電力繼電保護調(diào)試與故障檢修

王皓君

（國網(wǎng)鹽城供電公司，江蘇 鹽城 224000）

電力繼電保護裝置是指在電網(wǎng)出現(xiàn)突發(fā)故障時，對電網(wǎng)中出現(xiàn)的線路故障進行預警，并能及時向維護部門報告故障所在的位置。這樣才能確保電網(wǎng)的穩(wěn)定運行。由于繼電保護的運行與檢修工作比較復雜，所以采用新的維護與保護技術(shù)，對我國的電網(wǎng)安全運行具有重要的意義。同時，對繼電保護的調(diào)試技術(shù)和故障修復技術(shù)進行深入研究，對于保障電網(wǎng)的安全和穩(wěn)定運行具有重要意義。

1 電力繼電保護的原理

1.1 繼電器

在電網(wǎng)中，設(shè)備、線路發(fā)生故障和短路等異常情形，對電網(wǎng)的安全運行造成了很大影響，如果安裝了繼電保護裝置，電力系統(tǒng)可以及時地向電網(wǎng)的管理者發(fā)出警報，或?qū)﹄娫撮_關(guān)下達脫扣指令以進行及時控制。電力繼電器是確保電力系統(tǒng)工作的基礎(chǔ)，其工作原理是通過對電氣設(shè)備的工作狀況作出判斷，從而作出相應的響應。電力系統(tǒng)的安全防護作用是通過及時、有效的措施來實現(xiàn)的。比如，當電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，繼電保護設(shè)備能夠通過檢測到電氣的物理變化并執(zhí)行相應的命令，從而達到對整個電氣系統(tǒng)的保護作用。

1.1.1 防護設(shè)備的功能

電力繼電器的功能包括3個方面：一是監(jiān)控功能。在使用繼電器保護的電力設(shè)備出現(xiàn)故障時，該繼電器可以對故障設(shè)備進行絕緣，同時對離其最近的一個開關(guān)進行跳閘指令。保證故障設(shè)備與電源的正常斷開，使故障造成的損失降到最低，從而降低供電的安全性影響。二是反應作用。在設(shè)備運行異常時，繼電器會根據(jù)異常運行狀態(tài)，發(fā)出各種信號，提醒管理者及時采取緊急處理。保證供電系統(tǒng)盡快恢復到工作狀態(tài)。比如對繼電器進行調(diào)節(jié)，可以有效地切斷可能造成意外的電器；三是，實現(xiàn)功能。在電力工業(yè)中，繼電保護設(shè)備可以實現(xiàn)自動化、遠程運行等多種功能。

1.1.2 保護設(shè)備的一般要求

在實際使用中，繼電器通常有4個基本需求：一是選擇。對繼電器的選擇有很高的要求，要對有故障的設(shè)備進行保護和斷路。只有在電源系統(tǒng)故障或線路自身斷路器被拒絕的情況下，才可以由鄰近的裝置進行故障切除。所以，選擇性的需求主要是指繼電保護設(shè)備的協(xié)調(diào)原理，以確保在電網(wǎng)出現(xiàn)故障時，有選擇地進行故障處理，而不是有故障的部分仍然可以選擇電源。二是實現(xiàn)繼電器對速度的需求。其主要作用是實現(xiàn)對保護裝置進行快速切斷短路的功能，增強電網(wǎng)的安全性，減少對設(shè)備和線路的損害。三是對靈敏度的要求。在電力線路使用中，當發(fā)生金屬短路時，保護裝置必須具備很高的靈敏度，以找出故障所在。四是可靠性要求?？煽啃允侵冈谝欢ǖ谋Ｗo范圍之內(nèi)，繼電器的指令是否可靠。比如，在電力系統(tǒng)的正常工作條件下，繼電器不會產(chǎn)生相應的反應，從而確保了指令的精確和可靠。由于電力設(shè)備不能在無繼電保護條件下正常工作，所以安全可靠是其最基本的要求。

1.1.3 保障設(shè)備的類型

電流大小、方向及有無電流主要在繼電器中起到保護電流的作用，繼電保護主要是根據(jù)系統(tǒng)電壓發(fā)生變化而進行工作。繼電器出現(xiàn)故障之后，主要是通過瓦斯保護的方式來對瓦斯造成的繼電器問題進行保護。保護裝置主要指的是因為電力設(shè)備而造成的短路故障，從而形成差動動作，這種保護方式被稱為差動保護。高頻保護主要指的是針對電力系統(tǒng)以及高壓電纜而進行的重要保護。一旦電網(wǎng)出現(xiàn)非對稱短路的問題，以及接地裝置出現(xiàn)故障之后，電網(wǎng)系統(tǒng)就會進行零序保護。所以，繼電器的類型多種多樣，作為相關(guān)的電力維護技術(shù)人員，必須掌握各種類型的繼電器維護技術(shù)。

1.2 繼電器的故障維修復雜度

繼電保護具有不同的類型，對繼電器故障進行維修非常復雜，所以要想查找到真正的故障問題，相關(guān)的技術(shù)人員需要進行相應的數(shù)據(jù)分析，這也就導致繼電器的故障維護非常困難。通過對繼電器維護工程進行信息化建設(shè)，能夠更好地利用大數(shù)據(jù)技術(shù)進行相關(guān)監(jiān)測，這也就大大提高了對相關(guān)技術(shù)人員的要求，技術(shù)人員必須具備相應的數(shù)據(jù)處理能力及運算能力。當前，隨著科技的高速發(fā)展，繼電器保護維修所需要的技術(shù)也在不斷增加，針對各種不同類型的故障需要進行分類維修，提高維修的精確度非常重要。針對電力繼電器進行維護與維修，必須確保相關(guān)技術(shù)人員具有一定的技術(shù)與經(jīng)驗，才能夠進行針對性維修處理，及時發(fā)現(xiàn)問題、解決問題。

2 電力繼電保護裝置的調(diào)試

對于數(shù)字化變電站而言，繼電保護裝置起到至關(guān)重要的作用，其保護功能是無法替代的。在設(shè)計與生產(chǎn)繼電保護裝置時，容易出現(xiàn)一些誤差，所以在繼電保護裝置進入施工現(xiàn)場之后，必須進行精密調(diào)試，才能開始運用。然而現(xiàn)場調(diào)試過程中，受到調(diào)試設(shè)備不足、調(diào)試環(huán)境差等多種因素的影響，容易出現(xiàn)調(diào)試不精準的問題。為了避免聯(lián)機在聯(lián)機調(diào)試過程中對鄰近裝置的影響，需要提前制定完善的調(diào)試程序或計劃，這樣才能避免故障影響周圍設(shè)備。

2.1 傳統(tǒng)的繼電器調(diào)試方法

傳統(tǒng)的繼電保護裝置調(diào)試是由測試裝置發(fā)出信號，再由特殊的數(shù)據(jù)采集裝置進行采集，再把這些信號轉(zhuǎn)化成被保護裝置所識別的信號。接下來，將變換的信號發(fā)送給合并裝置，然后由整個系統(tǒng)訪問該合并裝置。線路圖如圖1所示。

圖1 傳統(tǒng)調(diào)試的布線方式

傳統(tǒng)調(diào)試方法更易于為安全作業(yè)者所熟悉和掌握。另外，隨著我國電力系統(tǒng)的逐漸普及，我國電力系統(tǒng)的發(fā)展趨勢也越來越明顯。雖然傳統(tǒng)的變電站繼電保護比數(shù)字變電站的繼電保護更易于實現(xiàn)，但其缺點也很多。例如：幀丟失、代碼混亂和傳輸延時等問題；若以數(shù)字形式輸出，則不能進行閉環(huán)試驗。所以，由傳統(tǒng)的變電站向數(shù)字化變電站的轉(zhuǎn)變也是必然的。

2.2 全數(shù)字化繼電保護裝置的調(diào)試方案

全數(shù)字調(diào)試主要指的是：對繼電保護裝置進行全方位交互調(diào)試時，采用數(shù)字化的方法來進行調(diào)試，這樣能夠更好地切換通信數(shù)據(jù)，按照相關(guān)標準來接受相關(guān)的信息數(shù)據(jù)，從而更好地進行調(diào)試。具體調(diào)試方法如圖2所示。

圖2 全數(shù)字化調(diào)試配線方式

在進行全數(shù)字化調(diào)試時，系統(tǒng)會將電流、電壓等數(shù)字化信息輸出到系統(tǒng)里面，再通過保護系統(tǒng)識別電流、電壓等信息，并根據(jù)預定的操作需求向檢測儀器輸出相關(guān)數(shù)據(jù)，使系統(tǒng)能夠順利地完成智能化操作。通過利用數(shù)字化的調(diào)試方法，將檢測裝置與保護裝置、智能開關(guān)等有機地結(jié)合起來，使多個部分能夠進行互聯(lián)，這樣可以及時檢測變電站網(wǎng)絡(luò)。在今后的數(shù)字變電站試驗中，采用全數(shù)字化檢測方法是未來的主要發(fā)展趨勢。

3 繼電保護維修技術(shù)

3.1 跨級跳閘的處置

過快短路、漏電缺陷、過載速度過快和導線太細等都會引起過控制。不管是哪種情況，跨級跳閘都是由于設(shè)置和操作時間的不同而引起的。

3.2 控制回路的失效

二次跳閘是一種常見的繼電器故障。二次回路的精確定位是糾正錯誤的關(guān)鍵。在這種情形下，建議采用一種開關(guān)方式，例如在二次回路保護裝置的實際操作中，刪除次級循環(huán)，重裝遠程組件，發(fā)現(xiàn)問題的確切位置，排除故障。

3.3 直流輸電線路的接地故障處理

直流接地故障診斷設(shè)備是近年來較為常見的一種電力設(shè)備，具有不需要中斷直流線路就能在帶電狀態(tài)下進行檢測的特點，提高了電流檢測的可靠性。

3.4 微機保護系統(tǒng)的故障處理

雖然微機保護系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)比較簡單，但是在處理相關(guān)故障的時候，仍然不能按照以往的經(jīng)驗來進行處理。相關(guān)人員必須把故障的主要特點記錄下來，并按照技術(shù)說明書來查找故障產(chǎn)生的原因。在門上安裝1個小型的電源和工作電壓開關(guān)，以及1個小型的匯流排、夏天警報器。在前面板設(shè)備的上部需要裝設(shè)繼電器，中間、左邊或下面可裝有信號和操作重置按鍵，在1個信號中繼器或者2個功率中繼器上安裝必要的連接線或指示燈。

4 常見的繼電器故障分析

在國家電網(wǎng)系統(tǒng)里，繼電保護裝置起到至關(guān)重要的作用，所以需要確保繼電保護裝置的穩(wěn)定性。一般發(fā)生繼電器故障存在多種不同的原因。如果繼電保護裝置或附屬裝置出現(xiàn)故障，想要快速找出故障原因比較困難。下面對一些常見的繼電器故障進行了具體分析。

4.1 電壓互感器二次失效

二次回路故障是電壓互感器在運行過程中經(jīng)常出現(xiàn)的故障問題。（電壓互感器）（PT）二次回路故障是一類比較復雜的故障問題，其通常表現(xiàn)為PT二次接地方式的異常，也就是二次（虛）或多個點的閉合，PT二次接地和接地系統(tǒng)的電壓是由電流和電阻的非均勻性決定的。一旦超過此保護裝置的全部相電壓，就會導致電流幅度及相位發(fā)生變化，使電壓及電流發(fā)生偏移或損失。由于變壓器自身的電阻比較低，如果發(fā)生二次短路，則會產(chǎn)生更大的電流變化。一旦發(fā)生熔化，二級控制線或PT會被燒壞，從而會造成安全事故。當三角電壓線路斷開時，就會產(chǎn)生PT的二次壓降。

4.2 電流互感器飽和問題

隨著繼電保護終端負載的增大，會導致電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障，使電網(wǎng)的電流負荷增加，造成一系列的事故產(chǎn)生。例如：1個短路問題所造成的電流通常是正常電流的100倍。由于電流互感器的電壓和短路電流的比例關(guān)系，會導致繼電保護系統(tǒng)出現(xiàn)短路故障。

4.3 繼電器部件失效的問題

在繼電器保護故障中常見的問題就是三極管的失效，這個問題會使繼電器收到錯誤的訊號，并產(chǎn)生錯誤代碼，嚴重影響電力系統(tǒng)的安全性與可靠性。

4.4 循環(huán)絕緣損傷

一般出現(xiàn)二次線路的絕緣故障，通常是因為二次線路的短路所造成的。由于長時間使用線路，造成線路老化，容易出現(xiàn)故障。循環(huán)絕緣長期損傷，會影響繼電器的安全運行。

4.5 電磁干擾問題

高壓變電所周邊的磁場都是比較微弱的狀態(tài)，一旦出現(xiàn)強磁場，會導致變電所的繼電保護系統(tǒng)受到影響，從而降低繼電保護的敏感度。

5 電力繼電保護的故障處理

5.1 一次性排除設(shè)備缺陷

在繼電保護裝置出現(xiàn)故障問題之后，必須及時進行檢修。隨著社會經(jīng)濟的高速發(fā)展，電力繼電保護技術(shù)也在不斷發(fā)展進步，繼電保護裝置日漸趨向于網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化。對于繼電保護的故障研究，更多地運營互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)，利用電腦檢測故障，形成波形圖形，這樣便于工作人員更快地發(fā)現(xiàn)故障問題。同時，PT與CT的出現(xiàn)也是造成意外事故產(chǎn)生的主要原因。在電力事故中經(jīng)常會出現(xiàn)電腦斷層掃描以及二次線路軟化等問題，所以需要及時發(fā)現(xiàn)這些問題，解決問題。最后，各個單位必須嚴格檢查安全設(shè)備，嚴格執(zhí)行相關(guān)的保護措施，定期檢驗線路和裝置，這樣才能及時發(fā)現(xiàn)漏洞，及時替換故障設(shè)備，確保設(shè)備能夠正常運轉(zhuǎn)。

5.2 周期故障的解決

5.2.1 全線路

在變電站的日常工作中，常常會出現(xiàn)電流環(huán)路與電壓環(huán)路之間的短路現(xiàn)象，對二次環(huán)路的繼電保護造成了一定的安全隱患。因此，維護人員在檢修時要注意電壓環(huán)路的短路，并盡量控制其短路。特別是在實際工作中，要按照二次回路的設(shè)計圖，對電壓回路的出線是否斷開、電壓回路是否松動、空氣通斷觸點是否完好及一次性保險絲的安裝是否可靠等進行全面檢查。為了確保電流回路安全可靠工作，應對其進行定期檢查；為了對二次回路進行完整檢測，可以根據(jù)有關(guān)的歷史資料對回路進行進一步檢測。另外，還要對設(shè)備進行定期維護，以最大限度地預防和減少電路故障的發(fā)生。

5.2.2 隱患排查

要想徹底清除二次回路的安全隱患，必須全面深入地進行檢查，并采取各種針對性措施排除安全隱患。通常，面臨不同的操作環(huán)境，副線路也會產(chǎn)生各種安全風險。為了加強排除安全隱患，必須對施工現(xiàn)場進行全面安全檢查。同時，要合理運用各種調(diào)查手段，并將其與實際工作相結(jié)合從各個方面進行風險分析。例如：首次模擬測驗就能排除潛在的工作風險。通過逐一的故障排除，及時發(fā)現(xiàn)風險因素，并制定相應的解決對策，對二次循環(huán)進行有效的改進和優(yōu)化。除此之外，在工作期間，還需要對設(shè)備進行及時維修。通過對二次線路圖的分析，制定科學、合理的維修計劃，將安全隱患徹底清除，充分保障電力繼電保護工作。

6 結(jié)束語

隨著社會經(jīng)濟的高速發(fā)展，各種現(xiàn)代化技術(shù)也在不斷革新，人們逐漸開始重視電力系統(tǒng)的安全運行和使用。所以，電力行業(yè)必須重視相關(guān)的安全生產(chǎn)工作，要加強對繼電器保護裝置的檢查和維護，如果發(fā)現(xiàn)繼電器保護裝置故障問題，需要及時制定解決方案，解決問題。電力行業(yè)也要順應時代的發(fā)展趨勢，不斷改變傳統(tǒng)的故障檢修手段，不斷研究新型的繼電器保護裝置和技術(shù)，才能避免安全事故產(chǎn)生，促進社會主義現(xiàn)代化高速發(fā)展。