供電系統(tǒng)中繼電保護(hù)問題分析

劉　洋,劉愛兵,楊　雷,楊振玲

（1.國網(wǎng)冀北電力有限公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院,北京 100038;2.國網(wǎng)泰安供電公司, 山東 泰安 271000 ; 3.國網(wǎng)肥城市供電公司,山東 肥城 271600）

供電系統(tǒng)中繼電保護(hù)問題分析

劉洋1,劉愛兵2,楊雷2,楊振玲3

（1.國網(wǎng)冀北電力有限公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院,北京 100038;2.國網(wǎng)泰安供電公司, 山東 泰安 271000 ; 3.國網(wǎng)肥城市供電公司,山東 肥城 271600）

隨著社會科學(xué)技術(shù)水平的不斷進(jìn)步，人們的生活已經(jīng)與電力形成了密切聯(lián)系。本文對供電系統(tǒng)中的繼電保護(hù)問題進(jìn)行研究分析，其意義在于可以更好的維護(hù)供電系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運行，使得人們的日常生活的用電需求得到保障。文章從繼電保護(hù)的意義出發(fā)，對繼電保護(hù)系統(tǒng)的內(nèi)涵與目的進(jìn)行論述，并以此為基礎(chǔ)對繼電保護(hù)中常見的問題，以及繼電保護(hù)故障的檢測與維修技術(shù)展開詳細(xì)分析。希望可以對同行業(yè)工作人員起到一定的借鑒意義。

繼電保護(hù)；供電系統(tǒng)；維修檢測

0　引言

電力繼電保護(hù)裝置可以對電力系統(tǒng)起到良好的電力保障，所以對電力繼電保護(hù)裝置的日常維護(hù)以及故障檢測就顯的尤為重要。隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人口數(shù)量的增多，我國用電需求量急劇增長，國家電力系統(tǒng)的運行負(fù)荷日益增大，所以對電網(wǎng)日常供電的安全保障至關(guān)重要。電力繼電保護(hù)裝置的故障檢測工作是電力系統(tǒng)保護(hù)工作中重要的組成部分，只有定期對電力繼電保護(hù)裝置，及時的發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障問題，才能有效的對電力系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)，保障供電穩(wěn)定性，降低潛在隱患風(fēng)險，提高工作效率，提升電網(wǎng)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

1　繼電保護(hù)意義的分析

隨著社會科學(xué)技術(shù)水平的不斷進(jìn)步，人們的日常生活已經(jīng)和電力產(chǎn)生了密不可分的聯(lián)系，穩(wěn)定的電力供應(yīng)也成為了人們正常生活的基本保障。所以對于繼電系統(tǒng)的研究也是意義重大的。對于繼電保護(hù)本身的意義來看，它是供電系統(tǒng)中的安全保障，在實際的繼電保護(hù)中其故障發(fā)生率還是比較高的，一旦繼電保護(hù)發(fā)生了故障，人們的正常生活將得不到保障。

繼電保護(hù)是通過對供電電網(wǎng)的運行狀態(tài)進(jìn)行檢測，并對電網(wǎng)中發(fā)生故障的部位及時做出保護(hù)動作。其繼電保護(hù)原理是通過將對電網(wǎng)實施檢測數(shù)據(jù)與正常電網(wǎng)運行數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，一旦發(fā)現(xiàn)與正常運行電網(wǎng)的一些物理量存在差異，繼電保護(hù)裝置就會根據(jù)這些物理量的變化做出跳閘動作，從而引起工作人員的注意，及時對電網(wǎng)故障做出處理。繼電保護(hù)裝置主要通過一下幾種手段來實施保護(hù)，第一，繼電保護(hù)裝置可以對供電系統(tǒng)的電流變化進(jìn)行檢測，一般在供電電網(wǎng)發(fā)生故障時，繼電保護(hù)裝置內(nèi)通過的電流就會增大，裝置本身檢測到電流增大就會及時做出保護(hù)動作。第二，繼電保護(hù)裝置也可以供電電網(wǎng)的電壓變化進(jìn)行檢測，當(dāng)供電電網(wǎng)接地出現(xiàn)故障，電網(wǎng)系統(tǒng)的電壓會發(fā)生變化，一般情況下越靠近接地位置的電壓就會越低，繼電保護(hù)裝置就會根據(jù)電壓的變化來對電網(wǎng)進(jìn)行保護(hù)。第三，繼電保護(hù)裝置還會根據(jù)電網(wǎng)中的阻抗變化進(jìn)行檢測，當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生故障時，其電網(wǎng)內(nèi)部的阻抗也會發(fā)生變化，繼電裝置一旦檢測到阻抗變化就會及時的對電網(wǎng)進(jìn)行保護(hù)。

2　供電系統(tǒng)繼電保護(hù)中存在的問題

2.1 開關(guān)故障

開關(guān)裝置在供電電網(wǎng)中算是比較常見的一種元件，開關(guān)主要是負(fù)荷開關(guān)以及負(fù)荷和熔斷器之間的開關(guān)。一般來說開關(guān)發(fā)生故障主要有兩種原因，第一種是開關(guān)質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，經(jīng)過長時間的使用，開關(guān)本身出現(xiàn)故障從而引起供電電網(wǎng)發(fā)生故障。第二種就是在開關(guān)的安裝過程中，安裝人員安裝達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)要求，就在無形中增加了開關(guān)的故障發(fā)生率。開關(guān)發(fā)生故障就會使得繼電保護(hù)裝置受到限制，無法起到應(yīng)有的保護(hù)作用。一般開關(guān)安裝達(dá)不到要求可能是將進(jìn)口線柜的開關(guān)錯誤的安裝出口線柜上，從而使得電網(wǎng)出現(xiàn)故障，繼電保護(hù)裝置失效。

2.2 電流互感器異常

電流互感器發(fā)生異常一般都是在供電電網(wǎng)出現(xiàn)短路的情況下，并且短路位置為電網(wǎng)系統(tǒng)的終端。這種電網(wǎng)系統(tǒng)終端發(fā)生故障就會使得電流互感器中的電流出現(xiàn)異常變化，而且變化的數(shù)值也是比較大的。這種電流互感器的異常一般都說明了供電電網(wǎng)系統(tǒng)的終端設(shè)備區(qū)域發(fā)生故障，如果故障位置在終端設(shè)備區(qū)域的一般線路上則會引起電流互感器的保護(hù)動作，如果在終端的設(shè)備原件上則會使得整個電路出現(xiàn)斷電情況。

2.3 電網(wǎng)環(huán)境引起的故障

由于整個電網(wǎng)系統(tǒng)龐大，所受到環(huán)境因素的影響也比較大。電網(wǎng)系統(tǒng)也是極其容易因環(huán)境因素的影響而出現(xiàn)繼電保護(hù)故障，其主要會引起繼電保護(hù)裝置的非正常保護(hù)動作。如果電網(wǎng)運行環(huán)境的溫度較高，就會使得繼電保護(hù)裝置失靈或電壓互感器出現(xiàn)回路故障等現(xiàn)象出現(xiàn)。如果安裝時操作不規(guī)范，使得電網(wǎng)中存在多個接地點，就會增加電網(wǎng)中繼電保護(hù)裝置的運行電壓，從而引起電壓互感器中的保護(hù)裝置誤判，做出非正常的保護(hù)動作。另外變壓器在進(jìn)行零序電壓處理時很有可能出現(xiàn)電流增大的情況，如果工作人員不能及時意識到這一問題導(dǎo)致故障長時間沒有處理線圈就很有可能因此燒斷，使得繼電保護(hù)裝置出現(xiàn)故障，無法在對電網(wǎng)進(jìn)行保護(hù)。

2.4 繼電設(shè)備發(fā)生故障

繼電設(shè)備自身由于質(zhì)量問題出現(xiàn)故障的事情也時有發(fā)生。如果供電系統(tǒng)使用了不符合國家加工和生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)的繼電設(shè)備，就很有在使用過程中由于自身的質(zhì)量問題而使得繼電設(shè)備出現(xiàn)故障，從而不能繼續(xù)進(jìn)行繼電保護(hù)動作。目前電網(wǎng)中使用較多的是機(jī)電型和電磁型兩種，這兩種繼電保護(hù)裝置的性能都較為一般，使用中出現(xiàn)故障的概率也比較高。晶體管是繼電保護(hù)裝置中的核心部件，一些廠家為了降低生產(chǎn)成本從而采用質(zhì)量得不到保證的晶體管，一旦晶體管出現(xiàn)質(zhì)量問題，就會使得繼電保護(hù)裝置不能正常工作，從而使得供電電網(wǎng)失去保護(hù)，增加電網(wǎng)的故障發(fā)生率。

3　電力繼電保護(hù)故障的檢測與維修技術(shù)分析

電力繼電保護(hù)裝置的檢測工作具有一定的專業(yè)性，比其他電力設(shè)備的檢測工作更加繁瑣，對檢測人員的專業(yè)知識水平以及工作經(jīng)驗都有較高的要求。隨著國家電網(wǎng)規(guī)模的不斷發(fā)展，以及國家用電量需求的日益增加，對電力繼電保護(hù)裝置的檢測工作也成為了近幾年來國內(nèi)外持續(xù)關(guān)注的重點。我國在這方面已經(jīng)做了大量的研究工作，對電力繼電保護(hù)裝置的檢測技術(shù)也在逐漸的發(fā)展成熟。本文從目前我國的較為成熟的繼電保護(hù)裝置檢測技術(shù)出發(fā)，對保護(hù)裝置的檢測以及維修技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)分析，希望可以加深相關(guān)工作人員對該技術(shù)的認(rèn)識，起到一定的借鑒意義，共同促進(jìn)我國繼電保護(hù)裝置檢測技術(shù)的長遠(yuǎn)發(fā)展。

3.1 電力繼電保護(hù)裝置故障診斷技術(shù)

目前我國的繼電保護(hù)裝置的對電力系統(tǒng)的保護(hù)手段，除了差動保護(hù)以及縱聯(lián)保護(hù)外，更多的是通過對裝置安裝位置的電氣量進(jìn)行保護(hù)，來達(dá)到對電力系統(tǒng)的保護(hù)效果。對于電力繼電保護(hù)裝置的診斷，主要通過對統(tǒng)同一設(shè)備的工作運行狀態(tài)進(jìn)行判斷來確定是否正常，從理論上講，如果兩個相同的保護(hù)裝置，其運行狀況是相互一致的，如果其中一個設(shè)備的檢測結(jié)果與其他有明顯的差異，那么就很有可能出現(xiàn)故障，繼電裝置的保護(hù)系統(tǒng)會對檢測結(jié)果進(jìn)行分析，差異較大的檢測結(jié)果，系統(tǒng)會自動發(fā)出警報信號，來通知工作人員采取相關(guān)措施。

隨著科學(xué)技術(shù)手段的不斷發(fā)展，微機(jī)保護(hù)技術(shù)逐漸發(fā)展成熟，使得繼電保護(hù)技術(shù)水平得到了快速提升。在對主設(shè)備的保護(hù)工作中，微機(jī)保護(hù)技術(shù)可以對繼電機(jī)磁性、變壓器以及電力線路起到很好的保護(hù)效果，但是繼電保護(hù)技術(shù)只是對裝置的故障部件進(jìn)行切除和在一定程度上減小故障對裝置的影響效果，并不能準(zhǔn)確的對裝置的故障原因進(jìn)行診斷。

在電力繼電裝置的保護(hù)系統(tǒng)中，對電力設(shè)備的損壞以及系統(tǒng)癱瘓現(xiàn)象可以進(jìn)行有效規(guī)避是一項重要的保護(hù)功能，它可以有效的避免因一些電力設(shè)備故障或電力系統(tǒng)的癱瘓而導(dǎo)致供電區(qū)域的大面積停電現(xiàn)象，減少對企業(yè)帶來的經(jīng)濟(jì)損失。電力設(shè)備在實際的工作過程，其工作參數(shù)是不可能和理論數(shù)據(jù)達(dá)到一致的，所以繼電其的安全檢測系統(tǒng)對于檢測結(jié)果留有一定的偏差范圍，如果結(jié)果超出了偏差范圍，系統(tǒng)便會對繼電保護(hù)裝置進(jìn)行故障診斷工作，查明故障原因、確定故障位置，并發(fā)出警報信號來使得設(shè)備故障問題可以及時得到處理。

3.2 繼電保護(hù)故障的維修技術(shù)

電力系統(tǒng)中的繼電保護(hù)裝置故障維修技術(shù)種類較多，原理也各不相同，其檢測的繼電保護(hù)裝置種類也各不相同。本文選取幾種較為常見的故障維修技術(shù)來進(jìn)行簡要分析。

3.2.1 替換法

替換法為最為常見的故障維修技術(shù)，就是通過系統(tǒng)檢測出裝置的故障范圍，在通過對可疑的故障裝置進(jìn)行替換，來不斷的縮小保護(hù)裝置的故障范圍，最后達(dá)到維修效果，這是自動化的繼電保護(hù)裝置中故障維修的常有手段，技術(shù)性較低，原理簡單，但是維修效率普遍較低。3.2.2參照法

參照法維修技術(shù)是通過將發(fā)生故障的繼電保護(hù)裝置與正常運行的保護(hù)裝置的運行參數(shù)做對比，通過參數(shù)上面的差異來對設(shè)備的故障位置進(jìn)行判斷，此方法多用于對接線故障以及定值校驗故障方面。當(dāng)發(fā)現(xiàn)一個繼電保護(hù)裝置定值校驗結(jié)果與校定的整體數(shù)據(jù)差距較大時，并不能準(zhǔn)確的對設(shè)備的故障原因進(jìn)行判斷，還需要使用相同校定設(shè)備在對相同繼電器的同一部件來進(jìn)行定值檢測，從而將兩者的校定結(jié)果進(jìn)行比較來判斷出繼電保護(hù)裝置的故障原因。

3.2.3 短接法

短接法故障維修技術(shù)是通過端接線將電路回路中的一部分進(jìn)行短接操作，來判斷裝置的故障范圍。如果短接區(qū)域并沒有發(fā)現(xiàn)有故障存在，就用同樣的方法來對裝置的剩余回路部分進(jìn)行逐一排查，逐漸縮小故障范圍，最后達(dá)到確定故障發(fā)生位置的目的。短接法通常用于對電流回路開關(guān)故障、繼電器切換故障、以及對繼電器轉(zhuǎn)換開關(guān)安全性等問題進(jìn)行判斷。

3.2.4 逐項排除法

逐項排除法是通過一定的順序?qū)⒀b置的二次回路解開，然后在按照同樣的順序進(jìn)行連接，從而對設(shè)備中的二次回路進(jìn)行逐一判斷，找出發(fā)生故障的回路，從而減小故障排查范圍，然后在出現(xiàn)故障的回路中再對支路進(jìn)行逐一排除，從而找到故障發(fā)生位置。例如在直流線路中，對線路進(jìn)行逐項排除工作時，要從設(shè)備負(fù)荷的重要性出發(fā)，依次斷開設(shè)備中的回路，來縮小故障范圍，直至最終找到設(shè)備的故障點，并及時進(jìn)行維修。

3.2.5 觀察法

所謂的觀察法顧名思義就是使用肉眼進(jìn)行觀察。一般來說觀察法是作為對故障檢測的基本方法來使用。對于一些無法使用專業(yè)儀器進(jìn)行檢測的故障部位也可以使用觀察法，通過工作人員的工作經(jīng)驗以及肉眼的觀察電路原件形狀、顏色等特征是否發(fā)生變化來確定故障發(fā)生的位置。

3.3 繼電保護(hù)故障信息分析處理系統(tǒng)

對于繼電保護(hù)裝置故障的維修技術(shù)需要較高的專業(yè)技術(shù)水平以及豐富的維修經(jīng)驗，繼電保護(hù)裝置的維修技術(shù)較為復(fù)雜，故障種類繁多，這在一定程度對設(shè)備的檢測和維修工作帶來困難。隨著信息化技術(shù)的逐漸發(fā)展成熟，繼電保護(hù)裝置的故障處理與計算機(jī)技術(shù)進(jìn)行了有機(jī)融合，通過信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與繼電保護(hù)裝置的檢測系統(tǒng)相連接，對繼電保護(hù)裝置的日常工作參數(shù)進(jìn)行實時記錄、分析，維修工作人員可以通過這些記錄的信息，來對繼電保護(hù)設(shè)備的故障進(jìn)行高效排查。計算機(jī)信息技術(shù)的應(yīng)用在很大程度提高了保護(hù)系統(tǒng)的靈活性，若電力系統(tǒng)發(fā)生故障，繼電保護(hù)裝置可以通過信息技術(shù)來對電力系統(tǒng)故障進(jìn)行快速排查，提升了故障的維修效率，降低了裝置自身的損耗，增加電力企業(yè)效益。

繼電保護(hù)故障信息分析系統(tǒng)只是檢測眾多檢測手段中的其中一個，在實際的檢測工作中，工作人員應(yīng)該將多種方法相結(jié)合，來增加檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性以及全面性，并選取合理的維修方法及時對繼電保護(hù)裝置進(jìn)行維修，最大程度上減少故障對電力系統(tǒng)的影響，減少企業(yè)的經(jīng)濟(jì)損失，提高電網(wǎng)供電的穩(wěn)定性以及安全性。

4　結(jié)束語

本文從繼電保護(hù)裝置的意義及目的出發(fā)對目前我國的常用的繼電保護(hù)裝置可能出現(xiàn)的故障、故障檢測以及維修技術(shù)進(jìn)行了簡要分析，并根據(jù)筆者多年的工作經(jīng)驗指出了各種技術(shù)之間的利與弊，以及在實際的應(yīng)用過程中應(yīng)該注意的問題。國家用電量需求程度還在急劇增長，電力企業(yè)面臨的挑戰(zhàn)也在不斷增大，所以對于電力技術(shù)人員要不斷的完善繼電保護(hù)裝置故障的檢測和維修技術(shù)，為電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行提供充足保障，共同推動國家電力企業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展。

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10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.21.178

劉洋(1989-)，女，山東泰安人，研究生。