電力系統(tǒng)繼電保護(hù)故障分析及處理探討

顧 濤

（華電國(guó)際鄒縣發(fā)電廠，山東 鄒城 273522）

0 引 言

在電力系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，繼電保護(hù)裝置有著非常重要的作用，能夠?qū)﹄娏ο到y(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)和相關(guān)保護(hù)，是電力系統(tǒng)的核心組成部分。但是，電力系統(tǒng)往往會(huì)受到各種各樣因素的影響而出現(xiàn)不同情況的故障，嚴(yán)重影響電力系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性和可靠性。因此，要提高電力系統(tǒng)的安全性，必須加強(qiáng)對(duì)繼電保護(hù)裝置的完善，對(duì)相應(yīng)故障進(jìn)行科學(xué)、綜合分析，提出具有針對(duì)性的處理措施，保證電力系統(tǒng)安全運(yùn)行。

1 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置的作用

一般而言，電力系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置的作用主要分為三個(gè)方面，即維護(hù)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行、生動(dòng)形象地反映電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)和高效實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的控制[1]。

1.1 維護(hù)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行

繼電保護(hù)裝置最重要的作用是保障電力系統(tǒng)能夠處于一個(gè)穩(wěn)定運(yùn)行的狀態(tài)，確保電力系統(tǒng)在出現(xiàn)任何故障時(shí)都能夠?qū)收线M(jìn)行一個(gè)詳細(xì)、科學(xué)、系統(tǒng)的分析，從而有針對(duì)性地對(duì)距離該故障最近的斷路器提出繼電保護(hù)裝置命令，將故障從電力系統(tǒng)設(shè)備中切除，從而避免對(duì)故障設(shè)備造成更嚴(yán)重的破壞，從而提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性。

1.2 反映電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)

繼電保護(hù)裝置在一定程度上反映了電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，能夠時(shí)刻掌握電力系統(tǒng)中各個(gè)部分的運(yùn)行過(guò)程和該過(guò)程中出現(xiàn)的任何故障信號(hào)。繼電保護(hù)裝置通過(guò)分析這些信號(hào)得出電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，從而做出預(yù)防性措施。此外，繼電保護(hù)裝置還可以將這些檢測(cè)信號(hào)傳入繼電保護(hù)的自動(dòng)控制裝置，從而對(duì)電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行分析、調(diào)整，保障電力系統(tǒng)可靠運(yùn)行[2]。

1.3 高效實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的控制

電力系統(tǒng)中的繼電保護(hù)裝置能夠起到對(duì)電力系統(tǒng)的檢測(cè)和保護(hù)作用，且主要通過(guò)電源遙控、自動(dòng)控制、遠(yuǎn)程控制等技術(shù)實(shí)現(xiàn)。這些技術(shù)提高了對(duì)電力系統(tǒng)保護(hù)的高效性、技術(shù)性、完善性，也促使整個(gè)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置達(dá)到了一定程度的自動(dòng)化控制技術(shù)水平，從根本上實(shí)現(xiàn)了對(duì)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的控制。

2 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)故障分析

2.1 電壓互感器二次回路故障分析

在電力系統(tǒng)的繼電保護(hù)裝置中，電壓互感器和電流互感器做為二次回路，是繼電保護(hù)運(yùn)行過(guò)程中不可或缺的重要組成設(shè)備。但是，電壓互感器和電流互感器在二次回路的運(yùn)行過(guò)程易受各種因素的影響而出現(xiàn)故障帶來(lái)嚴(yán)重后果[3]。實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，電壓互感器二次回路的故障主要表現(xiàn)為以下幾方面：二次回路中性點(diǎn)存在較多連接不當(dāng)?shù)那闆r（如圖1所示），而連接不當(dāng)多是因?yàn)榻泳€施工工藝不合理；三角電壓回路出現(xiàn)斷線，一旦出現(xiàn)電壓回路斷線，就會(huì)導(dǎo)致零序保護(hù)發(fā)生故障；PT二次失壓，是電壓互感器二次回路運(yùn)行過(guò)程中最常見(jiàn)的故障之一。

圖1 中性點(diǎn)接地繼電保護(hù)裝置外形

2.2 電流互感器飽和故障分析

在當(dāng)前的電力系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置中，電流互感器最易出現(xiàn)飽和故障，一旦電流互感器出現(xiàn)飽和，就會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重后果，大大降低繼電保護(hù)的運(yùn)行效果。繼電保護(hù)中，電流互感器出現(xiàn)飽和故障最重要的原因是短路，短路會(huì)使電流互感器轉(zhuǎn)變?yōu)閯?lì)磁電流，從而導(dǎo)致二次電流無(wú)法進(jìn)行先行傳變，從而導(dǎo)致繼電保護(hù)裝置故障，降低電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。圖2為電流互感器飽和時(shí)發(fā)生電流的波形圖，圖3為常見(jiàn)的短路類型。

圖2 電流互感器發(fā)生飽和時(shí)二次電流波形圖

圖3 常見(jiàn)的短路類型

2.3 電源故障分析

繼電保護(hù)裝置的運(yùn)行離不開(kāi)電源。在繼電保護(hù)裝置的實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，電源的作用至關(guān)重要。一旦電源出現(xiàn)故障，就會(huì)直接導(dǎo)致電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障，并且無(wú)法繼續(xù)實(shí)施后面的操作。因此，對(duì)電源的保障需要放在首位。此外，在繼電保護(hù)裝置中，一旦電源輸出的功率減小，就會(huì)直接導(dǎo)致輸出的電壓減少，從而降低繼電保護(hù)裝置的高效性，使繼電保護(hù)裝置無(wú)法正常運(yùn)行。

2.4 干擾和絕緣故障分析

在繼電保護(hù)裝置中，對(duì)繼電裝置的檢測(cè)也是至關(guān)重要的，有專門的檢測(cè)繼電系統(tǒng)為繼電系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)。在進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，需要根據(jù)相應(yīng)的線路來(lái)判斷電路、電線存在故障之間的聯(lián)系，并且準(zhǔn)確的判斷兩者之間發(fā)生的緣由。但是，在實(shí)際的檢測(cè)過(guò)程中，一些現(xiàn)代化設(shè)備會(huì)對(duì)檢測(cè)帶來(lái)一定的干擾，使相關(guān)的繼電元件出現(xiàn)故障，也正是這些原因的產(chǎn)生，加大了繼電保護(hù)裝置發(fā)生故障的概率。由于繼電系統(tǒng)具有較高的集成度，而且相應(yīng)的電源線路也比較密集，在使用的過(guò)程中難免會(huì)使電源線路吸附大量的雜質(zhì)，例如：灰塵等。這些雜質(zhì)會(huì)對(duì)線路產(chǎn)生較大的影響，導(dǎo)致電線電路在通電的過(guò)程中出現(xiàn)干擾或者絕緣的情況，從而增加了繼電保護(hù)裝置發(fā)生故障的概率，大大降低了繼電保護(hù)裝置的安全性[4]。

3 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)故障處理措施

3.1 詳細(xì)記錄故障發(fā)生的原因

在電力系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，故障產(chǎn)生的形式各種各樣。為了給維修人員提供更多便利，需要加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)工作人員對(duì)繼電保護(hù)裝置出現(xiàn)故障的形式、原因等進(jìn)行詳細(xì)、準(zhǔn)確記錄，并且通過(guò)對(duì)故障后的觀察來(lái)提高記錄故障的實(shí)質(zhì)性作用，為維修人員提供更多的處理依據(jù)。在記錄繼電保護(hù)裝置故障時(shí)，最重要的是詳細(xì)、準(zhǔn)確記錄故障發(fā)生的原因，通過(guò)科學(xué)分析故障發(fā)生的原因，從而為處理措施提供重要的參考依據(jù)，提高維修的高效性。此外，避免了在繼電保護(hù)裝置故障的維修過(guò)程中浪費(fèi)不必要的人力、財(cái)力和時(shí)間，從根本上提高故障處理的質(zhì)量和效率。

3.2 元件的參照替換

在繼電保護(hù)裝置發(fā)生故障后，最常用的處理辦法是使用原件替代法和參照法。其中，元件替換法就是替代出現(xiàn)問(wèn)題的元件。在具體的運(yùn)行過(guò)程中，一旦發(fā)生任何元件出現(xiàn)故障，就可以采用新的、相同的元件去代替故障元件。參照法是指將幾種元件進(jìn)行對(duì)比分析，根據(jù)故障記錄以及相關(guān)的運(yùn)行參數(shù)來(lái)選擇適合的元件。這兩種方法都在一定程度上提高了故障處理效率，保障了繼電保護(hù)裝置的高效運(yùn)行。

3.3 提高設(shè)備抗干擾性

在繼電保護(hù)裝置中，很多元件都有比較敏感的特點(diǎn)，一旦外界環(huán)境出現(xiàn)變化，就會(huì)使繼電保護(hù)裝置出現(xiàn)不同程度的故障，同時(shí)也會(huì)對(duì)相關(guān)保護(hù)設(shè)備造成不同程度的損壞。為了減少繼電保護(hù)裝置運(yùn)行過(guò)程中故障發(fā)生的概率，必須加強(qiáng)設(shè)備對(duì)外界的抗干擾性，確保電力系統(tǒng)內(nèi)部運(yùn)行的安全可靠性。第一，加強(qiáng)硬件的抗干擾性能。第二，加強(qiáng)軟件的抗干擾性能。通過(guò)這兩個(gè)方面的高效結(jié)合，能夠最大程度降低繼電保護(hù)裝置出現(xiàn)故障的幾率，從而保障電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性、安全性和可靠性[5]。

4 結(jié) 論

當(dāng)前，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，我國(guó)電力系統(tǒng)不斷發(fā)展與完善，并朝著多元化、現(xiàn)代化、科學(xué)化方向發(fā)展。電力系統(tǒng)中的繼電保護(hù)裝置是技術(shù)發(fā)展的。為了促進(jìn)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定發(fā)展，需要不斷完善繼電保護(hù)裝置，從根本上保證電力系統(tǒng)的安全性和可靠性。