電力系統(tǒng)電氣二次回路的常見故障及防范

楊麗萍

國網(wǎng)延安供電公司 陜西 延安 716000

引言

繼電保護(hù)是供電網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵部件之一。如果出現(xiàn)故障，不僅會(huì)損壞用電設(shè)備，還會(huì)在很大程度上還將阻礙電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行，給供電企業(yè)帶來沉重的經(jīng)濟(jì)損失。所以，對(duì)二次回路上的典型故障和繼電保護(hù)裝置進(jìn)行了深度分析和探索，并選擇適當(dāng)?shù)奶幚矸椒?。只有?duì)繼電保護(hù)二次回路中潛在的隱患進(jìn)行排查與預(yù)防，以確保電力設(shè)備的安全。然而，由于外界環(huán)境對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行提出了嚴(yán)格的要求，無形中增加了二次回路隱患的排查難度，繼電保護(hù)也沒有辦法發(fā)揮出自身的作用。

1 電氣二次回路概述

電力系統(tǒng)在日常運(yùn)行中，電氣二次回路扮演著十分關(guān)鍵的角色，能夠較好地維護(hù)系統(tǒng)自身的運(yùn)行安全。根據(jù)電源二次回路具備的使用功能，我們將其分為信號(hào)、測(cè)量以及保護(hù)等不同的類型。系統(tǒng)運(yùn)行中，有關(guān)人員應(yīng)及時(shí)檢查和修復(fù)二次回路上的故障，結(jié)合運(yùn)行特點(diǎn)和工作原理來分析潛在的故障原因，并采取相應(yīng)措施預(yù)防故障，提高二次回路整體的運(yùn)營(yíng)效率，將故障發(fā)生率下降至最低[1]。二次回路上的故障?？赡芷茐碾娏ιa(chǎn)的運(yùn)行。如某變電所中的二次回路接線出現(xiàn)錯(cuò)誤，當(dāng)變壓器的負(fù)荷大或是出現(xiàn)穿越性相間短路，引起誤跳閘。如果保護(hù)接線出現(xiàn)錯(cuò)誤，一旦系統(tǒng)遇到故障，該跳閘的不跳閘，那些不該跳閘的卻意外跳了閘，從而損壞設(shè)備，導(dǎo)致整個(gè)電力系統(tǒng)瀕臨瓦解。如果測(cè)量回路真的出現(xiàn)問題，少收或是多收用戶電費(fèi)，也無法判斷電能質(zhì)量究竟合格與否。所以，盡管二次回路并不是主體，但在確保電力安全的基礎(chǔ)上，為用戶提供優(yōu)質(zhì)的電能等擔(dān)任著關(guān)鍵的作用。

2 電力系統(tǒng)電氣二次回路常見故障及原因分析

2.1 二級(jí)短路故障

在電壓互感器中，二次短路是一種較為普遍的電路故障。該故障的發(fā)生將導(dǎo)致許多問題，如保險(xiǎn)絲直接損壞和保護(hù)裝置斷開。在二次回路運(yùn)行中，時(shí)常會(huì)碰到電纜芯線故障，如斷線、接觸不良，這就會(huì)影響保護(hù)裝置的運(yùn)行。如果電壓回路中途被斷開，則表示難以發(fā)出故障提示信號(hào)，這就加大了故障排除的困難。

2.2 側(cè)開路故障中學(xué)

在電流互感器，二次側(cè)開關(guān)是一種典型的二次電路故障，困難導(dǎo)致許多接地問題。一般，若是在二次回路上出現(xiàn)了二次側(cè)開路故障，此時(shí)檢測(cè)電路上的儀表值也將返回到0，儀表指示陷入異常，有時(shí)甚至不顯示。這是由于，接觸不良導(dǎo)致了電路板開路。倘若電路儀表無法正常的顯示，電流互感器發(fā)出了一種振動(dòng)和不均勻的噪音，或有較為嚴(yán)重的煙霧、發(fā)熱，則可能導(dǎo)致安全事故。

2.3 繼電保護(hù)故障分析

針對(duì)斷路器，倘若控制電源陷入故障且無法操作。通常，這意味著繼電器沒有辦法控制電源。這種情況下，自動(dòng)控制系統(tǒng)也將立即發(fā)出一種故障信號(hào)。另外，造成斷路器故障可能有多個(gè)不同的原因，如電源開關(guān)誤觸、電源線接觸不良或是回路跳閘。因此，斷路器難以在最快時(shí)間里發(fā)出控制回路已經(jīng)斷開的信號(hào)，也難以閉合或是跳閘。除上述外，如果保險(xiǎn)絲意外地?zé)龜啵祥l機(jī)械同樣也會(huì)出現(xiàn)故障，其閉合功能將受到嚴(yán)重的影響。

3 電氣二次回路的故障分析方法

3.1 電位測(cè)定法

電力系統(tǒng)內(nèi)分布著很多類型不一的電子元件，需要花費(fèi)很長(zhǎng)的時(shí)間和精力逐一進(jìn)行檢查。為了緩解這一問題，需要選擇其他措施來查找其中的故障電子元件。借助輔助設(shè)備來測(cè)量二次回路上各部分的具體點(diǎn)位。一旦碰到異常情況，表明該部件中的電子部件已有異常。

3.2 替代法

通常，在電氣二次回路已出現(xiàn)電子元件故障的情況下，大多需選擇替換法。電力系統(tǒng)在行業(yè)中的推廣，使各大廠家對(duì)電子元器件以及設(shè)備的需求也得到了逐步增加。然而，就電子元器件而言，其故障排除工作通常都是比較煩瑣的。所以，應(yīng)以另一種方式進(jìn)行處理。及時(shí)拆解并排除經(jīng)常性導(dǎo)致故障的部分電子部件，找到故障的具體位置后，還需選擇型號(hào)或是性能一致的部件加以更換。然而，該種替換方法的關(guān)鍵在于排查電子元器件，這項(xiàng)工作的耗時(shí)有些長(zhǎng)。

4 故障處理措施

4.1 電壓互感器二次回路及其處理

根據(jù)微機(jī)繼電保護(hù)的運(yùn)行原理，在二次回路真正已經(jīng)遇到了斷線故障信號(hào)后，其斷線閉鎖保護(hù)程序此時(shí)也會(huì)馬上啟動(dòng)，這么做的目的是為了防止保護(hù)裝置被迫地陷入誤動(dòng)，以確保電網(wǎng)的科學(xué)性。同時(shí)，當(dāng)互感器二次回路設(shè)置斷開保護(hù)時(shí)，應(yīng)滿足下列兩個(gè)相關(guān)要求：第一，在二次回路檢測(cè)出斷開故障（包括一、二相和三相斷開）時(shí)，應(yīng)相應(yīng)開啟閉鎖保護(hù)，防止出現(xiàn)保護(hù)誤操作。第二，一次系統(tǒng)在發(fā)生短路故障的情況下不允有閉鎖誤動(dòng)的行為，防止陷入誤閉鎖狀態(tài)。根據(jù)電壓互感器二次回路斷開閉鎖保護(hù)及其采取的響應(yīng)措施，在二次回路斷線并發(fā)出了指示信息后，各保護(hù)裝置也應(yīng)做出以下保護(hù)響應(yīng)。

4.1.1 主保護(hù)[2]。當(dāng)二次回路斷線并進(jìn)入閉鎖保護(hù)時(shí)，先要開啟它的主保護(hù)功能，陸續(xù)退出先導(dǎo)零序方向以及縱聯(lián)距離保護(hù)。第二，保留工頻變化量距離保護(hù)。不過，其制動(dòng)電壓需要適當(dāng)?shù)赜枰栽黾樱蛊淠軌蚝碗妷夯ジ衅髟O(shè)定的二次額定電壓基本一致。利用該主保護(hù)功能，可以避免其他各種誤操作保護(hù)問題，確保電網(wǎng)在正向近故障的情況下仍發(fā)揮出自身的安全保護(hù)功能。這其中，保留工頻變化量距離保護(hù)，僅需增加它的制動(dòng)電壓，不僅可以避免斷線情況下的誤動(dòng)保護(hù)，同時(shí)還可以確保線路在短路情況下的正常工作，對(duì)電網(wǎng)電路提供有力的保護(hù)。

4.1.2 后備保護(hù)。除前述提及的主保護(hù)外，在檢測(cè)到斷線信號(hào)后，距離、短延時(shí)零序電流保護(hù)隨即也會(huì)退出保護(hù)。只不過，不論帶方向還是不帶方向的和長(zhǎng)延時(shí)零序電流保護(hù)，它們均會(huì)陷入保護(hù)狀態(tài)，僅僅消除了方向控制的某種特性。

4.1.3 重合閘。如果二次回路出現(xiàn)了斷線，重合閘也會(huì)開始放電，也就是退出保護(hù)。一般情況下，重合閘保護(hù)投入運(yùn)行時(shí)，裝置能夠保持以下狀態(tài)：當(dāng)重合閘以一種綜重的形式得到投入運(yùn)行，并進(jìn)行同步或無電壓檢測(cè)時(shí)，應(yīng)檢測(cè)合閘處的電壓大小。假設(shè)電壓值小于0.85V且延時(shí)時(shí)間為10s，則要將二次回路斷線故障及時(shí)地反饋出去，并對(duì)裝置做好閉鎖保護(hù)。

4.1.4 自動(dòng)投入的保護(hù)。在電壓互感器二次回路出現(xiàn)了斷線故障后，相電流和零序過流保護(hù)也會(huì)隨即投入自動(dòng)運(yùn)行。這兩種保護(hù)模式的應(yīng)用在很大程度上彌補(bǔ)了早期退出的部分保護(hù)。投入保護(hù)包括電流、時(shí)間整定，需結(jié)合實(shí)際情況在定單表中分別予以設(shè)置。從以上投入和退出保護(hù)對(duì)二次回路斷線故障做出的響應(yīng)來看，當(dāng)處于近故障狀態(tài)時(shí)，可利用工頻變化量距離和工頻變化量方向保護(hù)來講故障予以快速切斷，保證電網(wǎng)的運(yùn)行安全。當(dāng)出現(xiàn)遠(yuǎn)程故障狀態(tài)時(shí)，只能依靠長(zhǎng)延時(shí)零序以及電流過流保護(hù)才能及時(shí)地切斷故障。保護(hù)運(yùn)行情況下，電流差動(dòng)保護(hù)可作為全線保護(hù)速動(dòng)的最可靠方式。

4.2 電流互感器二次回路及其處理

在電力系統(tǒng)運(yùn)行中，如果電流互感器碰到二次回路問題，維修人員需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況做出故障原因方面的全面調(diào)查，并確定是否對(duì)保護(hù)設(shè)備產(chǎn)生影響，然后對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的情況進(jìn)行詳細(xì)的梳理和總結(jié)，并移交給調(diào)度站。同時(shí)，還需要采取恰當(dāng)?shù)拇胧﹣斫档投位芈飞狭鬟^的電壓。在電流互感器碰到了嚴(yán)重的問題時(shí)，只有在負(fù)載轉(zhuǎn)移后才能徹底切斷電源，保證維修技術(shù)人員的健康和生命安全。檢修時(shí)，應(yīng)按有關(guān)規(guī)定進(jìn)行工作，用萬用表直接測(cè)量?jī)蓚?cè)ABC相和n相的直流電阻。維護(hù)人員需要根據(jù)國家頒布的相關(guān)規(guī)章制度，切實(shí)運(yùn)用反事故措施，在一定程度上提高電力系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量。在對(duì)保護(hù)裝置二次回路進(jìn)行校正的過程中，必須改變寄生回路的現(xiàn)狀，并采取合適的措施來取消其中的無用線路。

4.3 繼電、控制電路及其處理辦法

在處理繼電和控制電路中潛在的故障時(shí)，必須引入動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的方法，對(duì)電路上的故障信息進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，同時(shí)將故障信號(hào)傳輸?shù)娇刂浦行?。例如，?dāng)一方的繼電和控制電路出現(xiàn)了接觸不良、異常觸電時(shí)，在監(jiān)控過程中將斷線信號(hào)及時(shí)地傳輸至控制中心。該情況下，二次電路中很少會(huì)出現(xiàn)閉合、跳閘現(xiàn)象。另外，監(jiān)控措施還涵蓋了監(jiān)控熔斷器或是開關(guān)等所致的問題。該過程中，可以詳細(xì)觀察到合閘操作不規(guī)范的情況。綜合分析控制電路中存在的問題，避免再次接觸不良和誤接。電氣二次回路中，需要安裝與繼電器要求相符的保護(hù)功能，保護(hù)繼電器的電氣閉鎖，避免損壞斷路器的結(jié)構(gòu)，降低斷路器的故障次數(shù)。在電氣二次回路上，還需要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)現(xiàn)有故障，但沒有發(fā)出報(bào)警信號(hào)的這種情況。處理故障時(shí)，還可選擇點(diǎn)檢測(cè)技術(shù)，確保二次電路結(jié)構(gòu)的完整性。同時(shí)，第二電路結(jié)構(gòu)能保持良好的運(yùn)行狀態(tài)，避免繼電保護(hù)中再次出現(xiàn)開路故障。

5 繼電保護(hù)高山修護(hù)方法

在電力系統(tǒng)運(yùn)行期間，應(yīng)該對(duì)繼電保護(hù)二次回路進(jìn)行必要的檢修和維護(hù)，以防止由于二次回路故障造成的電力系統(tǒng)故障，甚至是癱瘓。

5.1 負(fù)載方面

在實(shí)際運(yùn)行中，繼電保護(hù)二次回路需要相應(yīng)地控制電流互感器負(fù)荷。一般來說，在運(yùn)行期間需要減少電流互感器流過的勵(lì)磁電流，以保證電路的安全運(yùn)行。如果要降低繼電保護(hù)二次回路上的負(fù)載，應(yīng)優(yōu)先選擇弱電方式來對(duì)電流互感器進(jìn)行控制，以減小電纜中的電阻[3]。除上述外，我們需要查驗(yàn)電流互感器中的電流并做好繼電保護(hù)，評(píng)估它的工作性能和情況。

5.2 電流方面

對(duì)繼電保護(hù)而言，其差別保護(hù)很多時(shí)候與電流互感器密切掛鉤。在差動(dòng)保護(hù)裝置安裝和建造時(shí)，我們必須注意這項(xiàng)工作。對(duì)電流互感器進(jìn)行安裝時(shí)，相關(guān)人員也應(yīng)做好這方面的科學(xué)選型。在不少條件下，D級(jí)電流互感器被認(rèn)為是最普遍的差別保護(hù)。在安裝、工作甚至是使用期間，電流在穩(wěn)態(tài)短路電流中也會(huì)逐步地升高，并接近于峰值。該情況下，相關(guān)人員應(yīng)當(dāng)要將二次負(fù)載整定值控制在一種合理的范圍內(nèi)，避免再次遇到其他更惡劣的故障問題。

5.3 質(zhì)量方面

對(duì)二次回路系統(tǒng)而言，其最大的特點(diǎn)在于全面性和多樣性。假設(shè)系統(tǒng)本身已有設(shè)備性能或是質(zhì)量方面的問題，對(duì)二次回路的功能也會(huì)有很大影響。所以，對(duì)變壓器設(shè)備進(jìn)行選購時(shí)，有必要考慮二次回路上選用的保護(hù)方式，保證可靠性。目前，中國電子設(shè)備市場(chǎng)上有多種電流互感器產(chǎn)品。若不能結(jié)合實(shí)際情況來選用恰當(dāng)?shù)碾娏骰ジ衅?，則其作用很難發(fā)揮出來。如果電流偏大，又處于差動(dòng)保護(hù)狀態(tài)，應(yīng)考慮氣隙較小的電流互感器。與大氣隙電流互感器相比，小氣隙電流互感器的鐵芯剩磁可以延長(zhǎng)電流互感器自身的飽和時(shí)間，優(yōu)化差動(dòng)保護(hù)裝置自身的性能。另外，小氣隙互感器，其勵(lì)磁電流相對(duì)也會(huì)較小，可以較好地控制失衡電流。

5.4 保護(hù)方面

二次回路的運(yùn)行要有穩(wěn)定的電流差動(dòng)保護(hù)。該過程中，實(shí)操難度很大，傳統(tǒng)的差動(dòng)保護(hù)有必要進(jìn)行優(yōu)化改造。差動(dòng)保護(hù)有多種不同的形式，普遍的形式為比率差動(dòng)保護(hù)，這也是差動(dòng)保護(hù)使用最廣泛和普遍的形式。檢修二次回路時(shí)，該形式可以充分發(fā)揮作用，準(zhǔn)確判斷二次回路維修中的故障問題。

6 結(jié)束語

根據(jù)以上研究，可以看出電氣二次回路的異常預(yù)防在電力設(shè)備中可以發(fā)揮很大的作用。為了保證電力設(shè)備能夠穩(wěn)定、連續(xù)地生產(chǎn)和傳輸電能，必須保證多臺(tái)設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行，以便在電力設(shè)備出現(xiàn)異常情況時(shí)能夠快速進(jìn)行應(yīng)急響應(yīng)，降低電力設(shè)備的故障率。