路器切除故障，防止事故擴大。

1.2 電力系統(tǒng)繼電保護運行原理

根據(jù)電力系統(tǒng)繼電保護的基本概念可以了解到，繼電保護主要是當(dāng)電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障后結(jié)合保護技術(shù)，在最短的時間內(nèi)明確故障原因，并切除故障。這種保護技術(shù)能夠方便技術(shù)人員在第一時間發(fā)現(xiàn)故障原因并準(zhǔn)確解決。一般來說，繼電保護裝置的運行原理主要可分為兩種。①立即保護，當(dāng)繼電保護裝置發(fā)現(xiàn)電力系統(tǒng)供電不穩(wěn)，出現(xiàn)電流劇增或者電壓較低等情況，繼電保護裝置會立即運行，切除故障。②先模擬后判斷是否需要保護，目前電力系統(tǒng)繼電保護裝置基本采用的都是自動化控制技術(shù)，當(dāng)其感應(yīng)到故障信號時，及時接收并進行故障模擬，通過模擬結(jié)果來判斷是否需要進行保護。

1.3 電力系統(tǒng)繼電保護的主要特性

繼電保護裝置作為維持電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行的主要保障，具備以下特性：①速動性。指繼電保護以允許而又可能的最快速度動作于斷路器的跳閘，斷開故障元件或線路?？焖偾谐收峡商岣呦到y(tǒng)穩(wěn)定性、減少在低電壓下的動作時間、減少故障元件的損壞程度，避免故障進一步護大。②選擇性。指繼電保護動作時，僅將故障元件或線路從電力系統(tǒng)中切除，使系統(tǒng)無故障部分繼續(xù)運行。選擇性就是故障點在區(qū)內(nèi)就動作，在區(qū)外不動作。當(dāng)主保護未動作時，由近后備或遠后備切除故障，使停電面積最小。③可靠性。對電力系統(tǒng)繼電保護的最基本性能要求，即要求保護在應(yīng)動作時，不拒動;保護在不應(yīng)動作時，不誤動。影響可靠性有內(nèi)在的和外在的因素。內(nèi)在的為裝置本身的質(zhì)量，包括元件好壞、結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性、制造工藝水平、內(nèi)外接線簡明觸點多少等;外在的為運行維護水平、安裝調(diào)試是否正確。④靈敏性。繼電保護對設(shè)計規(guī)定的保護范圍內(nèi)發(fā)生故障及異常運行狀態(tài)的反應(yīng)能力。繼電保護的靈敏性一般指在最不利的條件下，保護裝置對故障反應(yīng)能力。

1.4 電力系統(tǒng)繼電保護的意義

1.4.1 繼電保護的必要性

由于電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行直接關(guān)系到各行業(yè)的發(fā)展，所以作為保障電力系統(tǒng)安全的繼電保護必須引起電力企業(yè)的重視。除此以外，考慮到影響電力系統(tǒng)的因素較多且復(fù)雜，很難第一時間對故障原因做出判斷，而繼電保護具備自動化以及選擇判斷性，這一特點便于直接確定故障原因，便于工作人員準(zhǔn)確針對問題進行維修。

1.4.2 繼電保護的重要性

目前我國經(jīng)濟發(fā)展處于中高速發(fā)展，對于電力的消耗需求量也逐步提升，國家對于電力系統(tǒng)供電穩(wěn)定性有了更高的要求，并提出相關(guān)文件來完善電力系統(tǒng)相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施，所以基于此，電力企業(yè)加強電力系統(tǒng)繼電保護是非常重要的。另外，當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，繼電保護系統(tǒng)就起著重要的作用，所以為了保障設(shè)備的安全運行，企業(yè)需加強繼電保護裝置的維護和保養(yǎng)。

2 電力系統(tǒng)繼電保護中常見故障

2.1 設(shè)備元件故障

目前電力資源的應(yīng)用在社會發(fā)展中非常普遍，電力系統(tǒng)在發(fā)電、傳輸、使用的各個環(huán)節(jié)穩(wěn)定性要求也相對變高，故對繼電保護裝置設(shè)備元件的精密性以及準(zhǔn)確性的選擇也是非常重要的。當(dāng)前較為常用的繼電保護裝置都是由電流互感器、二次保護回路、測量元件及執(zhí)行輸出等部分構(gòu)成，當(dāng)這些元件的精密性或者準(zhǔn)確性出現(xiàn)偏差時，繼電保護裝置將可能做出錯誤的判斷，出現(xiàn)誤動，影響電力系統(tǒng)的安穩(wěn)性。另外，由于不同設(shè)備所承載的電流電壓等級不同，需要電力企業(yè)在安裝繼電保護裝置過程中結(jié)合具體的承載標(biāo)準(zhǔn)進行選擇，確保所選設(shè)備與實際相匹配。

2.2 開關(guān)設(shè)備故障

一般來說，當(dāng)繼電保護裝置與電力系統(tǒng)裝置之間存在匹配度不合適的情況時，即可造成繼電保護裝置誤動或拒動故障，影響系統(tǒng)的安全運行。由于開關(guān)設(shè)備有一定的使用期限，隨著使用時間以及運行強度的增加，相關(guān)工作人員需要及時更換開關(guān)設(shè)備或加強開關(guān)的維護保養(yǎng)，保障開關(guān)的正常運行。

2.3 電流互感器出現(xiàn)飽和

隨著對電力需求增加，繼電保護所承載的電流強度也逐步增加。作為繼電保護裝置主要的元件，電流互感器容易出現(xiàn)飽和，出現(xiàn)故障。一般來說，電流互感器出現(xiàn)飽和故障的原因主要有3點：①電流互感器容量較小。當(dāng)電力企業(yè)在選擇互感器時，如果沒有考慮到該設(shè)備的電流，選擇容量較小的互感器時，一旦超過量程范圍時，電流互感器會因為承載不了過大的電流而損壞。②安裝出錯。一般繼電保護裝置在安裝時，相關(guān)人員均會進行調(diào)試來保證設(shè)備的安穩(wěn)運行。但是在安裝電流互感器時，由于工作較為復(fù)雜，所以工作人員容易出現(xiàn)接錯線的失誤，這種失誤會直接造成后續(xù)一系列故障發(fā)生。③電流負荷比例異常。一般當(dāng)繼電保護裝置與電流互感器的電流負荷比例存在異常，就表明設(shè)備出現(xiàn)了電流互感飽和故障影響。

2.4 參數(shù)錯誤、設(shè)備老化故障

考慮到電力系統(tǒng)的復(fù)雜性與變化性，電力企業(yè)在安裝繼電保護裝置時都會注意到定值變化這一問題，但是由于該定值的具體數(shù)據(jù)、裝置的安裝與使用都是人工計算，受人為因素影響較大，例如，相關(guān)人員的專業(yè)知識能力，數(shù)據(jù)計算能力等。這種人為因素會導(dǎo)致繼電保護裝置定值差異較大，無法完美適應(yīng)電力系統(tǒng)的運行。另外，由于不同類型的繼電保護裝置，其質(zhì)量、使用壽命也會不同，但是在使用過程中均會隨著時間流逝而出現(xiàn)老化、破損等狀況，這種情況會直接導(dǎo)致繼電保護裝置定值的起伏變化，不利于繼電保護裝置的準(zhǔn)確運行。

2.5 實際運行故障

由于繼電保護裝置屬于長期運行設(shè)備，所以電力企業(yè)在安裝繼電保護裝置時，除了要考慮其質(zhì)量和功能性以外，還需要考慮其實際運行中受損情況。在實際運行過程中，繼電保護裝置一般受到內(nèi)部因素和外部因素的雙重影響，內(nèi)部因素有長期負荷運轉(zhuǎn)，電網(wǎng)運行溫度等，外部因素有所處環(huán)境區(qū)域，人員維修時間等。如果繼電保護裝置處于強電磁干擾環(huán)境，加之長時間的負荷運轉(zhuǎn)，工作人員長時間才檢測維修，該裝置就極其容易破損，功能性急劇降低，無法長期運行。

3 電力系統(tǒng)繼電保護裝置故障預(yù)防措施

3.1 替換維修處理措施

對繼電保護裝置實施替換維修的方式是當(dāng)前解決繼電保護裝置故障的常見措施。該措施的主要概念是指當(dāng)繼電保護裝置出現(xiàn)故障后，相關(guān)人員通過新舊元件的更替來解決繼電保護裝置元件設(shè)備故障或者元件運行不穩(wěn)故障。這種替換排除故障的方法較為簡單，對于傳統(tǒng)型裝置而言，主要是更換備用元件;對于微機型裝置，主要是通過更換新的設(shè)備插件來確定故障所在。如果采用替換維修方式對故障進行處理后發(fā)現(xiàn)問題消失，電力系統(tǒng)重新恢復(fù)穩(wěn)定運行，則說明該方法有效，如果發(fā)現(xiàn)故障依舊存在，則需要相關(guān)人員進行下一步深入分析直至找出故障所在。

3.2 參照法對比措施

參照法主要是借助參照對象進行問題核查，其主要概念是當(dāng)電力系統(tǒng)繼電保護裝置出現(xiàn)問題后，相關(guān)人員參考正常運行設(shè)備信息與故障設(shè)備進行對比，分析故障所在。該方法使用范圍較廣，例如借助相關(guān)方法避免后續(xù)操作失誤，借助同類型數(shù)據(jù)確定故障范圍等。這種對接式或者定檢式排查有利于迅速明確故障點，節(jié)省排查時間。

3.3 分段法排查措施

分段法排查一般來說用于較為復(fù)雜的情況，因為分段法主要是指將設(shè)備可能出現(xiàn)故障的原因劃分為幾個部分進行分析排查，一步步縮小范圍，最后確定故障。例如當(dāng)繼電保護裝置中的高頻保護裝置出現(xiàn)故障，無法及時發(fā)出故障報警信號時，相關(guān)工作人員就可以依照裝置的通道設(shè)備，將其分段核查檢驗，最后確定故障區(qū)域進行元件替換。

3.4 技術(shù)革新措施

隨著我國經(jīng)濟的進一步發(fā)展，我國各行各業(yè)對于電力系統(tǒng)的運行要求會越來越高，在這種趨勢下，電力企業(yè)需要革新科學(xué)技術(shù)，為該行業(yè)注入新的力量。由于繼電保護系統(tǒng)直接關(guān)系到整個電力系統(tǒng)的安穩(wěn)性，所以電力企業(yè)需要尤其注重該方面的革新。目前來說，繼電保護裝置出現(xiàn)的部分問題只有革新技術(shù)才能最終根除。

3.5 加強安全防范意識

除去上文所提到的常見故障原因以外，部分企業(yè)電力系統(tǒng)繼電保護裝置出現(xiàn)故障的原因還有相關(guān)工作人員的安全操作失誤。為了解決這一問題，企業(yè)需要開展相關(guān)的安全知識培訓(xùn)來保證操作人員能夠清楚意識到安全操作的重要性并且時刻把安全操作牢記于心。除此以外，企業(yè)需要建立相關(guān)的安全制度并保障制度的完善落實，將安全生產(chǎn)原則貫穿于企業(yè)內(nèi)部的日常運行當(dāng)中。

4 結(jié)束語

繼電保護裝置作為保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的主要設(shè)備手段，其對我國電力系統(tǒng)的運行、各行各業(yè)的發(fā)展以及整個社會的穩(wěn)定秩序都會產(chǎn)生重大影響。面對目前我國電力系統(tǒng)繼電保護裝置所出現(xiàn)的設(shè)備元件故障、開關(guān)設(shè)備故障、電流互感器出現(xiàn)飽和、定值變化故障、實際運行故障等問題，電力企業(yè)可以采取本文所提出的替換維修處理措施、參照法對比措施、分段法排查措施以及技術(shù)革新措施、加強安全防范意識來解決出現(xiàn)的問題。隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，電力企業(yè)需要不斷對預(yù)防措施進行深度研究來保障電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

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