電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的故障分析及處理方法探討

蘇恒山

[摘? ? 要]繼電保護(hù)裝置是當(dāng)前電力系統(tǒng)保障自身安全運(yùn)作的重要基礎(chǔ)，更是防止在供電期間發(fā)生大范圍停電事故的關(guān)鍵技術(shù)措施。伴隨當(dāng)代城市的建設(shè)改造步伐的逐漸增快，國內(nèi)電力系統(tǒng)也實(shí)施了大規(guī)模的改建更新，通過技術(shù)改造來促使城市能夠做到穩(wěn)定、安全的供電。繼電保護(hù)裝置作為電力系統(tǒng)中的關(guān)鍵構(gòu)成要素，若是出現(xiàn)故障，將會導(dǎo)致電力系統(tǒng)無法正常運(yùn)作，因此，需要加強(qiáng)此方面故障問題的分析與制定有效的解決方案。

[關(guān)鍵詞]電力系統(tǒng);繼電保護(hù);故障分析;處理方法

[中圖分類號]TM77 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號]2095–6487（2021）09–00–02

[Abstract]The relay protection device is an important foundation for the current power system to ensure its own safe operation， and it is also a key technical measure to prevent large-scale power outages during the power supply period. With the gradual increase in the pace of construction and transformation of contemporary cities， the domestic power system has also implemented large-scale reconstruction and renewal， focusing on technological transformation to promote stable and safe power supply in the city. As a key component of the power system， the relay protection device will cause the power system to fail to operate normally if it fails. Therefore， it is necessary to strengthen the analysis of the failure problem in this regard and formulate an effective solution.

[Keywords]power system; relay protection; fault analysis; processing method

就當(dāng)前發(fā)展?fàn)顩r來看，尋求有效方法來處理電力系統(tǒng)繼電保護(hù)故障，對于整個電力行業(yè)而言是十分關(guān)鍵的一項(xiàng)任務(wù)。盡管繼電保護(hù)在電力系統(tǒng)之中具有較高的應(yīng)用地位，不過在面臨一些無法避免的因素出現(xiàn)時，其就會產(chǎn)生故障，并且這些故障的出現(xiàn)會導(dǎo)致電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行受到較大影響，因此積極、有效地針對故障問題展開分析探究并及時解決具有較為重大的現(xiàn)實(shí)意義。

1 繼電保護(hù)的作用及其基本要求

1.1 繼電保護(hù)的作用

繼電保護(hù)可以確保電力系統(tǒng)維持安全、平穩(wěn)的運(yùn)行狀態(tài)，從而為人們提供更加穩(wěn)定的電能。在電力系統(tǒng)的運(yùn)行期間發(fā)生故障或是問題時，繼電保護(hù)裝置便會自動運(yùn)轉(zhuǎn)，而且在無需將電力設(shè)備停機(jī)的狀況下，及時把出現(xiàn)故障的區(qū)域從電力系統(tǒng)中隔離開，或是向工作人員發(fā)送警示信息，讓工作人員能夠立即采取措施，以此確保電力系統(tǒng)之中受到保護(hù)的區(qū)域不會繼續(xù)損壞而且能夠維持對外供電的持續(xù)性，此種保護(hù)方式被稱作繼電保護(hù)。

1.2 繼電保護(hù)的基本要求

1.2.1 選擇性

選擇性是指對于故障問題的排查分析功能，要能夠正確判斷出存在故障的區(qū)域與處于正常狀態(tài)的區(qū)域。

1.2.2 可靠性

電力系統(tǒng)能夠在其保護(hù)作用下持續(xù)、穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。在出現(xiàn)故障之時，繼電保護(hù)一定要能產(chǎn)生對應(yīng)的保護(hù)動作，而在無需進(jìn)行動作的情況下，要求繼電保護(hù)裝置能夠保持穩(wěn)定，不會誤動。

1.2.3 高速性

高速性是在電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，繼電保護(hù)能夠立即作出反應(yīng)，把故障部位斷開，確保電力系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)不受影響，從而讓電力系統(tǒng)在不停止電能供應(yīng)的基礎(chǔ)上，盡量把因?yàn)楣收隙鸬南到y(tǒng)停止運(yùn)作的時間縮短，從而減少由于故障而產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)損失。

1.2.4 靈敏性

要求電力系統(tǒng)在保護(hù)范圍內(nèi)出現(xiàn)故障問題時，繼電保護(hù)可以按照故障的變動狀況來靈活、有效、快速地采取應(yīng)對措施。

2 常見的故障分析

2.1 繼電保護(hù)裝置的質(zhì)量

繼電保護(hù)裝置自身的質(zhì)量優(yōu)劣將直接決定著保護(hù)作用維持的時間長度，并且對設(shè)備運(yùn)作期間的穩(wěn)定程度也存在一定影響。繼電保護(hù)裝置的質(zhì)量對于電力系統(tǒng)而言十分關(guān)鍵，若是質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，那么便無法有效保障電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行，甚至有可能使得電力系統(tǒng)的安全性能有所下降，使得當(dāng)?shù)氐纳a(chǎn)作業(yè)與居民的日常生活都會受到較大影響。所以，繼電保護(hù)設(shè)備的質(zhì)量十分關(guān)鍵，電力公司與有關(guān)管理人員應(yīng)當(dāng)對其進(jìn)行嚴(yán)格檢測，保證其不存在質(zhì)量缺陷問題。

2.2 運(yùn)行故障

運(yùn)行故障在繼電保護(hù)之中屬于較為常見的一種問題，而且其帶來的危害程度也是各種故障中最為嚴(yán)重的。比如，在電力系統(tǒng)運(yùn)行期間，溫度的異常提高可能使得繼電設(shè)備失靈，主要表現(xiàn)為以下方面：在目前的繼電保護(hù)之中，二次電壓回路比較容易發(fā)生故障，同時也是相對較為薄弱的區(qū)域，所以，電壓互感器與繼電保護(hù)故障之間存在一定聯(lián)系。

2.3 開關(guān)選擇不當(dāng)

開關(guān)的選擇是十分重要的一環(huán)，目前在許多高負(fù)荷部位區(qū)域都有修建開關(guān)站，所采取的供電方式是變電所-開關(guān)站-變壓器，對于尚未將繼電保護(hù)改造成自動化形式的開關(guān)站而言，應(yīng)當(dāng)盡量選取負(fù)荷開關(guān)來充當(dāng)保護(hù)開關(guān)。

2.4 電流互感飽和故障

電流互感器保護(hù)會對繼電保護(hù)造成十分強(qiáng)的影響作用。伴隨輸電系統(tǒng)裝置終端負(fù)荷的持續(xù)擴(kuò)容，若是出現(xiàn)短路問題，那么就會面臨短路電流較大的情況。若是系統(tǒng)在接近終端裝置的區(qū)域出現(xiàn)短路，那么電流甚至可能會高達(dá)電流互感器額定電流的百倍不止。對于常態(tài)短路問題，較為嚴(yán)重的電流互感器誤差是伴隨一次短路電流的倍數(shù)增長而慢慢變高的，在電流速斷保護(hù)靈敏性下降時，便有可能使得保護(hù)設(shè)備動作受到阻礙。當(dāng)線路出現(xiàn)短路問題時，因?yàn)殡娏骰ジ衅麟娏魈幱陲柡蜖顟B(tài)，并且再次感應(yīng)的二次電流較小或是接近于零值，也會使得定時限過流保護(hù)設(shè)備無法達(dá)到動作定值而發(fā)生拒動。在變電站發(fā)生過流保護(hù)拒動問題時，會致使發(fā)生母差保護(hù)動作，便可能會使得供電系統(tǒng)發(fā)生全面斷電的現(xiàn)象。

2.5 干擾絕緣因素

電力絕緣因素會對電力系統(tǒng)的繼電保護(hù)設(shè)備帶來極大影響。當(dāng)在正常狀況下，繼電保護(hù)設(shè)備的外部會附著一層絕緣皮，不過在經(jīng)歷長時間的使用之后便會使得絕緣皮逐漸掉落，如此一來當(dāng)處于惡劣天氣環(huán)境時繼電保護(hù)設(shè)備的安全便無法獲得有效保障，因此，需要定期對其線路加以檢查，保證線路外層絕緣皮的完好，降低設(shè)備發(fā)生問題的概率。一般而言，繼電保護(hù)設(shè)備若是未和抗干擾電容相連，就會使得阻抗過低、周邊磁場太大，從而帶來一些不良影響。

3 繼電保護(hù)故障處理措施

3.1 替換處理措施

此種措施為當(dāng)前電力系統(tǒng)之中對繼電保護(hù)故障問題進(jìn)行解決時所運(yùn)用頻次較高的方法。主要原理是通過利用能夠正常運(yùn)作的零部件來替換設(shè)備之中有可能存在異常的零部件，基于此種方式來判定零部件的質(zhì)量情況，從而有效縮小引起故障的零部件的排查范圍。如果發(fā)生了微機(jī)保護(hù)故障或內(nèi)部單元繼電器出現(xiàn)異常，這時，維修技術(shù)人員可把正處于檢修狀態(tài)下或備用間隔的設(shè)備插件，和有可能存在異常的插件加以調(diào)換，如果在調(diào)換之后，設(shè)備恢復(fù)了正常運(yùn)行，那么即代表被調(diào)換的插件為引起故障問題的源頭，如果在調(diào)換以后故障依舊存在，那么就需要繼續(xù)調(diào)換其他部位的元件，以此來進(jìn)行故障的排查，直到確定相應(yīng)的故障元件。

3.2 分段處理法

所謂的分段處理法也就是對繼電保護(hù)設(shè)備實(shí)行合理分類，按照所采取的分類次序來采取相應(yīng)的處理措施。在對高頻保護(hù)的收發(fā)信機(jī)開展檢查工作時，便可以對通道裝置與收發(fā)信機(jī)實(shí)行合理劃分，通道會在斷開以后與負(fù)載接通，然后再經(jīng)過通道和電平間具有的差值，從而準(zhǔn)確判斷存在故障的具體設(shè)備。當(dāng)高頻保護(hù)收發(fā)機(jī)發(fā)生故障之時，此時無法正常收發(fā)信號，那么就會導(dǎo)致其他各處通道裝置與附近的收發(fā)機(jī)的正常運(yùn)作受到影響，面對此種問題，可采取分段處理的方式來加以解決。先把通道全部斷開，然后接通75Ω的負(fù)載，再使用電平表來對自發(fā)自收的狀況是否存在異常來實(shí)行判定，并且對于能夠正常使用電能的負(fù)荷端加以檢查，如此便可較為快速、便利地排查出故障的對應(yīng)位置。

3.3 參照法

基于對異常與正常裝置的技術(shù)參數(shù)加以對比，分析比照其中的差異點(diǎn)，進(jìn)而察覺到異常設(shè)備發(fā)生故障的具體位置，此種方式即為參照法。能夠用于查驗(yàn)接線是否存在問題，以及在進(jìn)行定值檢驗(yàn)工作中，得知測試值和預(yù)設(shè)值差距較大但又無法確定原因等情況。若是在對裝置進(jìn)行調(diào)整或是對回路加以二次改造之后，接線依然無法正常應(yīng)用，此時便需參照同類型設(shè)備的相關(guān)參數(shù)。在查驗(yàn)繼電器定值之時，若是發(fā)覺某一繼電器的測量值和整定值之間存在較大差距，此時尚不可斷言該繼電器特性較差或是對繼電器中的刻度值加以調(diào)整。通常碰到此種現(xiàn)象，應(yīng)當(dāng)是使用同一個表計(jì)來測驗(yàn)其他存在同類型回路的相同型號的繼電器，而且要加以對比分析。

3.4 短接法

此種方法通常運(yùn)用在檢查存在于電流回/開路、電磁鎖失靈、無法切換繼電器等轉(zhuǎn)換開關(guān)接點(diǎn)的故障方面，也就是用來判定短接線范圍以內(nèi)或是其他部位是否產(chǎn)生故障的一類措施。具體的實(shí)施步驟為，將短接線與回路中某一段或是某部分進(jìn)行短接，以此來實(shí)現(xiàn)將故障排查區(qū)域有效縮小。不管是采取替換法、參照法又或是短接法，均是解決不能被記錄分析的故障所較常使用的方式。另外，電力系統(tǒng)內(nèi)的繼電保護(hù)裝置也會偶爾發(fā)生能夠被記錄分析的故障，此類故障由于能夠被元配件記錄下故障的具體發(fā)生位置，也就無需采取上述方式來進(jìn)行排查處理。

3.5 逐項(xiàng)拆除法

該種方法比較適合運(yùn)用在多個回路并聯(lián)為一體的狀況，即直流接地回路、交流電源熔絲等故障。運(yùn)用此種方式只用把并聯(lián)成一體的二次回路逐一分離，接著再把它依次放回，若是放回期間存在故障，即表明故障就在此段回路之中。然后再運(yùn)用相同的措施在此回路中使用更小的分支路加以檢查，一直到發(fā)現(xiàn)故障的具體位置。

若是將此方法運(yùn)用于直流接地故障之中，便可利用拉路法，同時按照負(fù)荷的重要程度，分別短時間內(nèi)將直流屏提供直流負(fù)荷的各條回路斷開，而且要控制斷開時長不可大于3s，在將某條回路斷開之后，此時故障消失，那么就代表故障處于此回路內(nèi)，要繼續(xù)使用拉路法，來找到故障存在的支路。然后把接地支路中的電源端端子一一拆除，一直到找到故障點(diǎn)位置。若是把此方法運(yùn)用在電壓互感器二次熔絲熔斷方面，由于短路故障存在于回路內(nèi)或是二次交流電壓互串，便能自電壓互感器二次短路相的總引出部位把端子拆開，使得故障清除。其后再依次恢復(fù)，一直到故障出現(xiàn)，接著逐一檢查各條分支路。若是發(fā)生的故障為繼電保護(hù)設(shè)備保護(hù)熔絲熔斷或是電源空氣開關(guān)無法閉合，則可先把每一個插件全部移除，然后再逐一放回檢查。在進(jìn)行故障排查之時，需要全面、細(xì)致地分析了解熔絲熔斷的具體范圍，再基于熔絲的變化情況來使故障產(chǎn)生范圍得以縮小。

4 結(jié)束語

最近幾年，我國繼電保護(hù)技術(shù)實(shí)力大幅增強(qiáng)，這對于繼電保護(hù)設(shè)備的故障問題分析研究與解決工作提供了有力的技術(shù)支持，并且也為繼電保護(hù)動作的智能、仿真分析打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，有益于提升電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性，能夠穩(wěn)定、持續(xù)地提供電能，而且也對實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)設(shè)備管理工作的自動化程度的加深有著較大幫助。

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