電力系統(tǒng)繼電保護(hù)常見(jiàn)故障分析與檢修技術(shù)

丁明

摘 要：電力系統(tǒng)有兩種不同的類型，一是高壓系統(tǒng)，二是低壓系統(tǒng)。前者，多是利用繼電保護(hù)其他設(shè)備或是線路，確保供電系統(tǒng)的順暢運(yùn)行，降低事故的出現(xiàn)率。然而，電力網(wǎng)絡(luò)的級(jí)數(shù)、設(shè)備均比較復(fù)雜，繼電保護(hù)有多種不同的類別，繼電保護(hù)故障時(shí)常會(huì)出現(xiàn)，隨即產(chǎn)生斷路器誤動(dòng)或是越級(jí)動(dòng)作，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)有各類不同程度的控制回路故障。我們將重點(diǎn)分析繼電保護(hù)故障，探討背后的維修技術(shù)。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)繼電保護(hù)；常見(jiàn)故障；檢修技術(shù)

一、電氣繼電保護(hù)概述

電力系統(tǒng)中，繼電保護(hù)是當(dāng)設(shè)備或是線路出現(xiàn)故障時(shí)，作出報(bào)警信號(hào)、跳閘，以便切除故障、預(yù)防危險(xiǎn)事件的專業(yè)保護(hù)系統(tǒng)，涵蓋測(cè)量、判斷、控制和執(zhí)行等多個(gè)不同的部分。繼電保護(hù)也有兩種不同的劃分，一是傳統(tǒng)型，二是微機(jī)型。前者涵蓋了PT、線圈以及繼電器等基本的構(gòu)成部分；后者，涵蓋了PT、微機(jī)保護(hù)裝置、CT、線圈以及控制回路等諸多不同的部分。

二、繼電保護(hù)的要求

1、可靠性：在該動(dòng)作時(shí)立即動(dòng)作，在不該動(dòng)作的情況下不動(dòng)作，及時(shí)對(duì)故障線路或是設(shè)備進(jìn)行切除。

2、選擇性：利用和故障設(shè)備或是線路距離偏短的斷路器，對(duì)故障予以切除。如果故障線路或是保護(hù)拒動(dòng)，由周邊設(shè)備或者某個(gè)斷路器啟動(dòng)失靈保護(hù)，及時(shí)地切除故障。該種做法，可以防止越級(jí)跳閘。

3、靈敏性：在線路或是設(shè)備合理的被保護(hù)范圍，出現(xiàn)接地或者是短路故障，此時(shí)保護(hù)裝置應(yīng)當(dāng)達(dá)到相應(yīng)的靈敏系數(shù)，確保故障出現(xiàn)時(shí)可以安全地接觸。

4、速動(dòng)性：保護(hù)裝置能夠?qū)Χ搪饭收嫌枰钥焖偾谐?。速?dòng)性有助于增加系統(tǒng)的平穩(wěn)性，縮短故障范疇，避免對(duì)故障線路帶來(lái)毀滅性的損傷。

三、電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的影響因素

1、雷擊干擾

雷擊閃電的干擾，是繼電保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中遇到的常見(jiàn)問(wèn)題。雷擊災(zāi)害不僅是繼電保護(hù)系統(tǒng)正常運(yùn)行的干擾因素，也是變電站二次設(shè)備及相應(yīng)電路的干擾因素。根據(jù)一些研究者的研究結(jié)果，在閃電發(fā)生時(shí)，變電站的雷電流可以通過(guò)一次設(shè)備進(jìn)入到地面電網(wǎng)之中。但是在電網(wǎng)電位及不同點(diǎn)之間存在的瞬態(tài)阻抗差異的影響下，閃電與雷擊會(huì)讓保護(hù)裝置的運(yùn)行可靠性有所降低。

2、接地故障下的工頻干擾

接地故障是電力系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中的一種常見(jiàn)故障。此種故障的出現(xiàn)，會(huì)讓工頻干擾成為電力系統(tǒng)正常運(yùn)行的主要影響因素。以變壓器中性點(diǎn)直接接地的變壓站為例，在接地故障產(chǎn)生以后，故障因素所導(dǎo)致的障礙電流會(huì)經(jīng)由變壓器中性點(diǎn)進(jìn)入地網(wǎng)。受地網(wǎng)的阻抗作用的影響，障礙電流在經(jīng)過(guò)架空地線和大地回流到故障發(fā)生區(qū)域以后，會(huì)讓地網(wǎng)電位超過(guò)大地電位，并讓電纜屏蔽層產(chǎn)生工頻電流。接地故障的出現(xiàn)，也會(huì)讓地網(wǎng)的不同點(diǎn)出現(xiàn)電位差。在地網(wǎng)電位與大地電位之間的差值過(guò)大的情況下，電位差會(huì)成為高頻通信系統(tǒng)的干擾因素，進(jìn)而影響繼電保護(hù)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

3、靜電放電干擾

電網(wǎng)系統(tǒng)正常運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的靜電放電也會(huì)給繼電保護(hù)工作的開(kāi)展帶來(lái)干擾。電力系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置日常巡檢維護(hù)工作實(shí)施過(guò)程中，巡檢人員自身因摩擦而產(chǎn)生的高電壓也會(huì)在觸發(fā)保護(hù)裝置以后，給保護(hù)裝置帶來(lái)?yè)p害。

4、輻射干擾

繼電保護(hù)系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境較為惡劣。輻射因素也可以被看作是繼電保護(hù)設(shè)備正常運(yùn)行的影響因素。根據(jù)繼電保護(hù)系統(tǒng)的實(shí)際情況，移動(dòng)通信工具所產(chǎn)生的輻射也是繼電保護(hù)系統(tǒng)正常運(yùn)行的影響因素。

四、繼電保護(hù)常見(jiàn)故障

1、越級(jí)跳閘。若某款電氣設(shè)備、某個(gè)線路存在故障，周邊的斷路器卻并未馬上跳閘、上級(jí)或是上上級(jí)斷路器跳閘甚至同時(shí)跳閘的時(shí)候，停電范圍也會(huì)隨即擴(kuò)大。

2、控制回路故障。繼電保護(hù)控制回路故障，屬于相對(duì)普遍的故障。該種故障可導(dǎo)致斷路器無(wú)法合閘、無(wú)法保持、無(wú)法跳閘甚至誤跳閘等對(duì)電氣設(shè)備運(yùn)行相當(dāng)不利的行為，干擾變電站設(shè)備的有序工作。

3、直流接地。通常，變電站內(nèi)部的直流系統(tǒng)無(wú)法接地運(yùn)行?？紤]到直流電源有多個(gè)不同的分支，線路相對(duì)偏長(zhǎng)，各種保護(hù)、自動(dòng)化基本上是選擇直流電源。因此，直流接地相對(duì)來(lái)講也是十分常見(jiàn)的故障。如果直流系統(tǒng)出現(xiàn)一點(diǎn)接地，應(yīng)馬上找到具體的故障點(diǎn)，防止造成更嚴(yán)重的結(jié)局。這是由于，直流系統(tǒng)一旦真的一點(diǎn)接地了，控制回路也將引起誤動(dòng)甚至是拒動(dòng)，有時(shí)兩點(diǎn)短路還將直接誘發(fā)電源開(kāi)關(guān)出現(xiàn)跳開(kāi)的情況。

4、微機(jī)保護(hù)裝置故障。結(jié)合微機(jī)繼電保護(hù)裝置的基本特征，微機(jī)保護(hù)裝置故障可能會(huì)有下列幾個(gè)不同的誘發(fā)因素：電源。輸出功率不足會(huì)，導(dǎo)致輸出電壓降低。如果電壓降低的太多明顯，電路基準(zhǔn)值也將有所改變，甚至出現(xiàn)電路時(shí)間變短等諸多不同的問(wèn)題，干擾邏輯配合。嚴(yán)重時(shí)，邏輯功能還將出現(xiàn)誤判。特別是事故出現(xiàn)時(shí)，出口、信號(hào)以及重動(dòng)繼電器等均會(huì)動(dòng)作，電源應(yīng)當(dāng)要有絕對(duì)的輸出功率。一旦現(xiàn)場(chǎng)真的有了事故，微機(jī)保護(hù)再也不能傳遞后臺(tái)信號(hào)，更不可能重合閘，我們需分析輸出功率是不是降低了。逆變電源，必須抓好現(xiàn)場(chǎng)管理。除了要定期檢驗(yàn)，還應(yīng)遵守行業(yè)的規(guī)程。干擾與絕緣，微機(jī)保護(hù)原本就缺乏較強(qiáng)的抗干擾性，對(duì)講機(jī)或是其他設(shè)備基本上都是在保護(hù)屏附近使用，這就可能導(dǎo)致邏輯元件出現(xiàn)明顯的誤動(dòng)作。一般來(lái)說(shuō)，很多微機(jī)保護(hù)裝置都裝配的有些集中，布線非常密集。使用時(shí)間久了，接線焊點(diǎn)可能會(huì)留下很多靜電或是塵埃，易搭建起導(dǎo)電通道，這也是繼電保護(hù)故障的高發(fā)地。

五、電氣繼電保護(hù)的維修技術(shù)

1、越級(jí)跳閘故障

處理短路、漏電故障，過(guò)高的負(fù)載功率，導(dǎo)線太細(xì)等，均可能引起越級(jí)跳閘。不管何種緣由，越級(jí)跳閘均是由于整定、動(dòng)作時(shí)間的不同起步共同導(dǎo)致。

2、控制回路故障處理

繼電保護(hù)系統(tǒng)中，二次回路故障是比較普遍的問(wèn)題。相應(yīng)地，明確二次回路故障的具體位置，這是處理該故障的根本所在。面對(duì)類似的情況，建議選擇回路拆除法來(lái)對(duì)繼電保護(hù)系統(tǒng)故障進(jìn)行排除。舉個(gè)例子，平時(shí)檢查電力繼電保護(hù)系統(tǒng)實(shí)際的運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，要按照二次回路的先后有步驟地進(jìn)行拆除。接下來(lái)，將拆卸的部分重新安裝，并尋找故障的具體位置，處理繼電保護(hù)系統(tǒng)中出現(xiàn)的故障問(wèn)題。

3、直流系統(tǒng)接地故障排查

這些年，直流接地故障定位裝置也是電力系統(tǒng)相對(duì)比較普遍的產(chǎn)品。它的特征：不需要對(duì)直流回路電源予以斷開(kāi)，能夠在帶電的情況下找到接地故障。摒棄了“拉回路”的傳統(tǒng)做法，增強(qiáng)了查找直流故障的可靠性。該裝置能夠?qū)⒔拥毓收霞?xì)化到某個(gè)點(diǎn)上，方便操作。

4、微機(jī)保護(hù)故障處理

（1）微機(jī)故障信息，對(duì)技術(shù)沒(méi)有過(guò)高要求的故障易于排除。然而，有些故障可能沒(méi)有辦法憑我們的主觀經(jīng)驗(yàn)去排除。該情況下，我們需記錄好故障的基本特征，根據(jù)相應(yīng)的技術(shù)手冊(cè)操作來(lái)找出故障的根源，及時(shí)排除。

（2）屏背面設(shè)備通常為屏側(cè)面裝設(shè)端子排；門(mén)頭上安裝了工作電源以及操作電源小型斷路器，同時(shí)還包括小母線、蜂鳴器以及警鈴。

（3）屏正面設(shè)備，其中上部需安裝機(jī)繼電保護(hù)裝置，中上部左或是偏下可以安裝信號(hào)、動(dòng)作復(fù)歸按鈕。底端放置信號(hào)繼電器或是雙電源切換繼電器，另外再安裝必要的連接片或是信號(hào)燈。

六、結(jié)語(yǔ)

經(jīng)濟(jì)建設(shè)在持續(xù)地向前，社會(huì)與民眾對(duì)電力系統(tǒng)也提出了更為嚴(yán)格的性能和使用要求，對(duì)用電安全也極為重視。作為電力行業(yè)安全運(yùn)行的保障，繼電保護(hù)系統(tǒng)的正常維修與定期檢測(cè)很有必要。有關(guān)部門(mén)今后必須對(duì)新式電氣繼電保護(hù)設(shè)備展開(kāi)探索，降低事故的出現(xiàn)率。

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