電廠繼電保護(hù)常見故障診斷及現(xiàn)場處理措施

晉控電力山西長治發(fā)電有限責(zé)任公司 王智強(qiáng)

在電力傳輸資源的工作中最為主要的保證就是繼電保護(hù)，應(yīng)從技術(shù)層面、管理層面著手進(jìn)行不斷的完善和改進(jìn)，其前提就是以以往的工作模式作為基礎(chǔ)的。自動(dòng)化的繼電保護(hù)工作可有效應(yīng)對(duì)快速增長的用戶需求，提升電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行的效率和質(zhì)量。

各類電力設(shè)備在額定電壓方面的差異較大，因此在開展配電工作時(shí)應(yīng)格外重視調(diào)整電壓，產(chǎn)生不同的電壓波動(dòng)，讓電壓水平能夠更好地應(yīng)對(duì)電力設(shè)備需求。而繼電保護(hù)系統(tǒng)就是可將電壓保護(hù)的相關(guān)操作有效連接的一個(gè)系統(tǒng)。在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，工作狀態(tài)和取得的效果會(huì)被各類受因素所影響，如果系統(tǒng)工作中某一項(xiàng)環(huán)節(jié)存在問題、則系統(tǒng)整體的運(yùn)行就可能出現(xiàn)故障。系統(tǒng)中如果有問題突發(fā)，將可能會(huì)造成電力系統(tǒng)運(yùn)行中的跳閘故障。繼電保護(hù)裝置的作用就在于可在電路事故發(fā)生之前被安裝，并在遇到電路自動(dòng)斷開的情況時(shí)可發(fā)揮適時(shí)的電路保護(hù)作用，盡可能減小因斷電產(chǎn)生而對(duì)電力系統(tǒng)工作造成的損害。

實(shí)際上，要想對(duì)繼電保護(hù)裝置有一個(gè)大致的了解，可將其視作自動(dòng)化開關(guān)。繼電保護(hù)裝置經(jīng)常會(huì)遇到的故障中最常見到的就是跳閘故障，指的是電力系統(tǒng)遭遇突發(fā)故障的自動(dòng)斷電。這種行為本質(zhì)上是對(duì)從電力系統(tǒng)起到保護(hù)作用，但頻繁跳閘也會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)造成一定程度的損壞。為更好保護(hù)電力系統(tǒng)，需在系統(tǒng)構(gòu)建階段加以重視，并事先準(zhǔn)備好繼電保護(hù)裝置，為電路提供整體的保護(hù)，規(guī)避跳閘對(duì)電力系統(tǒng)帶來的潛在風(fēng)險(xiǎn)。

1 繼電保護(hù)的常見故障

干擾。繼電保護(hù)系統(tǒng)中，微機(jī)的保護(hù)能力差是引發(fā)干擾問題的重要原因。繼電器的輸出難以得到保障，且其他通信設(shè)備也在保護(hù)屏呈現(xiàn)時(shí)，繼電保護(hù)系統(tǒng)的正常工作就將受到干擾，導(dǎo)致繼電設(shè)備故障。近年來電廠發(fā)電工作逐漸提升了對(duì)通信設(shè)備的使用頻率，但是在實(shí)際工作過程中很容易出現(xiàn)邏輯元件燒毀、發(fā)出錯(cuò)誤指令，影響繼電保護(hù)設(shè)備的正常工作[1]。

各類外界因素引發(fā)的繼電保護(hù)故障。電力系統(tǒng)運(yùn)行跳閘故障可能是因日常設(shè)備、系統(tǒng)檢查維護(hù)不足引發(fā)的。平時(shí)欠缺了對(duì)繼電保護(hù)設(shè)備的定期維護(hù)，就難以保證保護(hù)系統(tǒng)能長期處于穩(wěn)定工作狀態(tài)，電力故障的出現(xiàn)也就在所難免。系統(tǒng)運(yùn)維人員能力問題：繼電保護(hù)系統(tǒng)的實(shí)際工作質(zhì)量同設(shè)備、系統(tǒng)維護(hù)人員的工作態(tài)度、工作能力有直接關(guān)聯(lián)。例如系統(tǒng)運(yùn)維人員對(duì)安全維護(hù)檢查工作態(tài)度不端、欠缺了工作責(zé)任感、沒有做好檢查維修的本職工作，或是在操作上出現(xiàn)重大失誤，這些問題都會(huì)給系統(tǒng)運(yùn)行造成故障或嚴(yán)重的安全隱患[2]。繼電保護(hù)系統(tǒng)中各組成部件的使用壽命是固定的，若沒有做到及時(shí)更換設(shè)備部件，讓部件的使用時(shí)長超過其本身的使用壽命，那么系統(tǒng)工作效率、安全指數(shù)就會(huì)大大降低，在各類不可抗因素的影響下繼電保護(hù)設(shè)備故障就會(huì)出現(xiàn)。外界自然因素的影響：包括雷雨、大風(fēng)、冰雹等天氣狀況都屬于自然因素的范疇，在這些極端天氣的影響下，繼電保護(hù)設(shè)備可能會(huì)受到損害，突然出現(xiàn)系統(tǒng)故障，不僅會(huì)干預(yù)到電力系統(tǒng)的正常工作，甚至可能給電路周邊社會(huì)生產(chǎn)生活安全造成嚴(yán)重危害[3]。

高頻信號(hào)故障。當(dāng)前投入使用的一些高頻信號(hào)發(fā)射機(jī)，其生產(chǎn)的過程缺失了完善的技術(shù)規(guī)范，這樣的問題就會(huì)導(dǎo)致某些企業(yè)控制生產(chǎn)成本，生產(chǎn)出質(zhì)量差異較大的高頻信號(hào)發(fā)射機(jī)，對(duì)高頻信號(hào)發(fā)射機(jī)故障也較難把握[4]；CT飽和。在繼電保護(hù)設(shè)備處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，如CT出現(xiàn)故障后會(huì)導(dǎo)致通過繼電保護(hù)設(shè)備的電流流動(dòng)加劇，這樣極易導(dǎo)致電力線路短路，造成CT飽和，對(duì)繼電保護(hù)設(shè)備的正常工作相當(dāng)不利；插件的絕緣問題。線路設(shè)置是繼電保護(hù)系統(tǒng)中最易出現(xiàn)問題的位置。因線路及與其連通的插件對(duì)技術(shù)要求較高，對(duì)于靜電現(xiàn)象的預(yù)防能力也較為關(guān)鍵。繼電保護(hù)設(shè)備工作時(shí)間過長的情況下，插件的絕緣性問題可導(dǎo)致漏電發(fā)生，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致短路，繼電保護(hù)設(shè)備整體就都會(huì)出現(xiàn)故障。

2 故障處理方式、故障診斷及實(shí)際應(yīng)用

2.1 故障處理技術(shù)

分析法。繼電保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，如發(fā)現(xiàn)發(fā)生了重合閘問題引發(fā)了放電閉鎖，應(yīng)全面分析輸入量，仔細(xì)排查放電問題的誘發(fā)因素，并在事故的原理分析中尋求更合理的解決辦法。

檢查變化電位。因?yàn)殡娏ο到y(tǒng)的工作過程需依靠二次回路，因此常見的電力系統(tǒng)在電壓、電位等方面都較復(fù)雜。要對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行的定期故障檢查排除，才能在故障真正發(fā)生時(shí)及時(shí)定位并處理。在開關(guān)過程中，當(dāng)指示燈無法正常亮和電路開路時(shí)，借助對(duì)電位變化的監(jiān)測就可快速找到故障位置。

經(jīng)實(shí)驗(yàn)測試，當(dāng)繼電保護(hù)設(shè)備處于正常工作狀態(tài)時(shí)，對(duì)主變保護(hù)的監(jiān)測有重要意義（圖1）。主變保護(hù)出口位置的回路組成部分是節(jié)點(diǎn)KT，出口壓板XB、節(jié)點(diǎn)。設(shè)備運(yùn)行時(shí)，排除萬用表是否正常工作，當(dāng)壓板退出，測量節(jié)點(diǎn)①的對(duì)地電位，判斷這個(gè)對(duì)地電位是否有問題出現(xiàn)；測量節(jié)點(diǎn)②位置，查看出現(xiàn)的點(diǎn)位，正電位代表其處于正常工作狀態(tài)、負(fù)電位表示出現(xiàn)了繼電保護(hù)故障，繼續(xù)檢查下一級(jí)線路。

圖1 主變保護(hù)出口位置回路情況

2.2 故障排除方式

要有效提升對(duì)繼電保護(hù)設(shè)備的故障排查與治理能力。首先應(yīng)做到的是建立全面、完備的檢查制度。檢查制度保障下的工作，將對(duì)繼電保護(hù)工作的穩(wěn)定、高效提供支持。因此電力企業(yè)從檢查管理制度方面進(jìn)行改進(jìn)，可采用加裝防誤裝置的方式，將智能化、信息化技術(shù)融合到對(duì)電力運(yùn)維的管理工作中，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障、提升治理的工作效率。企業(yè)可定期進(jìn)行設(shè)備維護(hù)管理，這樣可及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行存在的安全隱患。平時(shí)工作中企業(yè)可采用信息數(shù)據(jù)庫的形式，對(duì)既往發(fā)現(xiàn)的繼電保護(hù)系統(tǒng)故障隱患進(jìn)行記錄，為之后的故障排查與治理工作提供參考。

提升工作人員排查治理能力。企業(yè)在應(yīng)從基層的工作人員開始，定期開展繼續(xù)教育培訓(xùn)，提升其排查、治理繼電保護(hù)系統(tǒng)故障的能力。在發(fā)生安全故障時(shí)，保證其可熟練使用智能化的故障排查與反饋設(shè)備，并采用正確的方法來排除故障。繼電保護(hù)系統(tǒng)的維護(hù)和檢修，需相關(guān)技術(shù)人員對(duì)發(fā)生過的設(shè)備故障過程、起因、解決方法進(jìn)行完整的收集和記錄?？稍谟涗浀膬?nèi)容中發(fā)現(xiàn)最頻繁發(fā)生故障的位置和原因，在后續(xù)的工作過程中盡量避免再次發(fā)生類似的問題，從而可采取針對(duì)性的改進(jìn)舉措。

從設(shè)備維護(hù)制度方面進(jìn)行改進(jìn)。電力企業(yè)需建立起完善的設(shè)備維護(hù)制度，在實(shí)際工作中應(yīng)用先進(jìn)的檢測評(píng)價(jià)機(jī)制來全方位、全視角的把控繼電保護(hù)系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，便于隨時(shí)調(diào)整電力設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。具體的設(shè)備維護(hù)管理方式包括安全檢測、運(yùn)作流程流檢測評(píng)價(jià)等。電力企業(yè)還可在平時(shí)的工作中做好設(shè)備運(yùn)行的應(yīng)急準(zhǔn)備工作。企業(yè)嚴(yán)格按照相關(guān)部門制定的安全生產(chǎn)制度，積極組織開展設(shè)備事故演習(xí)，在演習(xí)活動(dòng)中可提升工作人員的責(zé)任意識(shí)、安全意識(shí)。在真正發(fā)生設(shè)備運(yùn)行故障時(shí)，讓工作人員可由足夠高的應(yīng)變能力快速處理故障問題。

2.3 故障診斷及實(shí)際應(yīng)用

轉(zhuǎn)子接地故障。具體表現(xiàn)為：有時(shí)觀察到電廠設(shè)備在正常運(yùn)轉(zhuǎn)中，但轉(zhuǎn)子接地卻發(fā)出警報(bào)。這種情況就可能表示接地保護(hù)環(huán)節(jié)有漏洞出現(xiàn)，應(yīng)對(duì)轉(zhuǎn)子同地面間的絕緣水平進(jìn)行測定。處理轉(zhuǎn)子接地故障的過程，全程都需要專業(yè)工作人員操作進(jìn)行：首先明確接地位置，機(jī)組人員可選用電橋法的方式對(duì)轉(zhuǎn)子回路進(jìn)行核查。第一步就是要明確磁極的軟銅片有沒有出現(xiàn)開焊的問題。檢查的過程應(yīng)在確保機(jī)組停止運(yùn)行之后再繼續(xù)，細(xì)致核查磁極蓋版內(nèi)的構(gòu)成、工作情況；第二步是要判斷繼電保護(hù)的工作狀態(tài)是否正常。在離心力作用的影響下，銅片與轉(zhuǎn)子接地部分出現(xiàn)分離問題的概率較高，如這兩部分之間結(jié)合程度較低，就可能引發(fā)電子接地故障；最后一步要核實(shí)轉(zhuǎn)子磁極的外接狀況。如果發(fā)現(xiàn)連接松動(dòng)應(yīng)盡快處理，以免陰影響電廠機(jī)組正常運(yùn)行。

發(fā)電機(jī)軸電路故障。發(fā)電機(jī)質(zhì)量會(huì)受到生產(chǎn)廠家生產(chǎn)因素的影響，因此為了確保不同質(zhì)量的發(fā)電機(jī)設(shè)備都能良好地工作，需要按時(shí)修檢發(fā)電機(jī)，及時(shí)處理電路故障，防止跳閘、驟停。發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的磁場會(huì)在大軸兩端產(chǎn)生感應(yīng)電壓，在接地保護(hù)的正常工作狀態(tài)下，能夠保證絕緣狀態(tài)。但是如果上導(dǎo)軸承容易遭受破壞、從而產(chǎn)生漏電，所以可在大軸上適當(dāng)布置電流CT，保護(hù)對(duì)軸電流。

3 未來繼電保護(hù)的自動(dòng)化發(fā)展

自動(dòng)化的繼電保護(hù)工作技術(shù)研究進(jìn)展，在一定程度上依賴于創(chuàng)新性技術(shù)。針對(duì)技術(shù)和設(shè)備的這一發(fā)展特征，應(yīng)從企業(yè)現(xiàn)階段的發(fā)展進(jìn)度出發(fā)，對(duì)未來發(fā)展方向制定明晰的規(guī)劃，特別是在繼電保護(hù)中應(yīng)用的技術(shù)層面更應(yīng)做好規(guī)劃，充分考慮多方面影響因素。只有這樣，才能讓電力系統(tǒng)中繼電保護(hù)的自動(dòng)化工作的水平得到提升，更貼近電力企業(yè)發(fā)展需求。研發(fā)出的任何一項(xiàng)新技術(shù)，都需要前期設(shè)備提供出詳盡的數(shù)據(jù)資料，也需要工作人員分析這些資料。在技術(shù)研發(fā)的過程中，數(shù)據(jù)記錄和管理工作可為繼電保護(hù)自動(dòng)化的研究提供科學(xué)化的管理保障。電力企業(yè)應(yīng)將技術(shù)應(yīng)用的調(diào)查結(jié)果作為后續(xù)工作的有效參考，并在技術(shù)和管理方面改進(jìn)繼電保護(hù)技術(shù)應(yīng)用的問題。

強(qiáng)化對(duì)自動(dòng)化裝置的管理。對(duì)繼電保護(hù)系統(tǒng)中的硬、軟件，開展高質(zhì)量的管理工作，將有助于促進(jìn)繼電保護(hù)中自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展。一方面應(yīng)加大經(jīng)費(fèi)投入，及時(shí)維修、更換老舊的裝置。合理投入維修經(jīng)費(fèi)，可借助網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)來監(jiān)測自動(dòng)化裝置的工作能力，及時(shí)發(fā)現(xiàn)裝置出現(xiàn)的問題，有利于提升裝置在自動(dòng)化控制技術(shù)下的反應(yīng)速度。

擴(kuò)大自動(dòng)化技術(shù)在繼電保護(hù)中的適用范圍。繼電保護(hù)所用到的自動(dòng)化設(shè)備，可能缺少足夠大的適用范圍。在某些特殊的工作環(huán)境之下，自動(dòng)化設(shè)備的運(yùn)行可能會(huì)受到干擾影響，導(dǎo)致它的工作質(zhì)量下降。由此看來，為了在今后的工作中繼續(xù)推進(jìn)繼電保護(hù)自動(dòng)化的發(fā)展，應(yīng)提升考慮因素的全面性，將設(shè)備工作所處環(huán)境納入考慮的范疇中，選擇對(duì)環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)的設(shè)備，這樣有利于提升自動(dòng)化繼電保護(hù)工作的穩(wěn)定性。

智能終端間隔合并單元的管理。智能變電站在工作過程中，智能終端可起到控制跳合閘狀態(tài)的作用。如果智能終端的工作狀態(tài)異常，其所控制的所有設(shè)備都會(huì)出現(xiàn)跳合閘失控的問題，將對(duì)變電站工作的正常開展造成負(fù)面影響。在對(duì)智能終端工作進(jìn)行管理時(shí)，如果智能終端出現(xiàn)故障，應(yīng)立即退出終端出口板，快速、準(zhǔn)確地分析發(fā)生故障的原因、故障位置，保證安全隱患被完全消除。

4 結(jié)語

繼電保護(hù)可為電力系統(tǒng)提供合理的保護(hù)，將斷電產(chǎn)生的危害控制在最小的范圍之內(nèi)。而繼電系統(tǒng)如果發(fā)生故障，將失去對(duì)電廠的安全穩(wěn)定運(yùn)行保障作用。一旦發(fā)生率繼電設(shè)備故障，電力系統(tǒng)中的設(shè)備、線路將會(huì)受到比較明顯的損害，需要電廠的維護(hù)檢修人員提升職業(yè)技術(shù)水平，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并判斷出繼電保護(hù)裝置發(fā)生的故障類型、發(fā)生位置，快速開展現(xiàn)場處理工作，嚴(yán)格按照規(guī)范進(jìn)行維修操作，并在維修結(jié)束后認(rèn)真總結(jié)故障問題誘發(fā)因素，針對(duì)設(shè)備質(zhì)量入手，從故障問題根本開展工作。

上文匯總了常見繼電保護(hù)故障原因、故障處理措施，最后為將來繼電保護(hù)的自動(dòng)化應(yīng)用提供了發(fā)展建議。讓電廠為繼電保護(hù)設(shè)備的穩(wěn)定、可靠、安全運(yùn)行制定出更完備檢修制度，堅(jiān)持理論實(shí)踐的辯證統(tǒng)一，提升電廠的實(shí)際工作能力。