繼電保護(hù)與二次回路故障分析及處理

許曄

摘 ?要：文章首先對(duì)繼電保護(hù)的工作原理以及主要任務(wù)進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，探討了繼電保護(hù)二次回路的基本結(jié)構(gòu)以及接地方式和造成故障的主要原因，然后從繼電保護(hù)裝置的技術(shù)管理、運(yùn)行以及故障處理等方面提出了對(duì)應(yīng)的技術(shù)處理和管理措施。

關(guān)鍵詞：繼電保護(hù);二次回路;故障

中圖分類號(hào)：TM77 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ?文章編號(hào)：1006-8937（2015）06-0078-02

電力系統(tǒng)中廣泛采用了二次回路結(jié)構(gòu)，而二次回路由于結(jié)構(gòu)形式多樣，不但包含測(cè)量回路、繼電保護(hù)回路和操作電源回路，同時(shí)還包括信號(hào)回路、開關(guān)控制回路和斷路器等，這極大的增加了二次回路的結(jié)構(gòu)復(fù)雜性。尤其是繼電保護(hù)回路，其與電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行直接相關(guān)，一旦繼電保護(hù)的二次回路出現(xiàn)故障，將造成電力系統(tǒng)中的相關(guān)電氣設(shè)備出現(xiàn)損壞，使得整個(gè)電力系統(tǒng)出現(xiàn)崩潰，從而造成極大的經(jīng)濟(jì)損失。

因此，針對(duì)繼電保護(hù)回路的特點(diǎn)，文章結(jié)合實(shí)踐運(yùn)行過程中繼電保護(hù)二次回路的典型故障，分析造成故障的原因，并提出對(duì)應(yīng)的處理技術(shù)，對(duì)提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性與安全性尤為必要。

1 ?繼電保護(hù)的原理及主要任務(wù)

1.1 ?繼電保護(hù)的原理

繼電保護(hù)動(dòng)作作用原理是基于電力系統(tǒng)短路等非正常情況而造成的電氣量改變而建立起電力系統(tǒng)的繼電保護(hù)動(dòng)作數(shù)學(xué)模型，在結(jié)合其他物理量變化信息（例如變壓器油箱內(nèi)的瓦斯含量、變壓器油的流速與壓強(qiáng)等）之后，建立起繼電保護(hù)動(dòng)作的綜合模型。通常，繼電保護(hù)裝置中不論是基于何種電氣量的變化而動(dòng)作，其基本構(gòu)成都包括測(cè)量、邏輯以及執(zhí)行等部分。

1.2 ?繼電保護(hù)的主要任務(wù)

1.2.1 ?切除故障部件、保證非故障系統(tǒng)正常工作

繼電保護(hù)的一個(gè)重要任務(wù)是將故障部件迅速切除的同時(shí)，將非故障部分所構(gòu)成的系統(tǒng)組合起來正常供電。在整個(gè)電力系統(tǒng)中，若部分電氣元件出現(xiàn)短路故障時(shí)，則根據(jù)所設(shè)置的選項(xiàng)，及時(shí)的發(fā)出跳閘指令給與該故障距離最短的斷路器，盡快將該故障部件與整個(gè)電力系統(tǒng)相分離，從而在最大程度上降低對(duì)電氣元件的損壞，避免故障在整個(gè)電力系統(tǒng)的蔓延，保證電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

1.2.2 ?體現(xiàn)電力系統(tǒng)中非正常運(yùn)行設(shè)備

除了將系統(tǒng)中的故障情況體現(xiàn)出來之外，繼電保護(hù)裝置必須能夠及時(shí)的將電力系統(tǒng)中非正常運(yùn)行的電氣設(shè)備反映出來，并向現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行人員及時(shí)的發(fā)出對(duì)應(yīng)的指令，提示工作人員進(jìn)行處理。同時(shí)，也可以利用繼電保護(hù)裝置進(jìn)行相關(guān)的調(diào)整，例如通過帶有對(duì)應(yīng)延時(shí)動(dòng)作的斷路器進(jìn)行跳閘處理。

1.2.3 ?與供、配電系統(tǒng)相配合

通過合理選擇短路類型，設(shè)置合適的分支系數(shù)，實(shí)現(xiàn)與供、配電系統(tǒng)中自動(dòng)化裝置的相互配合，能夠有效降低因?yàn)楣收隙斐傻耐ｋ姇r(shí)間，最大程度地確保整個(gè)供電系統(tǒng)的運(yùn)行可靠。

2 ?繼電保護(hù)二次回路結(jié)構(gòu)及接地

繼電保護(hù)二次回路的基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。

為了確保二次回路的整體安全性能，必須在二次回路中設(shè)置接地點(diǎn)，基于電力系統(tǒng)繼電保護(hù)事故預(yù)防措施等相關(guān)技術(shù)規(guī)定，通過控制室相連的多組電壓互感器的二次回路當(dāng)中，應(yīng)該在控制室的N600點(diǎn)處接地，同時(shí)應(yīng)該將互感器的二次中性點(diǎn)在可能斷開的接地點(diǎn)斷開;為了提高接地的可靠性，應(yīng)該避免將可能斷開的開關(guān)、熔斷器等接入互感器的中性線。同時(shí)，對(duì)于已經(jīng)設(shè)置有一點(diǎn)接觸的二次回路，應(yīng)該開關(guān)設(shè)備處的各個(gè)電壓互感器中性點(diǎn)上使用氧化鋅避雷器進(jìn)行接地，從而能夠有效避免一次過電壓侵入而對(duì)二次回路和電氣設(shè)備造成的損害。但是，在接入避雷器的過程中，避雷器的擊穿電壓必須達(dá)到對(duì)應(yīng)的要求。

3 ?繼電保護(hù)與二次回路典型故障

繼電保護(hù)與二次回路的故障主要包括端線故障和線圈故障等，同時(shí)多點(diǎn)接地以及回路阻抗過大等問題也會(huì)造成對(duì)應(yīng)的故障問題。

3.1 ?電壓互感器二次回路中的斷線故障

所謂斷線故障，通常是指出現(xiàn)保險(xiǎn)熔斷的問題，主要包括以方面：

①一相保險(xiǎn)熔斷，出現(xiàn)一相保險(xiǎn)熔斷之后，電力線路的線電壓并不會(huì)因?yàn)楸ｋU(xiǎn)熔斷而受到影響，因此故障之后線電壓保持不變。但此時(shí)相電壓會(huì)明顯下降，但是保持在0以上，即此時(shí)存在感應(yīng)電壓，但是電壓值比直接接地的電壓要高。

②兩相保險(xiǎn)熔斷，當(dāng)出現(xiàn)兩相保險(xiǎn)熔斷時(shí)，熔斷相電壓不會(huì)出現(xiàn)對(duì)應(yīng)的變化。當(dāng)保險(xiǎn)沒有出現(xiàn)熔斷時(shí)，相電壓指示則正常。

③當(dāng)出現(xiàn)三相保險(xiǎn)熔斷時(shí)，熔斷相電壓沒有對(duì)應(yīng)指示。這時(shí)，表明三相都出現(xiàn)了斷線故障。該種故障在電壓器的二次回路中出現(xiàn)的概率較高，其直接造成的結(jié)果是繼電保護(hù)由于不能獲得其中任何一相電壓而出現(xiàn)誤動(dòng)。因此，為了避免該種情況的出現(xiàn)，必須設(shè)置斷線鎖閉保護(hù)裝置。

從繼電保護(hù)的實(shí)際運(yùn)行情況來看，造成電壓互感器二次回路出現(xiàn)斷線故障的主要原因是電壓互感器與繼電保護(hù)設(shè)備之間出現(xiàn)了不對(duì)稱和對(duì)稱斷線。

同時(shí)，電纜質(zhì)量因素也是導(dǎo)致二次回路熔斷的一個(gè)重要原因，這主要是因?yàn)樵陂L(zhǎng)期的使用過程中，電纜的保護(hù)層受到一定程度的破壞，從而造成保險(xiǎn)熔斷。

3.2 ?線圈故障

線圈部分出現(xiàn)故障的類型主要包括以下幾種：

3.2.1 ?線圈斷線故障

導(dǎo)致線圈端線的原因主要包括超聲波清洗過程中對(duì)線圈造成的破壞、線圈上的過電壓造成的破壞。

3.2.2 ?線圈供電不足

線圈供電不足時(shí)會(huì)導(dǎo)致線圈節(jié)點(diǎn)和粗線不動(dòng)作的問題，從而影響繼電保護(hù)裝置的正常動(dòng)作。

3.2.3 ?線圈極性接反

在繼電保護(hù)裝置的內(nèi)部設(shè)置有二極管繼電器，若安裝過中連接的極性相反，則會(huì)造成接點(diǎn)動(dòng)作無反應(yīng)。

3.2.4 ?線圈供電錯(cuò)誤

線圈包括交流和直流線圈兩種，若在供電過中供電電源接反，則交流線圈會(huì)由于接上直流電而發(fā)熱，最終燒壞線圈;而給直流線圈接上交流電，則會(huì)使得其中的鐵片反復(fù)振蕩，導(dǎo)致繼電保護(hù)裝置不能正常工作。

3.2.5 ?長(zhǎng)時(shí)間通電

長(zhǎng)時(shí)間通電導(dǎo)致線圈持續(xù)發(fā)熱，使得線圈絕緣情況惡化，造成繼電保護(hù)裝置不能正確動(dòng)作。

3.3 ?其他典型故障

3.3.1 ?二次回路多點(diǎn)接地故障

當(dāng)二次回路出現(xiàn)多點(diǎn)接地問題時(shí)，回答造成二次回路電壓不穩(wěn)定。這主要是因?yàn)槎帱c(diǎn)接地時(shí)，中性線電壓會(huì)出現(xiàn)偏移，從而造成電壓表現(xiàn)出升高或者降低的趨勢(shì)。同時(shí)，因?yàn)樾纬闪讼辔蛔兓?，繼電保護(hù)裝置會(huì)因此出現(xiàn)誤動(dòng)作，影響繼電保護(hù)裝置的正常工作。

3.3.2 ?二次回路阻抗過大故障

當(dāng)二次回路中阻抗過大時(shí)，同樣會(huì)對(duì)二次回路的電壓值造成影響。若繼電保護(hù)電壓值比實(shí)際電壓值低時(shí)，會(huì)導(dǎo)致中性線電壓發(fā)生偏移，最終形成零序電壓。另外，若二次回路的阻抗過大，還會(huì)對(duì)計(jì)量的精度造成影響，從而影響繼電保護(hù)裝置動(dòng)作的精度。

4 ?繼電保護(hù)與二次回路故障的處理技術(shù)

4.1 ?二次回路故障檢測(cè)

通常在電源系統(tǒng)中設(shè)置有大量的保險(xiǎn)器和絕緣監(jiān)控系統(tǒng)、電容儲(chǔ)能裝置以及硅整流穩(wěn)壓元件等。因此，當(dāng)繼電保護(hù)裝置出現(xiàn)故障時(shí)，應(yīng)該首先對(duì)熔斷器的狀態(tài)進(jìn)行檢查，確保熔斷器外觀完好、電壓正常;其次，要對(duì)交流輸入、變壓器、硅堆、直流輸出、支路輸出、絕緣監(jiān)測(cè)等部分進(jìn)行檢查;最后，要檢查電容儲(chǔ)能回路的穩(wěn)定性，確保其正常工作。

另外，當(dāng)操作回路出現(xiàn)故障時(shí)，主要表現(xiàn)為斷路器拒動(dòng)、誤動(dòng)等。這時(shí)主要從操作保險(xiǎn)、開關(guān)輔助接點(diǎn)、動(dòng)作線圈、繼電器接入點(diǎn)、轉(zhuǎn)換開關(guān)接入點(diǎn)、配線以及動(dòng)作機(jī)構(gòu)等部位著手檢查。其他回路的故障同樣可以以最終的動(dòng)作結(jié)果作為依據(jù)，采取逐層向上的方式對(duì)上級(jí)元件的情況進(jìn)行檢查，最終找到故障位置。

4.2 ?二次回路故障的預(yù)防技術(shù)

當(dāng)前，國(guó)內(nèi)較為先進(jìn)繼電保護(hù)裝置中設(shè)置的主保護(hù)裝置通常自帶有對(duì)應(yīng)的自診斷功能，能夠在線對(duì)裝置出現(xiàn)的異常情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，及時(shí)的發(fā)現(xiàn)存在的問題。因此，在預(yù)防二次回路故障的過程中，首先要加強(qiáng)對(duì)技術(shù)設(shè)備的管理，建立嚴(yán)格的技術(shù)管理規(guī)章制度體系，形成完善的繼電保護(hù)裝置及設(shè)備的基礎(chǔ)技術(shù)臺(tái)賬，保證繼電保護(hù)裝置在運(yùn)行過程中的維護(hù)、檢修以及管理及時(shí)、到位。同時(shí)，要將設(shè)備運(yùn)行過程中出現(xiàn)的微小變化予以記錄，通過對(duì)比分析的方式找到繼電保護(hù)裝置運(yùn)行過程中可能潛在的故障隱患，從而有針對(duì)性的進(jìn)行處理。在預(yù)防處理過程中，要盡量降低這種潛在故障隱患對(duì)設(shè)備造成的影響，以免出現(xiàn)大規(guī)模的故障事故。

4.3 ?提高繼電保護(hù)的可靠性

①在220 kV及以上的電網(wǎng)中，對(duì)所有的運(yùn)行設(shè)備都必須安裝兩套交、直流輸入/輸出回路，并保證兩者的相互獨(dú)立，當(dāng)一臺(tái)出現(xiàn)故障時(shí)，另一套能夠立即投入運(yùn)行。同時(shí)，兩套繼電保護(hù)裝置以及開關(guān)系統(tǒng)獲得直流電源必須采取從不同熔斷器供電的方式。

②在繼電保護(hù)裝置系統(tǒng)的運(yùn)行過程中，要結(jié)合變電站二次設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行環(huán)境以及主要工作特點(diǎn)，對(duì)保護(hù)裝置的運(yùn)行維護(hù)以及故障處理能力予以王華，提高反事故以及事故應(yīng)急措施，保證繼電保護(hù)裝置的整體可靠性。

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