電力系統(tǒng)繼電保護二次回路檢修問題及對策研究

岳振球

(國網(wǎng)江蘇省電力有限公司南京供電分公司 江蘇南京 210000)

隨著中國經(jīng)濟社會的迅速發(fā)展，我國整體的用電要求也出現(xiàn)了很大的變化。為與時俱進、加快對供電系統(tǒng)的優(yōu)化升級改造，電氣二次回路必須在長期使用的過程中保障動力系統(tǒng)發(fā)電的正常運行，為供電系統(tǒng)工作提供保障。電氣二次回路通常分為保護回路、控制回路、通信回路和檢測電路等。一旦電氣二次回路出現(xiàn)了故障問題，則勢必將會引起整個供電系統(tǒng)的故障問題。所以，要有效維護供電的安全性，就要高度重視對電力二次回路問題的分析，并根據(jù)出現(xiàn)的問題情況進行相應(yīng)的預(yù)防措施。近年來，隨著中國電氣化基礎(chǔ)建設(shè)裝置的規(guī)模日益擴大，對電網(wǎng)的依賴性不斷加強，同時也極大地推動了中國電力系統(tǒng)運行的進一步發(fā)展。在動力系統(tǒng)運用過程中，由于繼電保護或二次電路故障而導(dǎo)致的各種故障，也越來越受到關(guān)注[1]。

1 電力系統(tǒng)繼電保護二次回路概述

1.1 繼電保護二次回路的特征

在當(dāng)前的工業(yè)系統(tǒng)中，繼電保護系統(tǒng)二次電路由于其主要作用已成為不可缺少的關(guān)鍵部分，但同時在其構(gòu)造方面也存在著極大的復(fù)雜性。所以，在現(xiàn)階段應(yīng)用較多的繼電保護體系二級回路，大多由檢測系統(tǒng)、繼電保護設(shè)備、開關(guān)和電氣信號系統(tǒng)，以及部分設(shè)備所構(gòu)成。通過設(shè)計繼電保護體系，二級回路也能通過以低運行電流的方式達到對設(shè)備的有效保護效果。而同時，繼電保護體系的二次回路由于在結(jié)構(gòu)上比較復(fù)雜，它所包含的子系統(tǒng)也比較多，所以在其工作過程中往往需要與多個系統(tǒng)一起進行協(xié)調(diào)，才能實現(xiàn)其功用和效率。這就使繼電保護系統(tǒng)同時具備綜合性和復(fù)雜化的特點。

1.2 為何要安裝繼電保護二次回路

安全功能也是現(xiàn)代繼電器保護系統(tǒng)中二次電路的一大特征。

1.2.1 現(xiàn)代繼電器保護裝置須具備足夠大的安全功能

以前的電力系統(tǒng)保護裝置，往往因為故障率過高、反應(yīng)遲緩等問題，其對動力系統(tǒng)正常工作的保障效率較為低下。而現(xiàn)在通過使用繼電器保護，二次電網(wǎng)就可以實現(xiàn)全智能操作，能夠完成現(xiàn)場監(jiān)測，并且能夠?qū)λO(jiān)測到的數(shù)據(jù)實現(xiàn)在線統(tǒng)計分析。利用這些優(yōu)勢，一方面可以確保激勵制度的質(zhì)量保證的有效性，另一方面也可以保證工人的人身安全[2]。

1.2.2 電力系統(tǒng)繼電保護二次回路良好的經(jīng)濟功能

現(xiàn)階段，所有使用了繼電保護系統(tǒng)二次回路的電氣設(shè)備都集中在電力系統(tǒng)中，在實際應(yīng)用和維修上都比較便利，也合理地減少了繼電保護系統(tǒng)二次回路系統(tǒng)設(shè)備在操作和維修過程中的成本耗費，減少了整個電力系統(tǒng)設(shè)備在運營時整體的成本費用，具有重要的經(jīng)濟價值。

1.2.3 電力系統(tǒng)繼電保護二次回路具備超強服務(wù)性能

繼電保護二次輸入電路在對家庭電力系統(tǒng)實施維護的過程中，有著特殊的優(yōu)勢。它不僅具有較大的控制范圍，在加裝后得到保留的空間也很大，從而能夠充分發(fā)揮其優(yōu)越性。

通過對電氣二次回路的有效應(yīng)用，能夠大幅度提高電氣系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性，具有良好的防護、維護與管理效果。電力二次回路是一個很關(guān)鍵的設(shè)備，可以有效保證國家電網(wǎng)高效率、安全、平穩(wěn)地工作，通常主要分為控制回路、通信回路和維護回路等。電氣設(shè)備二次回路的正常運行對供電系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性具有很大的影響，因此要做好對二次回路的故障檢查工作，并根據(jù)相關(guān)問題采取有效預(yù)防措施，從而建立完備的故障防范預(yù)案體系。在故障防范預(yù)案建立的過程中，應(yīng)充分結(jié)合電氣設(shè)備二次回路的功用與特性，盡可能地把二次回路故障出現(xiàn)的概率限制在最小化，以此保證供電系統(tǒng)的工作效率[3]。

2 電力系統(tǒng)繼電保護二次回路的優(yōu)點

2.1 較高的安全性能

現(xiàn)階段采用的繼電保護二次電路裝置，其基本構(gòu)造和操作系統(tǒng)等均應(yīng)用了當(dāng)時最新的現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)，具有很高的技術(shù)含量。因此，其在操作過程中實現(xiàn)了高精確性和穩(wěn)定性，從而減少了因為操作的原因產(chǎn)生的各類問題，大大降低了故障率。同時，也因為其較高的系統(tǒng)集成性，在進行維護與檢測工作時更加簡單，從而增加了動力系統(tǒng)的總體穩(wěn)定性，確保了整個動力系統(tǒng)工作的可靠性[4]。

2.2 經(jīng)濟適宜

較高的集成度，也使得繼電保護二次型集成電路具備了體積小、載重輕的特性，不僅在進行電氣設(shè)備裝配過程中產(chǎn)生的電能消耗相對小，同時還由于其結(jié)構(gòu)上較為簡單，在電氣設(shè)備出現(xiàn)事故時對一些電極反應(yīng)過程片進行更換時也比較簡便。相對不大的生產(chǎn)成本，再加上簡單明了的檢修裝配，使其獲得了較大的效益，從而在最新的電力系統(tǒng)中得到大量應(yīng)用[5]。

3 電力系統(tǒng)的繼電保護檢修問題

為改善供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及供電的質(zhì)量，專業(yè)人員應(yīng)當(dāng)進行繼電保護二次回路，并實施安全管理。在電力行業(yè)中，設(shè)備的安全和故障檢測工作是非常重要的，只有繼電保護系統(tǒng)二次傳輸電路正常工作，才能穩(wěn)定整個電力系統(tǒng)的安全性。

3.1 越級跳閘水平位移現(xiàn)象

導(dǎo)線在遇到外界干擾時，出現(xiàn)了斷開連接情況，由此導(dǎo)致電纜的越級跳闡，嚴重干擾了供電系統(tǒng)的運行，因此大大降低了電力設(shè)備使用壽命。對于出現(xiàn)在故障電路中的變壓器而言，對電力變壓器的選跳方式的配置方法不適當(dāng)，極易造成母線中性點接地變壓器出現(xiàn)自動斷開情況，而中性點不接地的變壓器卻在與母線相連的地方繼續(xù)工作中，從而造成母線中性點電位的大幅度增加，引起主變壓器的不斷發(fā)熱，在一定程度上極易造成火災(zāi)事故，給電力企業(yè)和使用者帶來了極大的經(jīng)濟損失[6]。

3.2 總線開關(guān)錯誤觸發(fā)跳閘

總線開關(guān)錯誤觸發(fā)跳閘是繼電保護二次電路中常見的一個問題，不但嚴重干擾了供電的安全、平穩(wěn)工作，還會嚴重損壞電力設(shè)備，降低了電網(wǎng)的轉(zhuǎn)型運營效率。例如：線路相電流突然變?yōu)榱悖P者對該電路進行了檢測，結(jié)果表明二次線箱的端子引線絕緣能力并沒遭到破壞，但存在著燒損、裂紋等現(xiàn)象，造成了母聯(lián)的開關(guān)錯誤跳閘。

另外，由于電源回路設(shè)計不合理，出現(xiàn)了重大問題，又或者作業(yè)技術(shù)人員在實際操作流程中，對母線倒閘的具體操作不了解、粗心大意或檢測不嚴格等因素也會造成開關(guān)的錯誤跳躍[7]。

3.3 線路絕緣斷裂

母線保護系統(tǒng)差導(dǎo)致母線故障是發(fā)電廠和變電所中電氣設(shè)備最嚴重的故障之一。運行經(jīng)驗表明，大多數(shù)母線故障是單相接地，多相短路故障所占的比例很小。導(dǎo)致絕緣能力產(chǎn)生斷裂現(xiàn)象最主要的原因包括以下兩點：一是在測量電路相與母差電流回路之間產(chǎn)生了短路現(xiàn)象，從而造成導(dǎo)線芯絕緣出現(xiàn)斷裂；二是人們在對電力系統(tǒng)進行測試之后，未能及時修復(fù)中性點直接接地導(dǎo)線，使電力系統(tǒng)一旦出現(xiàn)問題，非常容易造成導(dǎo)線電位升高，引起電流回路相以及設(shè)備電路相關(guān)線芯產(chǎn)生斷裂情況，進而造成二次電路失效[8]。

4 電流互感器二次電路故障的問題

4.1 對二次電路故障的問題

通過對電氣二次回路故障問題的研究和處理，能夠從根本上提高電力系統(tǒng)的運行效率。在電氣二次回路中，電流互感器故障問題常常會出現(xiàn)，其內(nèi)部元件線頭和端子常常會發(fā)生放電和打火等不良問題。若在電流互感器二次電路故障問題檢查的過程中，發(fā)現(xiàn)了在電流互感器電路中存在著二次開路的不良問題，則應(yīng)采取相應(yīng)措施對電流回路故障發(fā)生區(qū)域做出正確評估，并考察它對相應(yīng)的設(shè)備維護管理工作會不會形成某種影響，同時務(wù)必要及時地向有關(guān)部門做好調(diào)度報告，以盡量避免保護設(shè)備誤動的不良現(xiàn)象發(fā)生。由于電力系統(tǒng)設(shè)備誤操作事件所產(chǎn)生的影響因素，一般主要是由于交流配電回路中性斷線晰開，而此類問題的出現(xiàn)又無法使設(shè)備的三相電流或者三相電壓出現(xiàn)異常的狀況，所以相關(guān)的報警裝置也就無法做出有效報警反應(yīng)，因此此類的故障問題就相對較為隱蔽。所以，應(yīng)該注意零序電流分量回路，因為一旦中性線斷開就會導(dǎo)致零序電流分量斷開，在這個狀況時會導(dǎo)致保護誤動和拒動，應(yīng)加強對此類問題的預(yù)防。

4.2 繼電器保護和控制回路故障問題

在電力系統(tǒng)中通常有著大量的回路，斷路器控制電源回路是其中的一種，若發(fā)生故障問題極可能造成正常操作難以開展。如果控制電源發(fā)生了故障問題，那么就可能是繼電器無法工作，進而造成自動控制系統(tǒng)難以實現(xiàn)相關(guān)信號的發(fā)送。斷路器故障問題發(fā)生的概率相對比較高，造成這種問題發(fā)生的主要原因是控制電源關(guān)閉、線路接觸不佳以及二次回路短路故障問題等。如果發(fā)生了二次回路故障，那么斷路器將難以正常工作，無法實現(xiàn)對回路斷線信號的發(fā)送，進而造成電路合閘和跳閘操作難以執(zhí)行，最終引發(fā)嚴重的電力事故[9]。

4.3 數(shù)據(jù)破壞、線路受損、容量受損問題

4.3.1 數(shù)據(jù)破壞

繼電保護系統(tǒng)的二次電路在工作過程中由于優(yōu)勢而會產(chǎn)生一些差流，經(jīng)過差動保護以后也會產(chǎn)生一定程度的差錯。而這些差錯的產(chǎn)生，不僅會導(dǎo)致電力系統(tǒng)終端保護的數(shù)據(jù)受到破壞，同時還會導(dǎo)致繼電保護系統(tǒng)二次電路的靈敏度受到影響，精確度也會大大降低。

4.3.2 電路受損

因為繼電保護的安裝工程中要使用許多電路，所以在其工作環(huán)境中往往會發(fā)生電路損壞的現(xiàn)象。這些現(xiàn)象將導(dǎo)致電路的切斷功能遭到干擾，造成電路閉合不良和熔斷機制發(fā)生故障，導(dǎo)致繼電保護二次電路的能力降低。

4.3.3 容量受損

繼電保護系統(tǒng)的二次電路功能在出現(xiàn)故障之后，會導(dǎo)致整個電路系統(tǒng)設(shè)備的容量也收到相應(yīng)的影響，比如電纜、斷路器出現(xiàn)了容量損失的情形，這些故障在發(fā)生之后也會加快電氣設(shè)備的老化速率，從而導(dǎo)致整個動力系統(tǒng)的設(shè)備容量也受到了負面影響[10]。

4.4 設(shè)計的不規(guī)范

設(shè)計階段考慮不周，未能嚴格地根據(jù)需要加以設(shè)計，使原來已經(jīng)簡化的傳輸線路設(shè)計變得更加復(fù)雜，而審圖流程又不細致，導(dǎo)致工程沒有在施工之前就遇到問題。控制的主要辦法就是對二次回路的連接形式做出不斷的修改，在做到每一次電路都能安全工作的同時要求更簡單的連接形式，這也有利于后期的維修工作[11]。

5 電力系統(tǒng)有關(guān)問題的對策研究

5.1 進行負荷檢測、進行質(zhì)量檢修、進行保護檢修

在繼電保護二次電路操作流程中要格外小心設(shè)備中的負載，因為負荷的多少會直接影響著電壓互感器的工作。所以，在進行實際使用過程中需要相應(yīng)的措施對互感器電流負荷做出相應(yīng)的降低。也可以采用降低電流、選用適當(dāng)?shù)碾娏骰ジ衅鳌⒆龊枚ㄆ跔顟B(tài)檢測等措施。

繼電保護二次電路系統(tǒng)的基本構(gòu)造比較復(fù)雜，同時，對系統(tǒng)內(nèi)各種電力元器件的綜合要求也會對其實際功能產(chǎn)生一定的影響，再加上現(xiàn)階段在市面上出售的電流互感器品類繁多，因此在進行選擇設(shè)計時必須嚴格地按照系統(tǒng)的具體規(guī)定實施。另外，對于輸出額定電流或負荷過大的繼電保護系統(tǒng)設(shè)備，在進行差流保護設(shè)計的過程中可以選用具有相同氣隙大小容量的電流互感器。此類裝置的鐵芯磁性范圍相對較小，這樣就使得電流互感器無法超載，可以提高對設(shè)備的防護特性。由于其磁性范圍較小，所以對電流失衡以后的更高電壓電流也可以產(chǎn)生一定的抑制效應(yīng)[12]。

在進行繼電保護二次傳輸電路維護的過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)一些操作難度很大的情形，因此除了可以在進行差動維護之外，還可進行高比率差流維護，這也是現(xiàn)階段使用較多的一個措施，該措施也可以運用在對二次電路的故障檢查中。

5.2 差動保護裝置的電流檢修

電流互感器在差動保護裝置中占有著十分關(guān)鍵的地位，它同樣也是保證差動裝置的一種十分關(guān)鍵的原件。裝于差動保護裝置上的電流互感器的類型選用上一定要小心謹慎，絕對不能盲目地自行選擇。同時，電流互感器的最大負荷電流也必須限制在規(guī)定范圍內(nèi)，必須時時刻刻重視對電流互感器的檢測工作，否則將會影響設(shè)備的正常運行狀況[13]。

5.3 二次回路的絕緣檢查

要注意對繼電保護二次回路中的絕緣檢測工作，每一種電氣設(shè)備在使用以前都必須先對其絕緣性進行檢查，而絕緣測試工作是對確定現(xiàn)代電氣系統(tǒng)可靠性較為關(guān)鍵的方法。首先應(yīng)該了解，電廠繼電保護二次回路中的電氣設(shè)備通常都是安裝于戶外，而這些電氣設(shè)備在外界各種因素的共同作用下，其絕緣性能很快就會改變。例如：某電廠繼電保護系列在二次回路改造成功后，由于安裝環(huán)境不合理而出現(xiàn)的直流接地問題，后來人們在對該二次回路中的部分電氣設(shè)備進行了絕緣測試后發(fā)現(xiàn)，其絕緣性能比較之前就明顯下降了。所以，電廠的工作人員應(yīng)做好對繼電保護系統(tǒng)二次電路的檢測，并定時檢查二次電路以及相關(guān)電氣設(shè)備的絕緣性能，從而確保電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行[14]。

5.4 電力二次回路的故障防范

首先，在電流互感器故障問題的檢測過程中要依據(jù)現(xiàn)場情況對電流串路故障位置進行準確的判斷，允分考慮故障問題是否會對相關(guān)的保護設(shè)施造成不良的干擾，及時完成相應(yīng)的通知調(diào)度工作，盡可能杜絕保護誤動的不良現(xiàn)象出現(xiàn)，在故障問題檢測過程中可結(jié)合電路設(shè)計圖紙。

其次，對于繼電保護與控制回路故障問題的有效防范，務(wù)必要強化繼電器的保護功能，從而有效避免跳閘壓接板、二次線路虛接問題所引發(fā)的嚴重損失，以防止斷路器結(jié)構(gòu)受損等問題的產(chǎn)生。務(wù)必要保證防跳斷電器電壓線圈連接方向的準確性，對安全啟動電流進行科學(xué)的管控。如果在回路位置出現(xiàn)故障問題而沒做出相應(yīng)報警行為時，那么應(yīng)采取基于對壓板有效應(yīng)用的直流電壓檢測方式，最終實現(xiàn)對出口回路健康狀態(tài)的檢測，完成對開路問題的準確判斷[15]。

6 結(jié)語

隨著中國社會和經(jīng)濟的高速發(fā)展，我國用電需求也發(fā)生很大變化，相關(guān)工作者應(yīng)當(dāng)加快優(yōu)化升級供能系統(tǒng)，隨著時間的推移，電氣二次回路必須在實際使用過程中保證長期供能系統(tǒng)的高效能源生產(chǎn)，為供電系統(tǒng)的工作提供優(yōu)越的環(huán)境。