電力系統(tǒng)繼電保護(hù)故障分析與排查技巧探究

壽凱勇

（中國(guó)集團(tuán)有限公司上海鐵路局杭州供電段，浙江 杭州 310000）

繼電保護(hù)裝置一旦出現(xiàn)故障就不能觸發(fā)跳閘，這種情況會(huì)嚴(yán)重危害高鐵牽引變電所電氣設(shè)備的安全運(yùn)行。一旦發(fā)生短路或者絕緣失效的情況，突然增加的電流會(huì)直接損害電氣設(shè)備中其他電氣元器件的安全性并降低這些元件的使用壽命。研究排查繼電保護(hù)裝置的技巧和方法對(duì)預(yù)防此類問(wèn)題具有重要的意義。

一、繼電保護(hù)概述

高鐵在運(yùn)行過(guò)程中要依靠牽引變電所來(lái)提供穩(wěn)定的牽引電流，而變電所在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)因?yàn)榻^緣失效、外物入侵等原因而產(chǎn)生異?，F(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)會(huì)產(chǎn)生可引發(fā)安全事故的故障。當(dāng)變電所中的電器元件出現(xiàn)異常或故障時(shí)，可由繼電保護(hù)裝置發(fā)出報(bào)警信號(hào)，或者直接動(dòng)作于斷路器，使其跳閘，進(jìn)而起到保護(hù)變電所電氣設(shè)備的功能[1]。其主要作用可概括為兩個(gè)方面：1.在出現(xiàn)故障時(shí)對(duì)變電所電力系統(tǒng)及其電氣設(shè)備形成保護(hù)作用。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，繼電保護(hù)器可向斷路器發(fā)出斷路的指令，然后觸發(fā)跳閘，這樣就能切斷受保護(hù)元件的電源，避免其損壞。2.電力系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中要對(duì)各種關(guān)鍵元器件的運(yùn)行狀態(tài)形成有效的監(jiān)控，當(dāng)其出現(xiàn)異常情況時(shí)可借助對(duì)應(yīng)的監(jiān)控裝置發(fā)出警告信號(hào)。

二、常見(jiàn)故障及排查手段

1.常見(jiàn)故障類型

繼電保護(hù)裝置的常見(jiàn)故障具有多種類型，具體可參考表1。以下就其中比較常見(jiàn)的幾種故障類型加以分析。

表1 繼電保護(hù)常見(jiàn)故障類型匯總

第一，定值問(wèn)題。1.1整定計(jì)算錯(cuò)誤。部分元器件參數(shù)的標(biāo)稱值與其實(shí)際值存在一定的差距，以其標(biāo)稱值為基礎(chǔ)所計(jì)算出來(lái)的整定值也會(huì)受到很大的影響，甚至是錯(cuò)誤的。1.2設(shè)備整定錯(cuò)誤。技術(shù)人員在整定設(shè)備的過(guò)程中難免會(huì)出現(xiàn)看錯(cuò)數(shù)值或者看錯(cuò)指針位置之類的情況，其最終的整定值會(huì)因此而出錯(cuò)。1.3定值自動(dòng)漂移。繼電保護(hù)裝置的元器件受溫度、老化、損壞等因素的影響而造成其定值發(fā)生自動(dòng)漂移。第二，評(píng)價(jià)繼電保護(hù)可靠的主要指標(biāo)是其在出現(xiàn)異常和故障時(shí)不會(huì)出現(xiàn)拒動(dòng)的情況，同時(shí)在正常操作和運(yùn)行時(shí)不會(huì)出現(xiàn)誤動(dòng)。但是繼電保護(hù)裝置的接線一旦出現(xiàn)錯(cuò)誤，就容易造成其出現(xiàn)拒動(dòng)或者誤動(dòng)的問(wèn)題。第三，工作電源異常。繼電保護(hù)裝置的逆變穩(wěn)壓電源、電池浮沖的供電電源、UPS供電電源等在運(yùn)行過(guò)程中也可能產(chǎn)生異常情況，如逆變穩(wěn)壓電源的輸出功率不足時(shí)會(huì)影響到繼電保護(hù)裝置的邏輯配合以及邏輯判斷。

2.排查手段

2.1 分段排查。繼電保護(hù)裝置在規(guī)格、等級(jí)方面存在差異，在具體應(yīng)用中一般按照等級(jí)不同而產(chǎn)生一定的工作順序。因此，在排查繼電保護(hù)的故障時(shí)可根據(jù)變電所呈現(xiàn)出來(lái)的故障形態(tài)，分析與之關(guān)聯(lián)的繼電保護(hù)裝置，根據(jù)其發(fā)揮作用的優(yōu)先級(jí)來(lái)開(kāi)展分段排查[2]。例如，當(dāng)高頻保護(hù)收發(fā)機(jī)發(fā)生故障時(shí)，可優(yōu)先檢測(cè)收發(fā)機(jī)本身是否存在故障情況，如果排除了收發(fā)機(jī)故障，再去考慮與之相關(guān)聯(lián)的其他電氣裝置。通過(guò)這種方法就能比較系統(tǒng)全面地定位出潛在的故障點(diǎn)位。

2.2 短接斷開(kāi)法。繼電保護(hù)裝置會(huì)因?yàn)榫€路連接錯(cuò)誤或者元器件失效等因素，而出現(xiàn)誤動(dòng)和拒動(dòng)的問(wèn)題。在排查其接線上的故障時(shí)可采用短接斷開(kāi)的方法。故障排查人員可按照一定的順序?qū)φ麄€(gè)線路中的局部位置逐個(gè)實(shí)現(xiàn)短接或者斷開(kāi)，然后根據(jù)操作結(jié)果來(lái)判斷短接部位或者斷開(kāi)部位是否存在故障，這種排查技巧能夠快速地縮小故障范圍，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)最終的故障定位。采用斷開(kāi)法來(lái)檢測(cè)原本不該閉合而實(shí)際閉合的接點(diǎn)，采用短路法來(lái)檢測(cè)原本應(yīng)該閉合而實(shí)際沒(méi)有閉合的接點(diǎn)。

2.3 帶電負(fù)荷法。在新建或者改造變電站的高壓互感器柜（PT）時(shí)通常要對(duì)其開(kāi)展極性檢查和二次核相，但是在現(xiàn)場(chǎng)檢查和操作的過(guò)程中，容易出現(xiàn)接線錯(cuò)誤的問(wèn)題。在這種情況下可利用帶電負(fù)荷法來(lái)檢查繼電保護(hù)裝置是否存在故障，這一環(huán)節(jié)非常關(guān)鍵，對(duì)查找繼電保護(hù)裝置的交流回路缺陷具有很好的應(yīng)用。在具體操作時(shí)要注意兩點(diǎn)，其一是找到正確的參考對(duì)象。其二是明確斷路器潮流的走向。

2.4 替代法。有時(shí)候繼電保護(hù)裝置回路中的部分元器件出現(xiàn)了故障，但是從外觀上看卻難以發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，技術(shù)人員可利用短接法、短路法或者測(cè)量法等先去大致確定發(fā)生故障的局部位置，然后再使用替代法去檢查那些存有疑慮的插件或者元器件，使用相同型號(hào)的正常組件代替可能存在問(wèn)題的組件，如果故障消除，則證明判斷正確。這種方法一般用于排查微機(jī)保護(hù)裝置故障和單元繼電器故障。

結(jié)語(yǔ)

安裝和操作不當(dāng)、電流互感飽和、變電所電氣設(shè)備短路等都可能造成繼電保護(hù)裝置出現(xiàn)故障，這一情況會(huì)嚴(yán)重危害高鐵牽引變電所電氣設(shè)備的安全運(yùn)行。在排查這繼電保護(hù)裝置的故障時(shí)可采用分段排查、替代法、帶電負(fù)荷法以及短接斷開(kāi)法等多種技巧。