500kV變電站繼電保護及二次回路故障分析

武文吉

摘要：文章首先對繼電保護的工作原理以及主要任務(wù)進行分析的基礎(chǔ)上，探討了繼電保護二次回路的基本結(jié)構(gòu)以及接地方式和造成故障的主要原因，然后從繼電保護裝置的技術(shù)管理、運行以及故障處理等方面提出了對應(yīng)的技術(shù)處理和管理措施。

關(guān)鍵詞：500kV;繼電保護;二次回路;故障

1繼電保護的主要任務(wù)

1.1切除故障部件、保證非故障系統(tǒng)正常工作

繼電保護的一個重要任務(wù)是將故障部件迅速切除的同時，將非故障部分所構(gòu)成的系統(tǒng)組合起來正常供電。在整個電力系統(tǒng)中，若部分電氣元件出現(xiàn)短路故障時，則根據(jù)所設(shè)置的選項，及時的發(fā)出跳閘指令給與該故障距離最短的斷路器，盡快將該故障部件與整個電力系統(tǒng)相分離，從而在最大程度上降低對電氣元件的損壞，避免故障在整個電力系統(tǒng)的蔓延，保證電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。

1.2體現(xiàn)電力系統(tǒng)中非正常運行設(shè)備

除了將系統(tǒng)中的故障情況體現(xiàn)出來之外，繼電保護裝置必須能夠及時的將電力系統(tǒng)中非正常運行的電氣設(shè)備反映出來，并向現(xiàn)場運行人員及時的發(fā)出對應(yīng)的指令，提示工作人員進行處理。同時，也可以利用繼電保護裝置進行相關(guān)的調(diào)整，例如通過帶有對應(yīng)延時動作的斷路器進行跳閘處理。

1.3與供、配電系統(tǒng)相配合

通過合理選擇短路類型，設(shè)置合適的分支系數(shù)，實現(xiàn)與供、配電系統(tǒng)中自動化裝置的相互配合，能夠有效降低因為故障而造成的停電時間，最大程度地確保整個供電系統(tǒng)的運行可靠。

2繼電保護二次回路結(jié)構(gòu)及接地

為了確保二次回路的整體安全性能，必須在二次回路中設(shè)置接地點，基于電力系統(tǒng)繼電保護事故預(yù)防措施等相關(guān)技術(shù)規(guī)定，通過控制室相連的多組電壓互感器的二次回路當(dāng)中，應(yīng)該在控制室的N600點處接地，同時應(yīng)該將互感器的二次中性點在可能斷開的接地點斷開;為了提高接地的可靠性，應(yīng)該避免將可能斷開的開關(guān)、熔斷器等接人互感器的中性線。同時，對于已經(jīng)設(shè)置有一點接觸的二次回路，應(yīng)該開關(guān)設(shè)備處的各個電壓互感器中性點上使用氧化鋅避雷器進行接地，從而能夠有效避免一次過電壓侵入而對二次回路和電氣設(shè)備造成的損害。但是，在接人避雷器的過程中，避雷器的擊穿電壓必須達到對應(yīng)的要求。

3繼電保護與二次回路典型故障

3.1電壓互感器二次回路中的斷線故障

所謂斷線故障，通常是指出現(xiàn)保險熔斷的問題，主要包括以方面：

①一相保險熔斷，出現(xiàn)一相保險熔斷之后，電力線路的線電壓并不會因為保險熔斷而受到影響，因此故障之后線電壓保持不變。但此時相電壓會明顯下降，但是保持在0以上，即此時存在感應(yīng)電壓，但是電壓值比直接接地的電壓要高。

②兩相保險熔斷，當(dāng)出現(xiàn)兩相保險熔斷時，熔斷相電壓不會出現(xiàn)對應(yīng)的變化當(dāng)保險沒有出現(xiàn)熔斷時，相電壓指示則正常。

③當(dāng)出現(xiàn)三相保險熔斷時，熔斷相電壓沒有對應(yīng)指示。這時，表明三相都出現(xiàn)了斷線故障。該種故障在電壓器的二次回路中出現(xiàn)的概率較高，其直接造成的結(jié)果是繼電保護由于不能獲得其中任何一相電壓而出現(xiàn)誤動。因此，為了避免該種情況的出現(xiàn)，必須設(shè)置斷線鎖閉保護裝置。從繼電保護的實際運行情況來看，造成電壓互感器二次回路出現(xiàn)斷線故障的主要原因是電壓互感器與繼電保護設(shè)備之間出現(xiàn)了不對稱和對稱斷線。同時，電纜質(zhì)量因素也是導(dǎo)致二次回路熔斷的一個重要原因，這主要是因為在長期的使用過程中，電纜的保護層受到一定程度的破壞，從而造成保險熔斷。

3.2線圈故障

線圈部分出現(xiàn)故障的類型主要包括以下幾種：

①線圈斷線故障

導(dǎo)致線圈端線的原因主要包括超聲波清洗過程中對線圈造成的破壞、線圈上的過電壓造成的破壞。

②線圈供電不足

線圈供電不足時會導(dǎo)致線圈節(jié)點和粗線不動作的問題，從而影響繼電保護裝置的正常動作。

③線圈極性接反

在繼電保護裝置的內(nèi)部設(shè)置有二極管繼電器，若安裝過中連接的極性相反，則會造成接點動作無反應(yīng)。

④線圈供電錯誤

線圈包括交流和直流線圈兩種，若在供電過中供電電源接反，則交流線圈會由于接上直流電而發(fā)熱，最終燒壞線圈;而給直流線圈接上交流電，則會使得其中的鐵片反復(fù)振蕩，導(dǎo)致繼電保護裝置不能正常工作。

⑤長時間通電

長時間通電導(dǎo)致線圈持續(xù)發(fā)熱，使得線圈絕緣情況惡化，造成繼電保護裝置不能正確動作。

3.3其他典型故障

①二次回路多點接地故障

當(dāng)二次回路出現(xiàn)多點接地問題時，回答造成二次回路電壓不穩(wěn)定。這主要是因為多點接地時，中性線電壓會出現(xiàn)偏移，從而造成電壓表現(xiàn)出升高或者降低的趨勢。同時，因為形成了相位變化，繼電保護裝置會因此出現(xiàn)誤動作，影響繼電保護裝置的正常工作。

②二次回路阻抗過大故障

當(dāng)二次回路中阻抗過大時，同樣會對二次回路的電壓值造成影響。若繼電保護電壓值比實際電壓值低時，會導(dǎo)致中性線電壓發(fā)生偏移，最終形成零序電壓。另外，若二次回路的阻抗過大，還會對計量的精度造成影響，從而影響繼電保護裝置動作的精度。

4繼電保護與二次回路故障的處理技術(shù)

4.1二次回路故障檢測

通常在電源系統(tǒng)中設(shè)置有大量的保險器和絕緣監(jiān)控系統(tǒng)、電容儲能裝置以及硅整流穩(wěn)壓元件等。因此，當(dāng)繼電保護裝置出現(xiàn)故障時，應(yīng)該首先對熔斷器的狀態(tài)進行檢查，確保熔斷器外觀完好、電壓正常;其次，要對交流輸人、變壓器、硅堆、直流輸出、支路輸出、絕緣監(jiān)測等部分進行檢查;最后，要檢查電容儲能回路的穩(wěn)定性，確保其正常工作。另外，當(dāng)操作回路出現(xiàn)故障時，主要表現(xiàn)為斷路器拒動、誤動等。這時主要從操作保險、開關(guān)輔助接點、動作線圈、繼電器接入點、轉(zhuǎn)換開關(guān)接入點、配線以及動作機構(gòu)等部位著手檢查。其他回路的故障同樣可以以最終的動作結(jié)果作為依據(jù)，采取逐層向上的方式對上級元件的情況進行檢查，最終找到故障位置。

4.2二次回路故障的預(yù)防技術(shù)

當(dāng)前，國內(nèi)較為先進繼電保護裝置中設(shè)置的主保護裝置通常自帶有對應(yīng)的自診斷功能，能夠在線對裝置出現(xiàn)的異常情況進行監(jiān)測，及時的發(fā)現(xiàn)存在的問題。因此，在預(yù)防二次回路故障的過程中，首先要加強對技術(shù)設(shè)備的管理，建立嚴(yán)格的技術(shù)管理規(guī)章制度體系，形成完善的繼電保護裝置及設(shè)備的基礎(chǔ)技術(shù)臺賬，保證繼電保護裝置在運行過程中的維護、檢修以及管理及時、到位。同時，要將設(shè)備運行過程中出現(xiàn)的微小變化予以記錄，通過對比分析的方式找到繼電保護裝置運行過程中可能潛在的故障隱患，從而有針對性的進行處理。在預(yù)防處理過程中，要盡量降低這種潛在故障隱患對設(shè)備造成的影響，以免出現(xiàn)大規(guī)模的故障事故。

4.3提高繼電保護的可靠性

①在220kV及以上的電網(wǎng)中，對所有的運行設(shè)備都必須安裝兩套交、直流輸入，輸出回路，并保證兩者的相互獨立，當(dāng)一臺出現(xiàn)故障時，另一套能夠立即投入運行。同時，兩套繼電保護裝置以及開關(guān)系統(tǒng)獲得直流電源必須采取從不同熔斷器供電的方式。

②在繼電保護裝置系統(tǒng)的運行過程中，要結(jié)合變電站二次設(shè)備的實際運行環(huán)境以及主要工作特點，對保護裝置的運行維護以及故障處理能力予以王華，提高反事故以及事故應(yīng)急措施，保證繼電保護裝置的整體可靠性。

結(jié)語：

繼電保護回路，其與電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行直接相關(guān)，一旦繼電保護的二次回路出現(xiàn)故障，將造成電力系統(tǒng)中的相關(guān)電氣設(shè)備出現(xiàn)損壞，使得整個電力系統(tǒng)出現(xiàn)崩潰，從而造成極大的經(jīng)濟損失。

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