電力系統(tǒng)繼電保護常見故障及防范措施探討

申九菊

河南工業(yè)貿(mào)易職業(yè)學院，河南 鄭州 450000

0 引言

供電的穩(wěn)定性和可靠性是檢驗電力系統(tǒng)運行效率的重要指標，尤其是在我國對電能需求逐漸增加的時代背景下，不僅要保證經(jīng)濟發(fā)展所需的用電量，還要保證能持續(xù)穩(wěn)定地供電。隨著電網(wǎng)覆蓋面積和線路里程的增加，對電力系統(tǒng)運行的監(jiān)控管理難度也在相應地增加。因為電力系統(tǒng)組成部分較為復雜，所以為了保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，會在電力系統(tǒng)中安裝繼電保護裝置，對一定范圍內(nèi)的電力設(shè)備和線路進行故障檢測。當電力系統(tǒng)中的某部分設(shè)備或線路出現(xiàn)異?；蛘呤鹿蕰r，繼電保護可快速檢測出故障，發(fā)出報警信號，或者直接將故障部分隔離、切除，從而確保電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，避免安全事故的發(fā)生，將損失控制在最小范圍內(nèi)。若繼電保護裝置元器件質(zhì)量不達標、安裝不規(guī)范，運行中出現(xiàn)高溫、絕緣失效、老化、腐蝕等現(xiàn)象時，極容易出現(xiàn)故障，因此要對繼電保護裝置常見故障特征及原因進行分析，然后有針對性地制訂防范措施，提高繼電保護裝置運行的可靠性，為電力系統(tǒng)能夠持續(xù)穩(wěn)定供電提供保障[1]。

1 電力系統(tǒng)繼電保護的作用

繼電保護裝置主要是檢測電力系統(tǒng)中是否出現(xiàn)異常情況的自動化裝置，隨著繼電保護裝置設(shè)計水平的提升，其功能范圍也不斷擴展，從最初的熔斷裝置發(fā)展到現(xiàn)在具有檢測、報警及切斷功能的裝置。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和人工智能技術(shù)的發(fā)展，繼電保護裝置的功能還會有所增加，性能更加優(yōu)越，保護效率也會更高。目前，繼電保護裝置在電力系統(tǒng)中的作用主要體現(xiàn)在如下幾個方面[2-3]。

1.1 故障檢測功能

繼電保護裝置的故障檢測具有一定范圍，以電力系統(tǒng)中被保護范圍內(nèi)電氣物理量的變化調(diào)整為基礎(chǔ)來實現(xiàn)故障檢測功能。如果被保護范圍內(nèi)出現(xiàn)短路故障，故障點與電源之間的電氣設(shè)備和輸電線路上的電流負荷就會增大，當電流負荷超出安全值范圍時，繼電保護裝置就會檢測到電流數(shù)據(jù)的異常。在發(fā)生相間短路和接地短路故障時，系統(tǒng)各點的相間電壓或相電壓值就會下降，距離短路故障點越近，電壓值就會越低。電流與電壓之間的相位角改變以及測量阻抗發(fā)生變化，都是繼電保護裝置檢測的數(shù)值依據(jù)，而且會檢測出發(fā)生故障的位置是在保護區(qū)內(nèi)還是保護區(qū)外，然后根據(jù)故障類型發(fā)出不同的報警信號，為故障維修人員快速定位故障點提供依據(jù)。

1.2 自動報警功能

當繼電保護裝置檢測到保護區(qū)內(nèi)的電流、電壓等電氣物理量數(shù)值發(fā)生異常變化時，將根據(jù)故障類型向所在區(qū)域的控制臺自動發(fā)出報警信號。維修人員根據(jù)報警信號的不同，可快速定位故障點，實施精準維修，能有效提高故障維修效率。

1.3 自動切斷保護功能

在繼電保護裝置中引入信息技術(shù)和計算機技術(shù)后，繼電保護裝置不僅能夠?qū)收犀F(xiàn)象發(fā)出報警信號，還能夠根據(jù)故障類型有選擇性地切除故障線路，避免設(shè)備或者線路故障擴大化所造成的經(jīng)濟損失。自動切斷功能可有效控制故障范圍，減少電力生產(chǎn)的損失，保護人民生命財產(chǎn)安全，確保電力系統(tǒng)的高效穩(wěn)定運行。

2 電力系統(tǒng)繼電保護的常見故障

2.1 安裝施工不規(guī)范導致的故障

安裝操作不規(guī)范是繼電保護裝置中比較常見的故障原因。我國電力系統(tǒng)的工程量較大，因而參建單位較多，每個部分都會由不同的單位負責施工，由此增加了質(zhì)量監(jiān)督的難度。在繼電保護裝置安裝施工中，各個設(shè)備以及線路的布置應該嚴格按照設(shè)計說明書和施工規(guī)范操作，確保每個步驟的嚴謹性。但是在實際安裝施工中，部分施工單位為了降低成本或者追趕工期，會出現(xiàn)偷工減料的行為，使用材料的質(zhì)量不達標，致使后期運行過程中導致繼電保護裝置無法發(fā)揮保護功能。另外，在二次回路操作中，經(jīng)常出現(xiàn)接線位置錯誤、設(shè)備焊接不牢固等質(zhì)量隱患。這些都是引起繼電保護裝置發(fā)生故障的原因。當電力系統(tǒng)中出現(xiàn)電流過高或者電壓過低的現(xiàn)象時，保護裝置無法起到報警和切斷線路的作用，會威脅電力系統(tǒng)運行的安全。

2.2 測量元件靈敏性差導致的故障

繼電保護裝置一般由測量元件、邏輯環(huán)節(jié)和執(zhí)行輸出組成，其中測量元件是決定繼電保護裝置是否能夠正常發(fā)揮作用的基礎(chǔ)保障。如果測量元件不夠靈敏，則對于保護范圍內(nèi)的設(shè)備和線路發(fā)生故障時不能及時作出正確的反應，不僅無法對電氣元件的物理參量與給定值進行比較，也無法給出邏輯信號，保護裝置接收不到啟動信號，就會導致電力系統(tǒng)因為電流過高或者電壓過低等原因而造成停電故障，對電力系統(tǒng)造成一定的經(jīng)濟損失。

2.3 運行環(huán)境惡劣導致的故障

我國電力系統(tǒng)的覆蓋范圍較廣，大多數(shù)的電力設(shè)備和線路都處于戶外運行狀態(tài)，這樣繼電保護裝置受到外界因素的影響較大，高溫、雨雪、暴曬、大風、電磁干擾等都是導致繼電保護裝置發(fā)生故障的原因。如果繼電保護裝置運行溫度過高，就會加劇設(shè)備和線路老化速度，出現(xiàn)短路、斷路等故障。在風沙嚴重的地區(qū)，風沙會對設(shè)備和線路產(chǎn)生磨損和侵蝕，從而縮短繼電保護裝置的使用壽命，導致故障發(fā)生。在沿海地區(qū)，會因為空氣潮濕以及鹽分含量高而導致線路短路以及設(shè)備腐蝕等故障。在周圍有干擾源的情況下，如果繼電保護裝置的抗干擾性不強，就會受到電磁干擾而無法保證正常運行。在遇到以上情況時，繼電保護裝置會出現(xiàn)檢測失靈問題，或者檢測出故障，但是裝置會出現(xiàn)拒動或者誤動，從而引發(fā)繼電保護故障，無法發(fā)揮保護功能。

3 電力系統(tǒng)繼電保護的故障防范措施

3.1 加強對繼電保護裝置的維護和檢修

為了確保繼電保護裝置處于穩(wěn)定可靠運行狀態(tài)，應該做好日常維護和檢修工作，并提高維護檢修工作人員的技術(shù)水平和專業(yè)素養(yǎng)，使其認真對待維護檢修工作。根據(jù)電力系統(tǒng)繼電保護裝置的特點以及運行環(huán)境特征，制訂完善的維護檢修方案，細化檢修內(nèi)容，每次檢修工作中，都應該嚴格按照檢修項目進行檢修，并且做好檢修記錄工作。在檢修過程中，要加強對常見故障部位的檢修，檢查設(shè)備和接線是否存在松動、磨損、老化、絕緣失效等現(xiàn)象，裝置在運行過程中是否有振動、發(fā)熱等現(xiàn)象，對于出現(xiàn)的問題要及時解決，避免故障的發(fā)生。通過對繼電保護裝置的維護和檢修，不僅能夠降低故障的發(fā)生概率，還能夠延長裝置的使用壽命，確保測量元件的靈敏度，提高裝置運行的穩(wěn)定性和可靠性，保證保護功能、報警功能和自動切斷功能的正常運行。

3.2 提升繼電保護裝置的抗干擾能力

電磁干擾是引發(fā)繼電保護裝置故障的重要原因，因此應提高繼電保護裝置的抗干擾能力。繼電保護裝置運行環(huán)境中的電氣設(shè)備或者電纜等，都可能會形成一定的磁場，而繼電保護裝置中元器件的靈敏度較高，容易在電磁干擾的影響下導致動作失靈。為了提高繼電保護裝置的抗干擾能力，可加強硬件的抵御能力。使用鐵制保護柜，既能夠

提高抗干擾能力，也能夠保證與現(xiàn)場信號的順暢聯(lián)系。在做好外部保護措施后，還應該加強繼電保護裝置軟件抵御干擾的能力。在裝置布線時，確保信號電路及各元器件之間的距離達到規(guī)定的標準，降低系統(tǒng)內(nèi)部各元器件之間產(chǎn)生干擾的可能性。同時，還可以通過技術(shù)性的優(yōu)化設(shè)計，在不影響繼電保護裝置功能的情況下，使用抗干擾性較強的替代性材料，增強裝置的抗電磁干擾能力，確保繼電保護裝置運行的靈敏性。

3.3 確保測量元件的靈敏性

繼電保護裝置主要是通過測量元件對保護范圍內(nèi)的設(shè)備和線路進行檢測，然后將測量數(shù)據(jù)進行對比，從而判斷電力系統(tǒng)的運行狀態(tài)。因為繼電保護裝置的元器件需要保持較強的靈敏性才能夠及時精準地檢測到故障點，并且判斷故障類型，所以為了確保繼電保護裝置的穩(wěn)定可靠運行，應該加強對測量元件的檢查，及時更換老化以及靈敏性下降的測量元件，保證測量元件的靈敏性。對于繼電保護裝置中損耗率較高以及更換較為頻繁的元器件，要保證有充足的庫存，防止因為庫存不足而導致更換不及時引發(fā)故障。

3.4 促進繼電保護裝置的技術(shù)升級

隨著智能電網(wǎng)的普及，電力系統(tǒng)中的各項設(shè)備和裝置在運行原理和功能上也有了相應的改進。為了適應電力系統(tǒng)智能化發(fā)展的需求，繼電保護裝置也應該進行相應的技術(shù)升級，才能夠更好地與智能電網(wǎng)相匹配。隨著計算機技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，計算機技術(shù)已經(jīng)在繼電保護裝置中有所應用，為了進一步提升繼電保護裝置的技術(shù)水平，應該向智能化、網(wǎng)絡化方向發(fā)展，提高保護裝置檢測效率，進一步擴展裝置的功能，為電力系統(tǒng)的高效運行奠定堅實的基礎(chǔ)。

4 結(jié)束語

電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)較為復雜，在運行過程中，如果某個元器件或者線路出現(xiàn)故障，可能會導致系統(tǒng)中電壓、電流、電阻出現(xiàn)異常，從而使電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障。繼電保護裝置的性能和質(zhì)量直接關(guān)系到電力系統(tǒng)運行的可靠性，因此在日常工作中，要加強對繼電保護裝置的檢修和維護，做好防范措施，定期更換元器件，降低故障的發(fā)生概率，提高繼電保護運行的可靠性。