繼電保護(hù)故障案例分析

劉勇

【摘 要】在國家基礎(chǔ)能源建設(shè)中，電力對于國民經(jīng)濟的發(fā)展起到了至關(guān)重要的作用。隨著人民生活水平的逐年提高，對于電力系統(tǒng)的運行也提出了高要求。電力系統(tǒng)不斷地擴容，是電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計日益繁瑣，隨之而來的是系統(tǒng)不斷出現(xiàn)故障，嚴(yán)重地妨礙了電力系統(tǒng)的正常運營。繼電保護(hù)裝置對于電力系統(tǒng)具有保護(hù)功能，主要體現(xiàn)在電力系統(tǒng)運行方式發(fā)生改變的時候，其會實時地將保護(hù)的性能以及定值有所改變，以維持機電保護(hù)系統(tǒng)的處在良性的運行狀態(tài)。本論文以案例解析的方式，對于繼電保護(hù)的故障進(jìn)行分析。

【關(guān)鍵詞】繼電保護(hù)；故障分析；故障智能信息系統(tǒng)

電力系統(tǒng)的運行狀況直接關(guān)乎到民生。在一些不可抗拒的各種干擾因素的影響下，系統(tǒng)在運行的過程中，就容易在干擾的作用下而發(fā)生故障。為了避免出現(xiàn)重大的事故而影響到電力系統(tǒng)的正常運行，就需要對電力系統(tǒng)的繼電保護(hù)裝置進(jìn)行維護(hù)，以降低設(shè)備損壞率。電力系統(tǒng)運行只有建立在安全性和高質(zhì)量性的基礎(chǔ)之上，才可以實現(xiàn)其良好的經(jīng)濟性。然而在實際運營中，對于繼電保護(hù)故障問題，具有針對性地處理。本論文從實例的角度對于繼電保護(hù)故障進(jìn)行分析并提出有效策略。

一、電纜斷面裸露所引起的繼電保護(hù)故障

（一）繼電保護(hù)故障案例

在重慶發(fā)生了一次繼電保護(hù)故障。某供電分公司架設(shè)的是220千伏電網(wǎng)，一名變電所的值班員在對變壓器保護(hù)屏后面的地面進(jìn)行清理的時候，由于拖布碰到了電纜的斷面，隨之出現(xiàn)了報警。經(jīng)過檢查之后，才發(fā)現(xiàn)是直流接地信號繼電器掉牌了。一次設(shè)備并沒有出現(xiàn)異?，F(xiàn)象，當(dāng)故障信息被傳送到調(diào)度中心之后，按照調(diào)度中心的指令將220千伏的該線路斷路器拉開，將旁路斷路器合上之后，線路開始正常共組。

（二）分析故障發(fā)生的原因

分析事故發(fā)生的原因，按照擴建工程的設(shè)計要求，主變壓器要實現(xiàn)接地保護(hù)功能，那么就應(yīng)該是旁斷路器出現(xiàn)跳動。從旁路綜合重合閘屏到主變電器屏以及接線帶，回路“R33”兩芯也已經(jīng)接線通電，兩者之間需要采用零序保護(hù)，直接接入到2段時間繼電器的互動觸電位置。但是在施工中，1號的主變壓器在當(dāng)時處于運行狀態(tài)，所以沒有及時地安裝，其電纜線就在屏幕的后面盤放，而且電纜線的斷面裸露在外面。根據(jù)繼電保護(hù)的有關(guān)規(guī)定，這種做法已經(jīng)嚴(yán)重地違反了安全規(guī)定，需要將漏電的線頭拆卸下來包扎好，并做好故障記錄，以確保繼電保護(hù)運行正常。另外，對于已經(jīng)出現(xiàn)斷面的電纜，要及時包扎。由于工作人員責(zé)任心不夠強，并且驗收人員工作不到位是導(dǎo)致事故發(fā)生的重要原因。

（三）電纜問題導(dǎo)致繼電保護(hù)故障的防范措施

運行人員要對于驗收工作嚴(yán)格把關(guān)。特別是設(shè)備運行的二次電纜，要將施工方案制定出來，并明確安全措施。當(dāng)繼電保護(hù)工程完工之后，繼電人員要對于工程進(jìn)行詳細(xì)檢查，以避免有沒有完工的工程被漏掉。

二、分相開關(guān)無法儲存能量的故障

（一）分相開關(guān)無法儲存能量的故障案例

2010年，某220千伏變電所對于某線路進(jìn)行檢修工作。最新投入運行的設(shè)備經(jīng)過了兩次的分合閘之后，就發(fā)現(xiàn)分相開關(guān)無法儲存能量，但是電機還可以正常運行。經(jīng)過檢查會發(fā)現(xiàn)，三相開關(guān)中，A相開關(guān)和B相開關(guān)都可以實現(xiàn)儲能，而且能夠正常地進(jìn)行分閘、合閘的動作，只有C相開關(guān)，處于分閘狀態(tài)之后，即使用手動也無法實現(xiàn)合閘。從信號的顯示上來看，既沒有儲能的動作，也沒有儲能的信號被發(fā)出。但是現(xiàn)場查驗，三相儲能電源都處于正常的工作狀態(tài)。線電壓也相對正常。

（二）分析故障發(fā)生的原因

開關(guān)端子箱的儲能電源是可以正常工作的，但是三相儲能電源中的C相卻無法實現(xiàn)儲能。分析其中的原因，很有可能是由于二次故障所造成的。因為檢修是挑選在運行的間隙來完成的，所以，可以判斷接卸運轉(zhuǎn)是正常的，而且接線沒有問題。開關(guān)端子箱內(nèi)沒有異味產(chǎn)生，而且其中的所有設(shè)備，包括繼電器以及接觸器等等運行都較正常。對于A相、B相、C相三相布線上來看，A相和B相兩相的線圈電阻都正常，C相則是無窮大的。從儲能狀況來看，C相儲存能量的狀況是正常的，而對于電機馬達(dá)線圈電阻進(jìn)行直接測量，就會發(fā)現(xiàn)墊圈的電阻呈現(xiàn)出無窮大。這就意味著，C相電機馬達(dá)線圈已經(jīng)被燒毀了。如果轉(zhuǎn)動電機轉(zhuǎn)子，就會發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動起來，并不會受到任何的阻力。從電機的工作原理上來看，當(dāng)電機處于正常的運轉(zhuǎn)狀態(tài)，就會依賴于電機的轉(zhuǎn)子協(xié)同電刷碳片工作。當(dāng)判斷出電機馬達(dá)線圈被銷毀之后，就會發(fā)現(xiàn)電刷的碳片內(nèi)部已經(jīng)出現(xiàn)了銹跡。這是由于電刷碳片被外殼卡住了，而導(dǎo)致彈簧由于彈力過小而無法將電機轉(zhuǎn)子抵住，從而導(dǎo)致其接觸不到轉(zhuǎn)子。將電刷碳片表層的銹跡清除干凈，然后再次安裝進(jìn)去。接線恢復(fù)送點之后，就實現(xiàn)了C相的正常儲能。

（三）分相開關(guān)無法儲存能量的防范措施

分相開關(guān)無法儲存能量，從事故發(fā)生來看，似乎是運行常態(tài)下所發(fā)生的事故，而事實上是屬于制造上的缺陷。鑒于類似的事故并不可避免，因此對于繼電保護(hù)設(shè)備進(jìn)行定期地檢修，能夠及時地發(fā)現(xiàn)事故隱患，以利于排查。這次沒有造成大的事故，是由于一些故障在檢修中得到了驗證，從而使一些常見的問題得到了解決。

三、交流電源總開關(guān)無故跳閘的故障

（一）交流電源總開關(guān)無故跳閘的故障案例

某110千伏變電所在施工中接入了臨時性的交流電源，然而卻發(fā)現(xiàn)總開關(guān)有無故跳閘的現(xiàn)象發(fā)生。從工程施工的接線上來看，為了少走彎路，在施工的前期階段對于布線針對涉及圖紙進(jìn)行了嚴(yán)格的核對，然而進(jìn)入到調(diào)試階段之后，就發(fā)現(xiàn)總電源開關(guān)會出現(xiàn)誤跳閘的現(xiàn)象出現(xiàn)。

（二）分析故障發(fā)生的原因

從技術(shù)的角度分析，如果出現(xiàn)交流電源總開關(guān)跳閘的現(xiàn)象出現(xiàn)，很有可能是總負(fù)荷已經(jīng)超出了容量的局限范圍。對于故障信息的判斷，可以將信息依據(jù)系那個總調(diào)度部門上報，經(jīng)過允許之后，有關(guān)工作人員可以到現(xiàn)場進(jìn)行排查。首先進(jìn)行檢查的就是總開關(guān)。從開關(guān)的容量上來看，其可以完全滿足工程施工的需求，經(jīng)過實際試驗，其在空載狀態(tài)下，并不會出現(xiàn)跳閘現(xiàn)象?？梢姡霈F(xiàn)誤動作的原因并不在總進(jìn)線上。其次，是對于交流接地線路進(jìn)行檢查，看看是否有短路的現(xiàn)象發(fā)生?？紤]到這項工程還沒有進(jìn)入到正常運行階段，監(jiān)控系統(tǒng)還沒有建成。發(fā)現(xiàn)有直流接地的警告，就將開關(guān)分閘，然后將交流空開逐一送上，并沒有出現(xiàn)交流短路接地的故障發(fā)生。將所有的空開全部都進(jìn)行合閘試驗，并沒有出現(xiàn)跳閘的現(xiàn)象發(fā)生。再將直流空開逐一合上，在出線2操作上，35千伏側(cè)開關(guān)柜在進(jìn)行合閘之后，電源處有火星出現(xiàn)，此時就有跳閘現(xiàn)象出現(xiàn)了，首先是35側(cè)的交流電源出現(xiàn)空開，然后是總交流電源跳閘。此時，所有的交流總電源和直流總電源先后分閘。使用1千伏的要表對于備用出現(xiàn)進(jìn)行接地測量，結(jié)果是，回路對地電阻已經(jīng)趨于零。究其根源，就發(fā)現(xiàn)了造成故障根源，即在開關(guān)柜的柜頂上的間隔布線，將直流電源與交流電源在接線上出現(xiàn)了混淆。對于線路進(jìn)行了重新調(diào)整，經(jīng)過了接線之后，再一次使用1千伏要表進(jìn)行測量，所有的接地絕緣正常。此時將直流、交流空開，就不會出現(xiàn)總電源跳閘的現(xiàn)象出現(xiàn)了。

（三）交流電源總開關(guān)無故跳閘的防范措施

在工程施工中，由于繼電保護(hù)的信息分析系統(tǒng)還沒有建立起來，特別是監(jiān)控系統(tǒng)還沒有被安裝上，那么對于通常情況下容易發(fā)生的故障就要盡量避免。一旦發(fā)現(xiàn)了故障隱患，就要注意排查。

四、備自投保護(hù)放電的故障

（一）備自投保護(hù)放電的故障案例

某單位投運了一些內(nèi)橋接線，采用的接線方式為雙進(jìn)線單母分段內(nèi)橋。在在現(xiàn)場驗收的過程中，會發(fā)現(xiàn)備自投出現(xiàn)了放電故障。主要體現(xiàn)在110千伏并沒有因為有低壓電流或者是過壓電流的保護(hù)動作而實現(xiàn)備自投放電。

（二）分析故障發(fā)生的原因

能夠引起高低壓側(cè)開關(guān)跳閘的原因是由于各項保護(hù)功能所決定的，包括重瓦斯保護(hù)、高壓側(cè)負(fù)壓過流保護(hù)等等，能夠引起主變電源出現(xiàn)跳閘，是因為主變內(nèi)部出現(xiàn)了故障，并時有發(fā)生。經(jīng)過與圖紙校對，發(fā)現(xiàn)并沒有過流保護(hù)閉鎖的設(shè)計方案，因此110千伏備自投無法實現(xiàn)閉鎖。對于故障及時地向調(diào)度中心反映，并與設(shè)計院溝通，針對現(xiàn)場實際情況更改圖紙設(shè)計。經(jīng)過設(shè)計調(diào)整之后，進(jìn)行重新接線，低壓側(cè)的復(fù)壓電流受到閉鎖保護(hù)之后，就會實現(xiàn)110千伏備自投現(xiàn)象。但是，經(jīng)過重新驗證，主要是檢查高壓測電源的進(jìn)線開關(guān)是否依然會出現(xiàn)偷跳現(xiàn)象，此時，110千伏備自投沒有再出現(xiàn)放電的現(xiàn)象。

（三）備自投保護(hù)放電的防范措施

工程的施工要依賴于設(shè)計，但是，當(dāng)工程進(jìn)入到實際操作階段的時候，圖紙上的設(shè)計方案就成為了一個重要的參考，而對于設(shè)計方案的實施就需要以圖紙的設(shè)計原理為主，根據(jù)現(xiàn)場實際情況來調(diào)整設(shè)計。施工單位如果對于設(shè)計圖紙有疑問，就要直接與設(shè)計單位相溝通，提高施工隊的人員組織和專業(yè)技術(shù)水平，對于關(guān)涉到工程的各種問題都要精細(xì)化，以提高設(shè)備的使用率。在開關(guān)的設(shè)置上，主變高壓是不設(shè)計開關(guān)的，當(dāng)有高壓側(cè)電源的跳閘動作被引起的時候，為了避免出現(xiàn)故障，就需要采用閉鎖高壓備自投。變壓器會因為低壓側(cè)出現(xiàn)故障而導(dǎo)致高壓側(cè)和低壓側(cè)全部跳閘。

五、繼電保護(hù)故障信息智能分析方案及應(yīng)用

電網(wǎng)工程建設(shè)中，建立繼電保護(hù)信息智能分析方案，其目的是要實現(xiàn)繼電保護(hù)信息與數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)（SCADA）之間進(jìn)行快速地相互傳遞。采用分層分區(qū)的原則，一般在安全一區(qū)會設(shè)置繼電保護(hù)故障信息系統(tǒng)，主站系統(tǒng)的網(wǎng)架為500千伏，對于繼電保護(hù)的故障能夠進(jìn)行智能分析。各地的電網(wǎng)為220千伏以下，其繼電保護(hù)信息經(jīng)過了智能分析之后，就會上傳到主站信息系統(tǒng)當(dāng)中。當(dāng)?shù)貐^(qū)的電網(wǎng)有故障發(fā)生，各地區(qū)電網(wǎng)的調(diào)度控制信息系統(tǒng)平臺就會對這些故障進(jìn)行診斷、分析，并采取必要的措施進(jìn)行遠(yuǎn)程的不斷電維修。與故障地點鄰近的變電站會將錄波信息、保護(hù)信息以及遠(yuǎn)動信息經(jīng)過數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)向鄰近的調(diào)度平臺傳送。

（一）繼電保護(hù)故障信息系統(tǒng)的智能軟件結(jié)構(gòu)

繼電保護(hù)故障信息系統(tǒng)的服務(wù)包括為上層提供底層信息的總線、用于數(shù)據(jù)交換的服務(wù)總線、實時庫和歷史庫以及圖形顯示器等等。信息交互是在數(shù)據(jù)平臺上現(xiàn)實，當(dāng)有故障出現(xiàn)的時候，故障信息經(jīng)過智能分析之后，就會有刀閘動作信息、電網(wǎng)檢測信息以及電網(wǎng)的拓?fù)錂C構(gòu)等等顯示出來。當(dāng)支撐平臺的各項功能標(biāo)準(zhǔn)被提供出來之后，就會通過各種標(biāo)準(zhǔn)接口實現(xiàn)連接，以達(dá)到數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖饔?。此時，電網(wǎng)模型建立起來，各種圖形信息以及數(shù)據(jù)信息都會通過這種無縫連接來實現(xiàn)。電網(wǎng)智能故障診斷的應(yīng)用性功能被構(gòu)筑在平臺層上，事故處理輔助決策系統(tǒng)在應(yīng)用性上得以實現(xiàn)。

（二）繼電保護(hù)故障信息系統(tǒng)的智能硬件結(jié)構(gòu)

為了避免信息系統(tǒng)子站的改造，現(xiàn)有的安全二區(qū)的繼電保護(hù)信息系統(tǒng)仍然有所保留，故障信息被安置在一區(qū)。隨著信息子系統(tǒng)的逐步建立，一些新的繼電保護(hù)服務(wù)器就會被陸續(xù)地接入到安全一區(qū)。原有的繼電保護(hù)故障信息系統(tǒng)通過防火墻與新的故障信息智能分析系統(tǒng)之間建立連接。

當(dāng)繼電保護(hù)故障信息系統(tǒng)被建立起來之后，就會實現(xiàn)了除了繼電保護(hù)的數(shù)據(jù)存儲功能以及歷史查詢等等功能，保留子站接入功能以及系統(tǒng)圖形化監(jiān)視的功能可以實現(xiàn)了信息監(jiān)控的可視性效果，此外，還實現(xiàn)了故障診斷、分析、決策以及定值管理等等，通過一二次設(shè)備的建模實現(xiàn)了設(shè)備的智能展示。在現(xiàn)網(wǎng)發(fā)生故障時，系統(tǒng)可以對于故障進(jìn)行全面地診斷，并將事故的簡報和處理意見提供出來，對電網(wǎng)故障的可靠運行發(fā)揮了積極的作用。

六、總結(jié)

綜上所述，在電力系統(tǒng)中，繼電保護(hù)裝置作為保障電力設(shè)備安全有效運營的重要組成部分，其所承擔(dān)的責(zé)任是非常重大的。因此，繼電保護(hù)工作人員在進(jìn)行具體操作的上后，要嚴(yán)格按照有關(guān)規(guī)章制度來執(zhí)行，以確保繼電保護(hù)穩(wěn)定運行。

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