發(fā)電廠繼電保護(hù)裝置故障與處置措施分析

陳亦凡

北京京西燃?xì)鉄犭娪邢薰?北京 100041

引言

發(fā)電廠電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，能夠直接影響社會(huì)生產(chǎn)效率及人民群眾生活質(zhì)量。如果電力系統(tǒng)狀態(tài)存在異常，沒(méi)有得到及時(shí)處理，很容易引發(fā)各種電力故障，并產(chǎn)生重大運(yùn)行事故，甚至?xí)斐稍O(shè)備受損或人員傷亡。因此，發(fā)電廠必須采取針對(duì)性措施，對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)，確保其運(yùn)行穩(wěn)定、安全，盡可能將電力事故扼殺在搖籃中。繼電保護(hù)裝置作為發(fā)電廠主要組成部分，具有靈敏性高、選擇性強(qiáng)、速動(dòng)性好等優(yōu)點(diǎn)。但在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，容易受環(huán)境、人為等因素影響產(chǎn)生各種故障，從而降低其性能。對(duì)此，需要技術(shù)人員充分掌握繼電保護(hù)裝置常見(jiàn)故障及引發(fā)原因，并采取措施予以排除，為電力系統(tǒng)安全運(yùn)行提供保障。

1 繼電保護(hù)裝置的特點(diǎn)

1.1 安全可靠

安全可靠是繼電保護(hù)裝置在實(shí)際應(yīng)用中較為典型的特點(diǎn)，其中安全性主要體現(xiàn)在保證電力系統(tǒng)不發(fā)生誤動(dòng)方面，可靠性主要體現(xiàn)在保證電力系統(tǒng)不發(fā)生拒動(dòng)方面。由于電力系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中受拒動(dòng)和誤動(dòng)影響，會(huì)降低供電質(zhì)量和供電效率，所以合理引入繼電保護(hù)裝置，充分發(fā)揮其安全可靠的特性，能夠?yàn)殡娋W(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行起到多重保護(hù)作用[1]。

1.2 智能化選擇

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，繼電保護(hù)裝置也逐漸向智能化趨勢(shì)發(fā)展，并且能夠滿足智能化選擇需求。在電力系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，一旦線路或設(shè)備發(fā)生故障，通過(guò)繼電保護(hù)裝置能夠?qū)ο噜徳O(shè)備進(jìn)行針對(duì)性的保護(hù)，從而降低故障損害程度。

1.3 高效速動(dòng)

高效速動(dòng)的特性，能夠及時(shí)切斷繼電保護(hù)中的短路故障，并將故障信息準(zhǔn)確無(wú)誤地傳遞給技術(shù)人員，提醒技術(shù)人員快速處理，有利于提高系統(tǒng)安全性和穩(wěn)定性，從而提高供電質(zhì)量和效率。

1.4 靈敏性

若發(fā)電廠電力系統(tǒng)在被保護(hù)的情況下出現(xiàn)故障，繼電保護(hù)裝置能夠迅速做出反應(yīng)，這也突出了其靈敏性較高的特點(diǎn)。無(wú)論故障屬于哪種類型，處于哪個(gè)位置，或者是否存在過(guò)渡電阻，繼電保護(hù)裝置都可以第一時(shí)間做出反應(yīng)，并且無(wú)論在三相短路，或者兩相、單相接地短路的情況下，裝置均能夠做出可靠動(dòng)作[2]。

繼電保護(hù)裝置在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，其存在的特點(diǎn)既相互聯(lián)系，又存在矛盾，需要技術(shù)人員根據(jù)電力系統(tǒng)本身性質(zhì)，從辯證統(tǒng)一角度來(lái)看待。只有保證繼電保護(hù)裝置同時(shí)具備以上特點(diǎn)，才能夠充分發(fā)揮保護(hù)作用和安全隱患預(yù)防作用，有利于在短時(shí)間內(nèi)降低電力系統(tǒng)中存在的不良影響，確保發(fā)電廠正常運(yùn)行。同時(shí)，還可以充分發(fā)揮督查作用，排除大部分故障隱患，有效降低組件的損壞率。

2 繼電保護(hù)裝置檢測(cè)的現(xiàn)實(shí)意義

2.1 保證電力系統(tǒng)安全運(yùn)行

電力系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中，如果發(fā)生故障，繼電保護(hù)裝置能夠準(zhǔn)確無(wú)誤地連接到斷路器跳閘故障組件，并切斷運(yùn)行指令，有利于降低電力系統(tǒng)的受損程度，使其在短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)正常[3]。技術(shù)人員應(yīng)經(jīng)常校驗(yàn)繼電保護(hù)裝置，以起到防患于未然的作用。很多繼電保護(hù)裝置發(fā)生故障后，需要消耗大量時(shí)間和精力進(jìn)行維修，如果等到故障嚴(yán)重再加以維修，就很可能會(huì)給發(fā)電廠帶來(lái)較大的經(jīng)濟(jì)損失。

2.2 監(jiān)控電力系統(tǒng)運(yùn)行

在運(yùn)行過(guò)程中，繼電保護(hù)裝置可以對(duì)電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，有利于及時(shí)發(fā)現(xiàn)電力系統(tǒng)存在的問(wèn)題和隱患，便于及時(shí)采取處理措施。

2.3 對(duì)系統(tǒng)異常進(jìn)行自動(dòng)化分析

在運(yùn)行過(guò)程中，如果發(fā)現(xiàn)異常情況，繼電保護(hù)裝置能夠自動(dòng)化完成檢測(cè)工作，并對(duì)故障區(qū)域進(jìn)行精準(zhǔn)定位，可以為技術(shù)人員檢修提供正確指導(dǎo)。

2.4 異常狀態(tài)提示

電力設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)一般取決于設(shè)備操作、環(huán)境條件等實(shí)際情況，通過(guò)繼電保護(hù)裝置對(duì)電氣設(shè)備的運(yùn)行狀況進(jìn)行監(jiān)督控制，能夠?yàn)橹蛋嗳藛T維護(hù)設(shè)備異常運(yùn)行狀態(tài)或設(shè)備缺陷提供指示。即使沒(méi)有值班人員，繼電保護(hù)系統(tǒng)也能夠自動(dòng)調(diào)整電氣設(shè)備，或?qū)⒐收隙吻袛?，達(dá)到維護(hù)電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的目的。

68例老年股骨頸骨折患者的骨折端碎骨檢出情況顯示：應(yīng)用16排螺旋CT三維成像檢驗(yàn)患者骨折端的碎骨檢出共計(jì)患者64例，碎骨檢出率為94.12%；應(yīng)用X線檢驗(yàn)患者骨折端的碎骨檢出共計(jì)患者30例，碎骨檢出率為44.12%。由此可見(jiàn)，對(duì)于老年股骨頸骨折患者而言，應(yīng)用16排螺旋CT三維成像能夠更加充分的檢出患者的碎骨情況，碎骨檢出率更高。

3 繼電保護(hù)裝置常見(jiàn)故障及引發(fā)原因

3.1 常見(jiàn)故障

3.1.1 電壓互感器二次回路故障。變壓器是繼電保護(hù)裝置測(cè)量電力設(shè)備的基礎(chǔ)。電壓互感器及二次回路一旦出現(xiàn)問(wèn)題，會(huì)嚴(yán)重影響整個(gè)系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性，重則導(dǎo)致保護(hù)裝置的誤動(dòng)或拒動(dòng)。其主要故障集中在以下幾個(gè)方面：第一，電壓互感器二次中性點(diǎn)接地異常。第二，中性點(diǎn)不接地或者多點(diǎn)接地性能異常。造成中性點(diǎn)不能接地的主要原因，除了變電站接地網(wǎng)的因素外，還與布線水平息息相關(guān)。

電壓互感器開(kāi)口三角電壓回路異常，使得短路和電壓互感器二次失壓[4]。以上情況都會(huì)對(duì)電力設(shè)備性能及電壓互感器二次回路造成巨大損害。

3.1.2 繼電器觸點(diǎn)發(fā)生故障。繼電器觸點(diǎn)發(fā)生故障，會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)安全運(yùn)行產(chǎn)生直接影響。例如，新時(shí)期背景下，市場(chǎng)中涌現(xiàn)出了多種類型的觸頭材料，這些材料的耐受電流、電壓值不盡相同，由于負(fù)載不同，加上工作頻率不斷變動(dòng)，導(dǎo)致電力系統(tǒng)各種設(shè)備運(yùn)行產(chǎn)生相應(yīng)變化，由此對(duì)電力系統(tǒng)安全供電造成影響。以上任何一種因素都無(wú)法滿足預(yù)定值，若接觸點(diǎn)開(kāi)焊、接觸電阻快速增加，則會(huì)導(dǎo)致電力系統(tǒng)產(chǎn)生故障。

3.1.3 電磁系統(tǒng)鉚裝件變形。零件彎曲會(huì)對(duì)下道工序裝配或校正造成嚴(yán)重的負(fù)面影響，導(dǎo)致下道工序施工無(wú)法充分滿足標(biāo)準(zhǔn)，甚至產(chǎn)生嚴(yán)重變形，至最終報(bào)廢。這是由于鉚的某些部分壓力過(guò)大、過(guò)長(zhǎng)或過(guò)短造成的，但并不意味著電磁系統(tǒng)鉚裝件的變形是由于設(shè)計(jì)失誤或位置放置不當(dāng)引起[5]。在電磁系統(tǒng)安裝過(guò)程中，如果鉚釘變形，會(huì)導(dǎo)致電力設(shè)備無(wú)法正常運(yùn)行，進(jìn)而產(chǎn)生對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行不利的各種問(wèn)題。

3.2 引發(fā)原因

3.2.1 外部環(huán)境。

3.2.1.1 繼電保護(hù)裝置在運(yùn)行過(guò)程中無(wú)法復(fù)位或不工作。具體來(lái)說(shuō)，繼電保護(hù)裝置在對(duì)電力系統(tǒng)提供保護(hù)服務(wù)時(shí)，會(huì)受某種因素影響停止運(yùn)行，此時(shí)如果電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障，保護(hù)裝置將無(wú)法及時(shí)有效的切除故障段，容易將系統(tǒng)上的事故擴(kuò)大化，這就需要及時(shí)確定問(wèn)題原因并快速修復(fù)。

3.2.1.2 繼電保護(hù)裝置在運(yùn)行過(guò)程中，指示燈異常亮起。一旦指示燈在錯(cuò)誤情況下亮起，就可能對(duì)工作人員執(zhí)行工作帶來(lái)錯(cuò)誤引導(dǎo)。這種情況一般是由于工作環(huán)境較為惡劣造成保護(hù)裝置硬件故障所引起。

3.2.1.3 繼電保護(hù)裝置在運(yùn)行過(guò)程中燒損。引發(fā)這種故障的主要原因包括接點(diǎn)過(guò)熱燒損或電源插件線圈燒損。一旦繼電保護(hù)裝置發(fā)生此類故障，會(huì)使外殼變形并發(fā)出燒灼氣味，技術(shù)人員可以通過(guò)嗅覺(jué)判斷是否存在這種情況。

3.2.2 內(nèi)部故障。①接點(diǎn)故障。所謂接點(diǎn)故障指接點(diǎn)熔敷或接觸不良，接點(diǎn)故障的引發(fā)原因普遍是受硫化氫、二氧化硫等腐蝕物長(zhǎng)期侵害所造成。②差拍問(wèn)題。這種故障大多由繼電器不符合要求或電壓異常引起。出現(xiàn)此類故障后，技術(shù)人員需要對(duì)繼電器進(jìn)行全面檢查，判斷電壓是否正常，并在此基礎(chǔ)上檢查繼電器是否符合相關(guān)規(guī)范要求。③裝置元件產(chǎn)生故障。元件故障的主要誘因是元器件長(zhǎng)期帶電運(yùn)行或者頻繁動(dòng)作導(dǎo)致元器件部分功能失效，此時(shí)保護(hù)裝置無(wú)法保證其運(yùn)行穩(wěn)定性。例如，若保護(hù)裝置二次回路中的電流互感器出現(xiàn)故障，會(huì)使裝置內(nèi)部電流判據(jù)異常，可能會(huì)使裝置誤動(dòng)或者拒動(dòng)，甚至燒毀繼電保護(hù)裝置。

3.2.3 干擾因素。①電磁波輻射干擾。新時(shí)期背景下，我國(guó)通訊事業(yè)蓬勃發(fā)展，移動(dòng)設(shè)備在人們生活和工作中的使用越來(lái)越普遍。如手機(jī)、Ipad等，這些設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生電磁輻射，從而干擾繼電保護(hù)裝置正常運(yùn)行，使得裝置出現(xiàn)虛假信號(hào)，誘導(dǎo)其發(fā)出錯(cuò)誤信號(hào)。②靜電干擾。發(fā)電廠工作人員長(zhǎng)時(shí)間投入工作時(shí)，其身上也會(huì)產(chǎn)生靜電，此時(shí)如果接觸到線路，可能會(huì)導(dǎo)致線路出現(xiàn)放電現(xiàn)象。因繼電保護(hù)裝置具有較高的靈敏性，若在放電情況下，則可能產(chǎn)生各種故障，從而影響裝置的邏輯判斷。

4 發(fā)電廠繼電保護(hù)裝置故障處置措施

新時(shí)期背景下，繼電保護(hù)裝置研發(fā)大多以微機(jī)處理器為基礎(chǔ)，這種裝置在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中一旦出現(xiàn)問(wèn)題，需要及時(shí)找到根源并解決。由于繼電保護(hù)裝置結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，且越來(lái)越信息化、智能化，因此，如果僅利用排除手段對(duì)繼電保護(hù)裝置啟動(dòng)失敗的原因進(jìn)行分析，就很難達(dá)到根治故障的目標(biāo)。對(duì)此，本文提出了以下幾種處置措施。

4.1 采用替代法排除繼電保護(hù)裝置故障

所謂替代法就是尋求相同元素進(jìn)行替代，而非對(duì)懷疑存在故障的部件進(jìn)行判斷，確定其是否真實(shí)存在問(wèn)題或隱患，所以，采用替代法能夠在一定程度上縮小工作人員故障處理的范圍。目前，替代法已被廣泛應(yīng)用到繼電保護(hù)裝置故障處理過(guò)程中。在實(shí)際操作中，主要基于微機(jī)處理器進(jìn)行故障分析，同時(shí)這種方式常用的組件需要更加復(fù)雜的邏輯判據(jù)來(lái)確定故障排除的數(shù)量。

4.2 通過(guò)交叉引用方式確定系統(tǒng)故障

在繼電保護(hù)系統(tǒng)故障處理過(guò)程中，利用相同型號(hào)、相同規(guī)格的設(shè)備技術(shù)參數(shù)校準(zhǔn)報(bào)告進(jìn)行分析，也是較為常見(jiàn)的一種故障分析方法，能夠及時(shí)準(zhǔn)確地找到故障點(diǎn)。這種方法在接線錯(cuò)誤檢查中的使用效果較為顯著，弊端是很難分析出引發(fā)故障的具體原因。另外，在繼電保護(hù)裝置回路中采用交叉引用方式進(jìn)行檢查，無(wú)法很好的確定繼電裝置運(yùn)行好壞，因存在的差距較大很難對(duì)設(shè)定值和測(cè)試值進(jìn)行精準(zhǔn)調(diào)整。此時(shí)，技術(shù)人員可以充分利用循環(huán)恒定奇偶檢測(cè)儀器，對(duì)繼電保護(hù)設(shè)備進(jìn)行精度校驗(yàn)，以此來(lái)確定故障類型和引發(fā)原因。除此之外，還可以利用較為直觀的故障處理方法，也就是不使用繼電保護(hù)專用測(cè)試儀逐點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試，而是通過(guò)備件更換的方式依次排查設(shè)備故障。

4.3 短路確認(rèn)繼電系統(tǒng)故障

若要對(duì)繼電保護(hù)回路故障位置進(jìn)行精準(zhǔn)定位，可以采用電路短路的方式，這樣能夠有效縮小短路故障的檢查范圍。通常，繼電保護(hù)系統(tǒng)中存在復(fù)雜線路，容易受各種因素影響出現(xiàn)故障，其中較為常見(jiàn)的是次級(jí)電路故障。想要確定故障類型并針對(duì)性采取解決措施，需要將次級(jí)電路位置依次除去，并將回路一個(gè)接一個(gè)連成一體，如果出現(xiàn)故障，該循環(huán)就會(huì)產(chǎn)生問(wèn)題。技術(shù)人員在確定故障所在回路的基礎(chǔ)上，可以暫時(shí)解除裝置內(nèi)部循環(huán)命令，確定電路元件故障。這種方式相比其他方式，操作更加便捷，優(yōu)勢(shì)更大，所以在繼電保護(hù)裝置故障處理中的應(yīng)用頻率較高。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，繼電保護(hù)裝置長(zhǎng)時(shí)間在復(fù)雜環(huán)境下運(yùn)行，受人為、環(huán)境等因素影響，容易產(chǎn)生故障。如果不及時(shí)解決，會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)安全供電帶來(lái)隱患，甚至引發(fā)安全事故，對(duì)發(fā)電廠造成不必要的人員和經(jīng)濟(jì)損失。對(duì)此，需要發(fā)電廠相關(guān)工作人員充分認(rèn)識(shí)到繼電保護(hù)裝置故障檢修的必要性，并將其深入滲透到日常工作中，嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范開(kāi)展維護(hù)檢修工作。