電力110KV變電站繼電保護(hù)的問(wèn)題分析與處理

韓章志 周益 陳曦 柳佳彬

【摘 ?要】由于繼電保護(hù)裝置在110KV變電站以及整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)的重要性，文章從保障繼電保護(hù)裝置的平穩(wěn)運(yùn)行角度出發(fā)，重點(diǎn)闡述了繼電保護(hù)裝置的工作原理，并分析總結(jié)了繼電保護(hù)裝置的常見(jiàn)故障情況，根據(jù)多年的從業(yè)經(jīng)驗(yàn)及文獻(xiàn)材料歸納總結(jié)了繼電保護(hù)裝置常見(jiàn)的隱患排查工作及故障處理措施等。

【關(guān)鍵詞】繼電保護(hù);故障分析;處理方案;

1 前言

在國(guó)民經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的軌道中，國(guó)內(nèi)民生主體對(duì)生活用電的需求發(fā)生了翻天覆地的變化。尤其隨著全球氣候環(huán)境問(wèn)題日益凸顯所帶來(lái)的清潔電動(dòng)汽車的快速崛起，傳統(tǒng)的變電站已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足人們對(duì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)合理、設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定、供電能力充分的需求。特別是，十九大以來(lái)，中國(guó)廣大農(nóng)村的民生經(jīng)濟(jì)依托中央扶貧政策快速發(fā)展，農(nóng)村粗放式的配電網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為阻礙農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要制約因素。在保障廣大農(nóng)村電力網(wǎng)絡(luò)元件高效、穩(wěn)定的使用中，繼電保護(hù)裝置起到了舉足輕重的作用，它不僅僅起到了保護(hù)變電站的作用，更關(guān)系到整個(gè)電力網(wǎng)絡(luò)安全穩(wěn)定的運(yùn)行。因此，本文中，筆者以電力網(wǎng)中民用的110KV變電站為例，闡述并分析了其繼電保護(hù)的工作原理、常見(jiàn)故障分析以及相應(yīng)的處理方案等。對(duì)從業(yè)人員快速判斷繼電保護(hù)元件故障和消除故障具有指導(dǎo)意義。

2 繼電保護(hù)工作原理

繼電保護(hù)的作用在于當(dāng)電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)的安全保護(hù)，避免故障點(diǎn)對(duì)其他電網(wǎng)區(qū)域造成影響。在長(zhǎng)期的繼電保護(hù)元件的開(kāi)發(fā)生產(chǎn)當(dāng)中，衍生出了不同功能、不同原理的保護(hù)裝置，常見(jiàn)的有電路短路故障保護(hù)、電流過(guò)大保護(hù)、低電壓保護(hù)以及距離保護(hù)等。但是，無(wú)論何種原理和功能的繼電保護(hù)元件，都要遵循兩大必要因素-速度因素和選擇性因素。速度因素要求當(dāng)電網(wǎng)系統(tǒng)檢測(cè)到故障變電站點(diǎn)時(shí)，其所包括的繼電保護(hù)能夠迅速的將故障元件與電網(wǎng)系統(tǒng)的正常遠(yuǎn)剝離，保護(hù)其他電站設(shè)備的正常工作。選擇性因素指的是當(dāng)電網(wǎng)系統(tǒng)檢測(cè)到故障變電站時(shí)，繼電保護(hù)元件應(yīng)該有選擇性的將故障元件、設(shè)備從電力系統(tǒng)中切除，當(dāng)故障元件或設(shè)備拒絕執(zhí)行命令時(shí)，應(yīng)該及時(shí)的調(diào)取相鄰的變電站設(shè)備進(jìn)行故障切除。電網(wǎng)系統(tǒng)中最典型的繼電保護(hù)設(shè)備由三個(gè)部分構(gòu)成，分別為測(cè)量部分、邏輯部分和執(zhí)行部分。測(cè)量部分的功能在于對(duì)被保護(hù)的電力元件進(jìn)行測(cè)量，將測(cè)量的信號(hào)值轉(zhuǎn)化為“是”、“非”、“或”等邏輯信號(hào);邏輯部分的功能在于根據(jù)邏輯信號(hào)關(guān)系對(duì)出現(xiàn)的問(wèn)題類型及范圍進(jìn)行判斷，常見(jiàn)的邏輯信號(hào)關(guān)系包括邏輯信號(hào)特點(diǎn)、先后順序、持續(xù)時(shí)間等，根據(jù)邏輯信號(hào)關(guān)系判斷是否要對(duì)繼電保護(hù)裝置發(fā)出執(zhí)行命令;執(zhí)行部分是繼電保護(hù)元件的核心部分，邏輯部分將精確地執(zhí)行命令傳送到執(zhí)行部分后，執(zhí)行部分根據(jù)命令主要執(zhí)行跳開(kāi)斷路器和跳閘脈沖等相關(guān)動(dòng)作，最終實(shí)現(xiàn)故障元件與主電網(wǎng)系統(tǒng)的切除。

3 繼電保護(hù)常見(jiàn)故障分析

由于繼電保護(hù)設(shè)備在變電站乃至整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)中起到至關(guān)重要的作用，若其發(fā)生故障將會(huì)造成嚴(yán)重后果，因此筆者根據(jù)從業(yè)經(jīng)驗(yàn)及文獻(xiàn)材料總結(jié)了110kV 變電站繼電保護(hù)設(shè)備中常見(jiàn)的故障，以便更好的做到故障預(yù)防、維護(hù)及維修。通常來(lái)說(shuō)110kV 變電站繼電保護(hù)設(shè)備常見(jiàn)的故障主要分為三類，分別為環(huán)境故障、運(yùn)行故障和隱形故障等。下面對(duì)三種故障情況做以簡(jiǎn)單描述。

1、環(huán)境故障指的是由于變電站的工作環(huán)境復(fù)雜程度較高，特別是其周圍強(qiáng)烈的磁場(chǎng)作用，在長(zhǎng)期使用過(guò)程中會(huì)造成一些微弱問(wèn)題的堆積。另外，由于外界塵土、霧霾等雜質(zhì)的滲入，長(zhǎng)時(shí)間的累積也會(huì)對(duì)一些導(dǎo)電元件的絕緣性能造成干擾。

2、隱形故障是造成變電站裝置的故障原因中最常見(jiàn)也是最嚴(yán)重的故障之一，并且很難發(fā)現(xiàn)排查。只能通過(guò)細(xì)致的、高頻率的巡檢工作和隱患排查工作來(lái)減少隱形故障發(fā)生的頻率。將隱患故障扼殺在萌芽之中，從故障的根源解決問(wèn)題。

3、運(yùn)行故障的突出表現(xiàn)有多種，例如開(kāi)關(guān)拒絕合閉、主變差動(dòng)保護(hù)錯(cuò)誤操作、電壓互感器元件故障等。與環(huán)境故障和隱形故障不同，這些設(shè)備運(yùn)行發(fā)生的元件損壞導(dǎo)致的運(yùn)行故障往往會(huì)造成更嚴(yán)重的破壞，甚至造成整個(gè)變電站的重大事故。例如開(kāi)關(guān)拒合功能的損壞導(dǎo)致應(yīng)當(dāng)繼電保護(hù)設(shè)備無(wú)法執(zhí)行斷電操作，極有可能造成現(xiàn)場(chǎng)工作人員的人身事故。再比如變壓器的匝間短路問(wèn)題會(huì)造成變電站內(nèi)局部電流瞬間增強(qiáng)，產(chǎn)生的活化對(duì)元件的破壞作用很強(qiáng)，甚至?xí)?dǎo)致起火、保障等重大安全事故。另外，由于現(xiàn)場(chǎng)操作人員相互協(xié)調(diào)工作的不到位導(dǎo)致的繼電保護(hù)裝置的停運(yùn)業(yè)屬于運(yùn)行故障中的一種。

此外，出了上述三種常見(jiàn)的故障以外，在110KV 變電站中，還有一些常見(jiàn)的隱患及故障，例如，繼電器誤動(dòng)作指示燈亮異常，繼電器燒損、繼電器不運(yùn)行或不復(fù)位故障、接點(diǎn)故障和差拍等故障，這些故障直觀表現(xiàn)為繼電保護(hù)裝置的復(fù)位故障、指示燈一場(chǎng)和燒損等，但是實(shí)際根本原因?yàn)榻狱c(diǎn)故障和差拍等。這些故障具有隱蔽性，如果不是經(jīng)驗(yàn)豐富的從業(yè)人員，很容易造成誤判，導(dǎo)致整個(gè)維護(hù)、搶修工作的滯后。

4 繼電保護(hù)常見(jiàn)故障處理方案

有繼電保護(hù)裝置的重要性及故障的易發(fā)性，快速精確的判斷故障源頭和原因，并及時(shí)做出準(zhǔn)確的應(yīng)對(duì)和處理措施顯得非常重用。通過(guò)第三小節(jié)中對(duì)繼電保護(hù)裝置的常見(jiàn)故障分析以及筆者多年的從業(yè)經(jīng)驗(yàn)，筆者歸納總結(jié)了一下常見(jiàn)的應(yīng)對(duì)110kV 變電站繼電保護(hù)故障的措施以及110kV 變電站繼電保護(hù)故障裝置的隱患排查整改經(jīng)驗(yàn)，主要包括一下幾類：

1、檢修、更新元件

由于繼電元件材料的疲勞使用，很容易造成的元件內(nèi)部功能的退化，特別是一些絕緣體的剝落所導(dǎo)致的漏電情況。工作人員根據(jù)電網(wǎng)系統(tǒng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)繼電保護(hù)裝置的元件進(jìn)行定期檢修，并定期更換新元件。該措施從隱患排查的角度實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)裝置的故障源頭處理。

2、逐項(xiàng)替換法

由于變電站的工作元件較多，電路系統(tǒng)復(fù)雜，一些突發(fā)故障很難快速準(zhǔn)確的判斷故障發(fā)生點(diǎn)，采用并聯(lián)電路逐項(xiàng)替換的方法往往能夠準(zhǔn)確的判斷出故障電路，大大縮短的復(fù)雜電路的故障排查及診斷工作時(shí)間。

3、短接法

短接法從工作原理上與逐項(xiàng)替換法類似，但是操作更加便利，是繼電保護(hù)裝置的常見(jiàn)檢修操作。它的工作方法基于工作人員的經(jīng)驗(yàn)，首先對(duì)故障電路和目標(biāo)故障元件有一個(gè)大致判斷，再以此進(jìn)行短接，逐漸排查可疑的故障原件，最后精準(zhǔn)的找出故障原件。其難點(diǎn)在于對(duì)工作人員的經(jīng)驗(yàn)要求很嚴(yán)格，越是經(jīng)驗(yàn)豐富的操作人員，其檢修速度和準(zhǔn)確度越高。

5 結(jié)語(yǔ)

隨著產(chǎn)品元件的更新?lián)Q代以及智能電網(wǎng)、變電站的普及，繼電保護(hù)工作的處理措施及維護(hù)工作也要跟上時(shí)代發(fā)展的潮流，這就要求從業(yè)人員還要不斷提高自己的高端前沿知識(shí)的水平，不斷學(xué)習(xí)智能化繼電保護(hù)裝置知識(shí)，加速推進(jìn)我國(guó)電網(wǎng)系統(tǒng)的智能化發(fā)展。

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（作者單位：國(guó)網(wǎng)浙江象山縣供電有限公司）