電氣繼電保護(hù)的常見故障及維修技術(shù)

李繼紅

山東華魯恒升化工股份有限公司 山東 德州 253024

引言

為充分提升當(dāng)下電力系統(tǒng)的供電穩(wěn)定程度，為后續(xù)的工作奠定科學(xué)穩(wěn)定的基礎(chǔ)，當(dāng)下工作人員可以通過組織專業(yè)電力系統(tǒng)維修課程，培養(yǎng)專業(yè)電力人才；結(jié)合實(shí)際電力系統(tǒng)特點(diǎn)，確定具體工作流程；整合繼電保護(hù)故障工作內(nèi)容，構(gòu)建嚴(yán)謹(jǐn)監(jiān)督體系等措施來營(yíng)造良好的電力供應(yīng)環(huán)境，確保整體電力系統(tǒng)不被故障困擾，為后續(xù)工作提供良好的能源。

1 電氣繼電保護(hù)技術(shù)概述

電力系統(tǒng)在正常運(yùn)行時(shí)，能夠?qū)ζ溆枰员Ｗo(hù)作用的故障防控設(shè)備就是電氣自動(dòng)化繼電保護(hù)系統(tǒng)。如果電力系統(tǒng)出現(xiàn)了故障，那么該保護(hù)設(shè)備就會(huì)利用繼電保護(hù)的措施對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)進(jìn)行全面、充分的檢查，其能夠在短時(shí)間內(nèi)發(fā)現(xiàn)并確定故障原因與具體部位，同時(shí)還會(huì)及時(shí)地對(duì)維修工作人員發(fā)出預(yù)警，讓其可以快速對(duì)故障系統(tǒng)予以維修處理。該技術(shù)還能夠采取跳閘處理方式對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)，令其出現(xiàn)故障的部分暫停工作，防止出現(xiàn)大范圍停電，為用電戶的日常生產(chǎn)、生活提供保障。大量實(shí)踐研究表明，受繼電保護(hù)的電力系統(tǒng)，其運(yùn)行環(huán)節(jié)的安全性、可靠性都優(yōu)于普通電力系統(tǒng)，并且對(duì)電力系統(tǒng)的自動(dòng)化、信息化、智能化發(fā)展有很大促進(jìn)作用。所以，在電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中運(yùn)用繼電保護(hù)安全技術(shù)勢(shì)在必行[1]。

2 電氣繼電保護(hù)的常見故障

2.1 干擾故障

干擾故障是繼電保護(hù)裝置運(yùn)行中比較多見的一類故障，主要是由于靜電干擾或電磁輻射干擾所造成的一類運(yùn)行故障。在日常使用一些類型的通信裝置與設(shè)備期間會(huì)不可避免地產(chǎn)生一些電磁輻射，由于繼電保護(hù)裝置本身具有比較高的靈敏性，所以這些電磁輻射會(huì)影響繼電保護(hù)裝置的正常運(yùn)行，如使其出現(xiàn)錯(cuò)誤動(dòng)作，進(jìn)而會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行質(zhì)量帶來不利影響。

2.2 內(nèi)部故障

內(nèi)部故障是變電站內(nèi)部繼電保護(hù)裝置中比較多發(fā)的一類故障，主要表現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：接點(diǎn)故障。接點(diǎn)如果存在異常消耗情況，或者接觸不良情況，都容易直接影響繼電保護(hù)裝置的正常運(yùn)行。比如，接點(diǎn)部位被硫化物所腐蝕，影響該部位的質(zhì)量；差拍問題是繼電保護(hù)裝置出現(xiàn)電壓異常等問題所造成的，如繼電器電壓是否滿足規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)與要求等；裝置元件故障。

2.3 外部故障

鑒于變電站內(nèi)部所設(shè)置的繼電保護(hù)裝置大都設(shè)置在復(fù)雜的環(huán)境條件下，非常容易受到外部環(huán)境因素的影響，如雷擊、大風(fēng)等都是潛在的外部故障誘發(fā)隱患，如可能會(huì)使繼電保護(hù)裝置發(fā)生絕緣故障。又或者在對(duì)繼電保護(hù)裝置進(jìn)行日常運(yùn)行維護(hù)過程中，相關(guān)檢修人員沒有及時(shí)檢修及解決潛在的繼電保護(hù)裝置故障，或者沒有做好繼電保護(hù)裝置的運(yùn)維管理，使其受到了人為破壞或偷竊等，這些都會(huì)誘發(fā)繼電保護(hù)裝置故障問題[2]。

3 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)故障原因

3.1 設(shè)備運(yùn)行故障原因

電力系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)，其中的繼電保護(hù)裝置時(shí)常出現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行故障，究其原因，主要是設(shè)備自身的靈敏度正處于不斷降低的狀態(tài)，且設(shè)備本身也存在老化以及損壞等問題，這都是造成繼電保護(hù)裝置產(chǎn)生故障問題的主要原因。另外，電力系統(tǒng)中繼電保護(hù)裝置的主變差動(dòng)保護(hù)開關(guān)拒合，也是另一種較為常見的設(shè)備運(yùn)行故障，而且二次電壓回路這一問題，還會(huì)對(duì)電壓互感器的運(yùn)行狀態(tài)造成不良的影響，大大提升了相關(guān)設(shè)備運(yùn)行故障出現(xiàn)的頻率。如果相關(guān)部門沒有在第一時(shí)間對(duì)二次電路回路這一問題進(jìn)行有效處理，肯定會(huì)對(duì)二次電路的良好運(yùn)行造成一定的阻礙，促使電力系統(tǒng)繼電保護(hù)故障的出現(xiàn)更加頻繁。

3.2 開關(guān)設(shè)備故障原因

繼電保護(hù)裝置的有效安裝，能夠?yàn)殡娏ο到y(tǒng)的運(yùn)行提供良好的保障，如果在安裝繼電保護(hù)裝置時(shí)，存在其與電力系統(tǒng)不相匹配的情況，肯定會(huì)對(duì)開關(guān)設(shè)備的使用產(chǎn)生不良影響，使其出現(xiàn)故障問題，進(jìn)而對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行造成一定的阻礙。就實(shí)際情況來看，部分變電站的開關(guān)設(shè)備并不具備自動(dòng)化的功能，這就會(huì)導(dǎo)致開關(guān)設(shè)備在運(yùn)行過程中出現(xiàn)超負(fù)荷的現(xiàn)象，進(jìn)而對(duì)開關(guān)設(shè)備產(chǎn)生較大的破壞[3]。

3.3 元件損害故障

繼電保護(hù)裝置內(nèi)部結(jié)構(gòu)是由多種元件以及各種配制構(gòu)成的，因此，加強(qiáng)對(duì)元件質(zhì)量的保護(hù)，就能夠減少繼電保護(hù)裝置的故障問題。不過，在繼電保護(hù)這一裝置中，元件損害故障非常嚴(yán)重，一旦元件受損，就會(huì)對(duì)整個(gè)繼電保護(hù)裝置的運(yùn)行產(chǎn)生不良影響。

4 繼電保護(hù)故障診斷方法

4.1 短接法

該種故障診治方法是對(duì)繼電保護(hù)故障范圍進(jìn)行縮小的一種常用方法，具體就是將回路當(dāng)中的一部分或一段采用短接線的方式接入，以此來判斷相應(yīng)的故障處于短接線范圍之外或是之內(nèi)。該種故障診治方法主要適用于對(duì)電流回路開路情況，或者電磁鎖失靈情況等進(jìn)行判斷。

4.2 元件替換法

該法主要是采用正常的繼電保護(hù)系統(tǒng)元件來將出現(xiàn)故障問題的元件替換下來，以此來縮小故障診斷的范圍，提高故障診斷效率，是現(xiàn)階段繼電保護(hù)故障診斷及處理中比較多用的一種診斷方法。

4.3 參照法

相關(guān)技術(shù)人員在對(duì)繼電保護(hù)故障問題進(jìn)行處理解決時(shí)，可以利用設(shè)備參照處理技術(shù)，快速準(zhǔn)確地找出故障所在之處，接著就能夠?qū)收线M(jìn)行科學(xué)的分析，借此采取合理有效的措施，對(duì)于相關(guān)故障進(jìn)行處理。在具體使用設(shè)備參照處理技術(shù)的過程中，相關(guān)技術(shù)人員需要將出現(xiàn)故障的設(shè)備與能夠正常運(yùn)行的設(shè)備放在一起予以比較分析，借此對(duì)繼電保護(hù)裝置中存在故障問題的位置予以精準(zhǔn)確定，這樣則能夠?yàn)楣收咸幚砉ぷ鞯捻樌_展提供可靠的信息依據(jù)[4]。

5 電氣繼電保護(hù)維修技術(shù)措施

5.1 科學(xué)制定維護(hù)檢修方案

智能變電站繼電保護(hù)裝置的穩(wěn)定運(yùn)行，離不開維護(hù)檢修工作的支撐，為確保此項(xiàng)工作的有序開展，應(yīng)當(dāng)遵循科學(xué)、合理的原則，對(duì)繼電保護(hù)維護(hù)檢修方案進(jìn)行編制。運(yùn)維人員應(yīng)當(dāng)做好現(xiàn)場(chǎng)檢查，可將重點(diǎn)放在繼電保護(hù)裝置運(yùn)行狀態(tài)、電力線路運(yùn)行方式等方面，看是否與規(guī)定要求相符。采用現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查的方法，能夠收集到準(zhǔn)確的信息，為維護(hù)檢修方案的編制提供可靠依據(jù)。在開展繼電保護(hù)運(yùn)維方案研究時(shí)，運(yùn)維人員可按照實(shí)際情況，對(duì)細(xì)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，從而使編制出來的方案更加合理可行。

5.2 繼電保護(hù)裝置故障診斷及檢修

首先，在監(jiān)測(cè)到繼電保護(hù)裝置處于異常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，及時(shí)開展裝置故障診斷與檢修工作，準(zhǔn)確判斷裝置故障類型與產(chǎn)生原因，并要求工作人員全面掌握各類常見故障類型的相關(guān)信息，以此提高故障診斷效率，保證診斷結(jié)果真實(shí)準(zhǔn)確。例如，電壓、電流互感器二次電壓回路故障的主要產(chǎn)生原因包括PT二次中性點(diǎn)接地方式不當(dāng)、二次回路短路、差動(dòng)保護(hù)電流互感器二次回路極性接反等。而電磁系統(tǒng)鉚裝件變形故障的產(chǎn)生原因包括零件過長(zhǎng)與過短、用力不均、模具設(shè)計(jì)與裝配不合理。與此同時(shí)，靈活應(yīng)用各項(xiàng)故障診斷方法，如替換法、對(duì)比參照法、目視檢查法、回路拆除法。以替換法為例，使用性能正常的元件逐一替換裝置中的原有元件，如果元件更換后裝置故障問題得到解決，表明所更換元件存在質(zhì)量缺陷，以此來縮小故障查找范圍，或是直接確定故障點(diǎn)。

5.3 繼電保護(hù)裝置定期檢驗(yàn)

由于繼電保護(hù)裝置所處環(huán)境較為復(fù)雜，隨著時(shí)間推移，受自身老化與外部環(huán)境因素的影響，裝置性能持續(xù)下滑，誤動(dòng)、拒動(dòng)等故障問題的出現(xiàn)概率有所提升，在使用期間容易出現(xiàn)突發(fā)性故障。因此，為預(yù)防和減少裝置運(yùn)行故障的出現(xiàn)，應(yīng)定期對(duì)繼電保護(hù)裝置開展全面性檢驗(yàn)工作，準(zhǔn)確評(píng)估裝置運(yùn)行工況，消除裝置潛伏故障，強(qiáng)制退役臨近使用壽命與存在嚴(yán)重質(zhì)量缺陷的裝置。此外，不同種類繼電保護(hù)裝置的檢驗(yàn)期限有所不同。例如，要求每5年對(duì)各類型電流互感器進(jìn)行部分檢驗(yàn)，每4年對(duì)變壓器瓦斯保護(hù)裝置進(jìn)行全部檢驗(yàn)，每年與每5年分別開展一次回路絕緣測(cè)定試驗(yàn)與絕緣耐壓試驗(yàn)，每3-5年對(duì)高頻保護(hù)通道設(shè)備與高頻阻波器進(jìn)行全面檢驗(yàn)。

5.4 做好風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

繼電保護(hù)常規(guī)運(yùn)維中，風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估是較為重要的內(nèi)容之一，對(duì)此應(yīng)當(dāng)予以重視。在站內(nèi)的繼電保護(hù)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)之前，應(yīng)當(dāng)通過有效的方法，評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)，可按照檢查和維修操作的風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別進(jìn)行執(zhí)行。利用全面調(diào)查，編制出風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別表，據(jù)此完成風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工作。依據(jù)平結(jié)果，開展繼電保護(hù)運(yùn)維工作，降低風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)生概率，為智能變電站的安全、穩(wěn)定運(yùn)行提供保障。

5.5 整合繼電保護(hù)故障工作內(nèi)容，構(gòu)建嚴(yán)謹(jǐn)監(jiān)督體系

為充分提升電力系統(tǒng)整體繼電保護(hù)的工作狀態(tài)，及時(shí)迅速發(fā)現(xiàn)電力系統(tǒng)中存在的故障并及時(shí)處理，工作人員需要在原有的基礎(chǔ)上整合繼電保護(hù)的工作狀態(tài)與以往故障容易出現(xiàn)的位置，嘗試構(gòu)建嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)的監(jiān)督體系，為后續(xù)的電力系統(tǒng)工作奠定良好的基礎(chǔ)。例如，工作人員首先可以對(duì)繼電保護(hù)工作進(jìn)行總結(jié)與歸納，正確區(qū)分被保護(hù)設(shè)備被檢查出故障到底是因?yàn)樵O(shè)備自身出現(xiàn)問題還是受到了外界故障的影響。其次工作人員還需總結(jié)在以往工作中出現(xiàn)故障的特點(diǎn)與問題，如電流增大，逐漸超過電力系統(tǒng)負(fù)荷；電壓持續(xù)性降低但不易被察覺；電流與電壓因負(fù)荷功率問題而出現(xiàn)阻抗角變化等故障。通過對(duì)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)工作的總結(jié)與故障匯總，工作人員便可以制定出電力系統(tǒng)適用的監(jiān)督管理體系。

5.6 提升機(jī)電保護(hù)工作人員的綜合素養(yǎng)

5.6.1 提高招聘門檻，積極聘用高素養(yǎng)、高專業(yè)、高技能的綜合型專業(yè)技術(shù)人員，其不僅需要對(duì)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)有著全面深入的了解，還要明確繼電保護(hù)的全部要求，同時(shí)也要合理有效應(yīng)用主變壓器、線路、斷路器等保護(hù)裝置對(duì)系統(tǒng)予以定期檢驗(yàn)、整組傳動(dòng)試驗(yàn)、繼電保護(hù)消缺以及優(yōu)化升級(jí)等措施。

5.6.2 嚴(yán)格遵守國(guó)家相關(guān)安全準(zhǔn)則需求，合理部署繼電保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)安全裝置，并按照持續(xù)運(yùn)行、宏觀調(diào)控指導(dǎo)方針對(duì)繼電保護(hù)區(qū)域進(jìn)行操作，如此方可保證作業(yè)的安全性與規(guī)范性，對(duì)于電氣系統(tǒng)出現(xiàn)的一系列故障問題才能盡快解決。

5.6.3 加大對(duì)繼電保護(hù)工作人員的培訓(xùn)教育力度，盡可能選擇理論+實(shí)踐的方法開展培訓(xùn)活動(dòng)，除了要設(shè)置專業(yè)的實(shí)操場(chǎng)地之外，還需要邀請(qǐng)企業(yè)優(yōu)秀員工代表、行業(yè)專家當(dāng)作培訓(xùn)教師，借此提升相關(guān)工作人員的綜合素養(yǎng)、實(shí)操技能和安全意識(shí)等，令其可以完全掌握繼電保護(hù)技術(shù)的操作重點(diǎn)和標(biāo)準(zhǔn)流程，從而能夠科學(xué)應(yīng)對(duì)各類突發(fā)事件，強(qiáng)化繼電保護(hù)操作現(xiàn)場(chǎng)的安全管理效果。

6 結(jié)束語

電力是保障民生建設(shè)，社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要能源。伴隨著社會(huì)用電需求量的持續(xù)增加，國(guó)內(nèi)配網(wǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，配網(wǎng)運(yùn)行管理設(shè)備越來越多，配網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜度也越發(fā)凸顯，這極大地增加了配網(wǎng)運(yùn)行管理的難度，也增加了配網(wǎng)運(yùn)行中質(zhì)量及安全事故的發(fā)生概率。繼電保護(hù)作為電力系統(tǒng)的重要組成部分，發(fā)揮著快速隔離故障設(shè)備與控制事故影響范圍的重要作用，是保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。與此同時(shí)，繼電保護(hù)裝置運(yùn)行受到多方面因素影響，其穩(wěn)定性需進(jìn)一步提升。因此，為預(yù)防和減少電氣事故的出現(xiàn)，應(yīng)充分發(fā)揮繼電保護(hù)裝置性能優(yōu)勢(shì)。