電力系統(tǒng)繼電保護常見故障與對策研究

國網銀川供電公司二次檢修中心 王紹先

電網建設一直以來都是我國的重中之重，是保障各地區(qū)人民正常生產生活的關鍵。為保障電力系統(tǒng)可提供穩(wěn)定用電服務，電力公司采取一系列應對措施，而繼電保護就是保障電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行的重要構成。當電力系統(tǒng)出現(xiàn)運行故障時繼電保護裝置就會自動斷開，使存在故障的線路停止工作，以保障其他線路正常運行，這樣可有效避免出現(xiàn)大面積停電問題，電力系統(tǒng)運行故障所帶來的影響控制到最低，以方便電力系統(tǒng)維修人員可及時找出系統(tǒng)運行故障，采取有效故障應對措施。在實際當中，電力系統(tǒng)常常因為多方面因素而出現(xiàn)多種問題，這也進一步凸顯了繼電保護的重要作用。

1 繼電保護相關概述

電力系統(tǒng)運行穩(wěn)定性比較差，其運行很容易受到不同原因而引發(fā)的故障問題，導致系統(tǒng)無法正常運轉。一旦電力系統(tǒng)出現(xiàn)運行故障就會觸發(fā)系統(tǒng)運行故障警報，保護裝置就會將存在故障的線路進行切斷，以避免故障進一步擴大，繼電保護就是負責切除或隔離故障線路的那一部分。

要想保證電力系統(tǒng)可做到穩(wěn)定運行，最關鍵還是在于及時找出影響其運行的因素、排除系統(tǒng)運行故障，使電力系統(tǒng)可處于穩(wěn)定運行環(huán)境[1]。電力系統(tǒng)最重要的就是要做好變壓器、輸電線路及發(fā)電機等裝置保護工作，這些作為電力系統(tǒng)運行的重要元件，如沒有對其進行妥善保護就會引發(fā)電力系統(tǒng)出現(xiàn)嚴重故障。所以，在實際當中就會借助有觸點的繼電器來保護電力系統(tǒng)及其元件，以保障電力系統(tǒng)實現(xiàn)穩(wěn)定運行，這種保護電力系統(tǒng)運行的方式也稱為繼電保護。繼電保護裝置可在電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障后的第一時間快速切除系統(tǒng)故障位置并發(fā)出警報，提醒相關人員及時根據(jù)警報來查找故障源并采取針對性應對措施，以避免故障進一步擴大，造成更為嚴重的損失。

繼電保護要想有效保護電力系統(tǒng)和其元件的正常運行就應當滿足兩個條件：一是繼電保護裝置可準確識別電力系統(tǒng)或元件是處于正常運行狀態(tài)，還是出現(xiàn)了運行故障；二是在繼電保護啟動后，其是對區(qū)域內進行保護還是對區(qū)域外進行保護。這兩個條件得到滿足后，繼電保護裝置才可更好保障電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行。當電力系統(tǒng)出現(xiàn)運行故障后，繼電保護裝置會利用故障出現(xiàn)時所發(fā)生的電氣量變化而出發(fā)保護功能。

2 電力系統(tǒng)繼電保護的重要作用及常見故障類型

2.1 電力系統(tǒng)繼電保護的作用

2.1.1 自動報警

當繼電保護裝置識別到保護區(qū)域內出現(xiàn)電氣量數(shù)值出現(xiàn)異常變化時，可自動捕獲所在區(qū)域并觸發(fā)相應區(qū)域的故障報警信號。電力系統(tǒng)維修人員可根據(jù)不同故障報警信號來快速鎖定故障發(fā)生位置并及時進行搶修，提升電力系統(tǒng)故障維修效率。

2.1.2 自動切斷

將計算機技術與信息技術融入到繼電保護裝置當中，使繼電保護裝置可在發(fā)生故障后自動報警，并根據(jù)具體故障類型來自動切除存在故障的線路，這樣可有效避免運行線路故障進一步擴大，減少故障發(fā)生所帶來的損失。這些技術的融入使得繼電保護裝置可更好控制故障范圍以盡可能減少損失，為電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行保駕護航。

2.1.3 故障檢測

繼電保護裝置并不是對整個電力系統(tǒng)進行全面檢測，其故障檢測范圍有限，主要是根據(jù)檢測范圍內電氣量變化檢測來實現(xiàn)故障檢測。當繼電保護裝置檢測范圍內出現(xiàn)短路故障時，存在故障位置電氣設備好線路的電氣量就會快速增加，一旦電氣量超出安全之時繼電保護裝置就會自動檢測到數(shù)據(jù)異常，進而觸發(fā)保護。電流和電壓相位角以及測量阻抗的變化是繼電保護裝置故障檢測的重要依據(jù)，根據(jù)這些數(shù)據(jù)變化，繼電保護裝置可快速判斷出故障發(fā)生具體位置是否在檢測保護區(qū)域內，然后再根據(jù)具體故障類型觸發(fā)報警，方便電力系統(tǒng)維修人員可快速確定故障位置。

2.2 產源故障

主要是因為繼電保護設備內部組件性能而引發(fā)的故障問題。如果繼電保護裝置中的內部組件存在質量問題或是性能不佳，就會在電力系統(tǒng)出現(xiàn)運行故障時出現(xiàn)錯誤操作，不但無法及時切斷故障源，還會造成巨大損失。

2.3 運行故障

運行故障作為繼電保護常見的故障類型之一，主要包括二次回路運行故障、由于部分保護裝置出現(xiàn)故障而引發(fā)的開關電路失靈，以及長時間運行導致局部高溫所引發(fā)的連接裝置故障等[2]。周圍環(huán)境因素會對電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行帶來巨大影響，當電力系統(tǒng)處于比較差的運行條件時，就會對電力系統(tǒng)運行帶來極大影響。為滿足人民用電需求，電力系統(tǒng)需要保持持續(xù)穩(wěn)定的運行狀態(tài)，而這種狀態(tài)下的設備處于持續(xù)運行狀態(tài)，導致設備老化問題嚴重，繼電保護裝置保護功效降低。由于電力系統(tǒng)處于持續(xù)運行狀態(tài)，因此高負荷運行情況時有發(fā)生，這就需要電力系統(tǒng)維修人員能夠及時關注設備運行情況。

就目前來看，繼電保護裝置在運行過程中很多運行故障都是潛在的，很難被及時發(fā)現(xiàn)，而這些故障一旦顯露出來就會引發(fā)更大的安全事故，造成巨大經濟損失。要想避免這一問題的發(fā)生，就要重視繼電保護裝置運行故障，定期對繼電保護裝置運行情況進行關注和排查。

2.4 電流互感飽和故障

如今我國經濟獲得快速發(fā)展，各行各業(yè)都呈現(xiàn)出朝氣蓬勃的發(fā)展形勢，同時對于電力資源的需求也在不斷增加，對電力系統(tǒng)運行要求也在不斷提升，很多地區(qū)電力系統(tǒng)都存在超負荷情況。在電力系統(tǒng)運行過程中，如果電力提供運行末端周圍出現(xiàn)短路，短路電流遠超出額定電流[3]。通常情況下，短路出現(xiàn)的次數(shù)越多，對電流互感器所帶來的影響也就越大。刺激電流接近于0，在出現(xiàn)電路短路時電流互感器輸入誤差處于飽和狀態(tài)，這就會導致顯示開關無法進行正常運行。

當電壓保護裝置沒有出現(xiàn)在電源插座，就會保護輸入線路部分，進而切斷電源。但當電流互感器額定電流出現(xiàn)異常時，就可快速判斷這種異常是因電力系統(tǒng)末端設備發(fā)生短路故障而導致的。如果電流互感器中的電流在百倍左右，就可充分說明故障發(fā)生地點在設備末端位置。而引發(fā)故障的主要原因,就是電流互感器過流發(fā)生故障后，線路短路導致感應器處于保護狀態(tài)，根據(jù)這些問題就可以及時開展故障應對工作。

2.5 繼電保護設備選擇缺乏科學性

繼電保護裝置作為電力系統(tǒng)的重要組成部分，使保障電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行的關鍵。現(xiàn)階段，不少大負荷區(qū)域普遍運用電系統(tǒng)開關設備、配電設備以及變電設備等。一些開關設備并不具備自動保護功能，所以可在開關連接負荷開關、組合繼電保護裝置或是開關插座，這樣可確保繼電保護裝置為電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行提供持續(xù)保護。對于繼電保護開關而言，其發(fā)生故障的主要因素是因為電力系統(tǒng)和繼電保護裝置不匹配，對繼電保護設備選擇缺乏科學性而導致的。所以在選擇繼電保護設備時，應對電力系統(tǒng)運行情況進行全面分析，結合電力系統(tǒng)負荷情況來選擇合適的繼電保護設備，使繼電保護設備可更好滿足電力系統(tǒng)負荷要求。

近年我國用電需求持續(xù)攀升，不少地區(qū)電力系統(tǒng)都處于負荷運行狀態(tài)。在電力系統(tǒng)高負荷運行情況下，繼電保護裝置并沒有跟隨系統(tǒng)工作強度來調整與升級，因此很易引發(fā)各種故障問題。而繼電保護裝置一直處于超負荷狀態(tài)，其開關設備必然老化嚴重，無法保障電力系統(tǒng)穩(wěn)定安全運行，增加故障發(fā)生概率，因為故障而引發(fā)的損失也是不可估量的。

3 電力系統(tǒng)繼電保護故障防范措施

3.1 增強繼電保護裝置抗干擾能力

要想減少電力系統(tǒng)繼電保護故障，需提升繼電保護裝置抗干擾能力。主要是因電磁干擾是導致繼電保護裝置出現(xiàn)故障的重要因素，通過提升其抗干擾能力，可有效減少因電磁干擾而引發(fā)的故障問題。為此，可借助鐵質保護柜來提升繼電保護裝置硬件的電子抵御能力，同時還不會影響信號傳輸。同時還需在裝置布線時確保各元器件和信號線路保持一定距離，減少元器件和信號線路之間的干擾，也可借助具有較強抗干擾的材料來提升繼電保護裝置抗干擾能力，使繼電保護裝置可為電力系統(tǒng)提供持續(xù)保護。

3.2 定期開展維護與檢修工作

要想保障繼電保護裝置的穩(wěn)定運行，最重要的就是做好維護和檢修工作。一些繼電保護裝置故障具有一定隱秘性，平時并不會表露出來，如果沒有及時發(fā)現(xiàn)就會引發(fā)嚴重的故障問題，進而帶來巨大損失。所以開展有效維護與檢修工作非常有必要。為此，電力公司需要提升維護檢修人員專業(yè)素質，定期組織他們開展繼電保護裝置故障相關知識與技能培訓，這樣才可在維護與檢修工作中更快發(fā)現(xiàn)潛在故障問題，進而及時采取有效應對措施。

同時，應當制定嚴格的繼電保護裝置維護檢修制度，要求維護檢修工作人員要結合繼電保護裝置特點和實際運行情況來制定維護檢修方案，嚴格按照方案來開展檢修工作，并將每次的維護檢修時間、具體內容詳細記錄在冊，重點關注繼電保護裝置，查看繼電保護裝置中的設備和線路是否存在老化、損壞等情況，在運行過程中是否存在發(fā)熱、震動等其他異常情況，發(fā)現(xiàn)問題后要第一時間解決，避免故障進一步擴大。及時開展維護與檢修工作不僅可減少繼電保護裝置故障發(fā)生概率，還可有效延長繼電保護裝置使用壽命，使其各項功能處于正常狀態(tài)。

3.3 提升繼電保護裝置技術水平

隨著社會的發(fā)展進步，智能技術、自動化技術以及互聯(lián)網信息技術在不少行業(yè)中都獲得廣泛應用。電力事業(yè)也應當緊隨時代發(fā)展潮流，及時引進現(xiàn)代化技術，不斷提升智能電網水平，推動電網繼電保護裝置實現(xiàn)智能化、網絡化方向發(fā)展，以更好滿足電力系統(tǒng)發(fā)展需要，為電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行提供更好保護。當前計算機技術已經被廣泛運用于繼電保護裝置當中，但繼電保護裝置智能化、網絡化水平還較低，相關人員還需要加強這方面研究，以提升繼電保護裝置故障檢測準確率，使其功能得到進一步拓展。

3.4 完善安全制度，提升安全意識

電力系統(tǒng)繼電保護裝置故障不僅會導致電力系統(tǒng)癱瘓，無法為人民提供供電服務，帶來巨大經濟損失，嚴重情況還會引發(fā)嚴重安全事故，對電力系統(tǒng)相關工作人員的健康與生命安全帶來威脅。當前電力系統(tǒng)相關工作人員以及繼電保護裝置維護和檢修人員缺乏安全意識，在電力系統(tǒng)運行中并沒有按照相關要求來檢查系統(tǒng)情況和繼電保護裝置運行情況，導致很多故障問題沒有得到及時發(fā)現(xiàn)。這種問題的存在主要是因為缺乏完善的安全制度，安全責任人不明確。所以要針對電力系統(tǒng)繼電保護裝置故障預防目標和需求來完善安全制度，明確安全管理相關責任人及其具體職責，細化繼電保護裝置故障檢修、處理、維護工作，將繼電保護裝置故障預防工作落實到位。

同時還應制定相應獎懲制度，對電力系統(tǒng)繼電保護裝置故障預防和處理工作中表現(xiàn)好的員工進行獎勵，對于不按照相關制度與要求開展繼電保護裝置預防處理工作的人員給予懲罰，以提高相關工作人員的重視，避免由于人為疏忽而引發(fā)的繼電保護裝置故障，將繼電保護裝置故障發(fā)生概率控制到最低。此外，還需要進一步提升繼電保護裝置故障維護和檢修工作人員安全意識，要求他們在維護和檢修中做到安全操作，避免由于安全意識缺乏而引發(fā)的安全事故問題。

4 結語

伴隨人民生產水平和生活質量的不斷提升，大眾對于電力資源的需求快速上漲，對電力系統(tǒng)運行帶來巨大挑戰(zhàn)。為保障社會穩(wěn)定運轉，就必須要保障電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行。繼電保護裝置作為電力系統(tǒng)穩(wěn)定、持續(xù)運行的重要部分，電力公司應當重視繼電保護裝置常見故障問題，做好故障分析、總結和預防工作，減少繼電保護裝置故障發(fā)生概率，使電力系統(tǒng)可持續(xù)為人民提供穩(wěn)定用電服務。