繼電保護(hù)二次回路隱患分析及預(yù)防措施

國網(wǎng)江蘇省電力有限公司東?？h供電分公司 蘇 雄

在電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障的情況下，繼電保護(hù)裝置可以有選擇地將故障部件及時(shí)從電力系統(tǒng)中切除，避免了對(duì)設(shè)備的持續(xù)損壞，從而保障了其他非故障部件的快速恢復(fù)，進(jìn)而保障了電網(wǎng)的安全和穩(wěn)定。但是，由于采取的防范措施不當(dāng)，使二次回路出現(xiàn)了很多安全隱患，對(duì)電網(wǎng)的安全運(yùn)行造成了較大的影響。

1 二次回路的主要分類

二次回路包括電流和電壓測(cè)量環(huán)路、保護(hù)二次回路、開關(guān)控制信號(hào)環(huán)路、操作電源環(huán)路、斷路器和隔離開關(guān)。二次回路是由二次裝置互相連接而組成，用于對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行監(jiān)控、控制、調(diào)節(jié)和保護(hù)的二次回路。

2 二次回路隱患的不良影響

繼電保護(hù)二次回路中的隱患，可對(duì)電力設(shè)備及電網(wǎng)的安全運(yùn)行產(chǎn)生較大負(fù)面影響。如果二次回路出現(xiàn)短路的話，則會(huì)導(dǎo)致繼電保護(hù)裝置的正常運(yùn)行受到嚴(yán)重的影響，進(jìn)而導(dǎo)致整體的信號(hào)接收和正常狀態(tài)有非常大的差別，最終導(dǎo)致整體的保護(hù)裝置無法有效進(jìn)行。其次，由于中性點(diǎn)電壓的改變，使相位的電壓降低或上升，從而引起電壓的異常變化。正常情況下，如果電壓升高，線路出現(xiàn)正向故障，電壓會(huì)出現(xiàn)偏差，那么繼電器也能夠穩(wěn)定正常的工作[1]。但如果出現(xiàn)反向故障，造成整定值和電壓值出現(xiàn)偏差，就會(huì)引進(jìn)接地距離繼電器的誤判，從而引起誤操作。如果相位電壓降低，線路出現(xiàn)正向故障，則接地點(diǎn)之間的電阻就會(huì)出現(xiàn)異常。同時(shí)，無論是降低或提高相電壓，都會(huì)使相位發(fā)生變化，通常三相電壓均衡時(shí)難以察覺，從而影響到電源的正常工作。

3 繼電保護(hù)二次回路運(yùn)行中的缺陷

3.1 CT回路運(yùn)行缺陷

在繼電保護(hù)CT回路中，存在CT回路斷路、輸出電流較大的故障。首先，CT電路的開路故障會(huì)使電路斷路處產(chǎn)生高壓，嚴(yán)重危害電氣設(shè)備安全。其主要原因有CT設(shè)備的質(zhì)量或CT端子排的質(zhì)量不合格，以及人工操作不當(dāng)?shù)取?/p>

3.2 PT回路運(yùn)行缺陷

繼電保護(hù)PT回路的操作故障主要是PT回路中斷線而導(dǎo)致的故障。PT電路發(fā)生斷線時(shí)，有可能使繼電器的某些功能失效，從而使發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁調(diào)節(jié)器從自動(dòng)調(diào)整改為人工調(diào)整。此外，由于繼電保護(hù)的PT回路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對(duì)PT操作中的故障檢測(cè)和處理較為不利。

3.3 直流回路運(yùn)行缺陷

一是當(dāng)直流電源短路時(shí)，會(huì)導(dǎo)致空氣開關(guān)跳閘或直流保險(xiǎn)絲熔斷。二是由于DC電路不接地，如果有一個(gè)或以上的接地點(diǎn)，就會(huì)引起保護(hù)誤動(dòng)和拒動(dòng)、電源正負(fù)極短路、熔斷、斷路器誤動(dòng)、拒動(dòng)等故障。三是信號(hào)回路的失效，其原因是信號(hào)回路或裝置指示燈受損，一旦發(fā)現(xiàn)，必須替換和維修。

3.4 原理性運(yùn)行缺陷

二次循環(huán)失效是由設(shè)備自身的原因引起的，如330kV HY線A相發(fā)生故障，兩端的繼電保護(hù)動(dòng)作將A相跳離，并順利地合上，同時(shí)HP1線HP側(cè)的微機(jī)保護(hù)ZIAG動(dòng)作跳閘，此時(shí)的保護(hù)操作是逆向故障，HP2線相同的保護(hù)失效。這主要是由于A相中沒有足夠的數(shù)字濾波器和相應(yīng)的算法[2]。

3.5 計(jì)算錯(cuò)誤

目前，較多繼電器二次回路存在安全隱患，主要原因是在設(shè)計(jì)時(shí)資料、圖紙無法達(dá)到實(shí)際使用要求，線路長度與自適應(yīng)配合計(jì)算誤差、工程實(shí)際運(yùn)行不符合等原因，導(dǎo)致二次回路計(jì)算誤差，進(jìn)而引起二次回路隱患。

3.6 元件老化損壞

由于電氣元件的老化，會(huì)對(duì)有關(guān)裝置的性能產(chǎn)生一定的影響，使其耐壓水平降低，產(chǎn)生熱量增加，從而導(dǎo)致二次回路故障失效。電力元件的故障，如線路回路的損耗會(huì)引起漏電，對(duì)二次回路的穩(wěn)定造成很大的影響，該問題亟須解決。

3.7 電流互感器問題

在處理變壓器問題時(shí)，首先要把重點(diǎn)放在回路開路上，然后才能找到問題的原因。若故障原因是變壓器的品質(zhì)問題，應(yīng)立即停止繼電器的次級(jí)電路，及時(shí)有效地處理故障。如果是因?yàn)榻K端排的質(zhì)量問題，必須保證在負(fù)載端沒有電流，最后把不合格的終端排給換下來。

3.8 電壓互感器問題

對(duì)線路中的熔斷器進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，有關(guān)技術(shù)人員要全面分析運(yùn)行狀況，特別是對(duì)各個(gè)回路的項(xiàng)口，特別是開關(guān)跳閘項(xiàng)口進(jìn)行檢測(cè)，以全面掌握線路上的電壓互感器工作狀況。在對(duì)電壓互感器二次熔絲結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析、檢測(cè)時(shí)，應(yīng)對(duì)接觸狀況進(jìn)行合理的控制，并著重解決二次熔斷器底座座卡彈性不足的問題。

以上問題往往會(huì)造成變壓器的觸頭故障，技術(shù)人員應(yīng)對(duì)變壓器的輔助接電進(jìn)行全面的分析，同時(shí)采取臨時(shí)措施，調(diào)整輔助接點(diǎn)的位置，使之達(dá)到規(guī)范要求。除了對(duì)電壓互感器二次線路電壓進(jìn)行檢測(cè)外，還要對(duì)異常電壓進(jìn)行有效的處理，以確保最佳的檢驗(yàn)效果。

3.9 電纜質(zhì)量問題

二次保護(hù)裝置在使用過程中，常出現(xiàn)保護(hù)誤動(dòng)、線路斷線等故障，其主要原因是產(chǎn)品的質(zhì)量問題。電纜是繼電保護(hù)中的重要組成部分，必須對(duì)其進(jìn)行及時(shí)的處理，并結(jié)合實(shí)際情況，對(duì)其進(jìn)行綜合分析，選用合格的產(chǎn)品，從而保證母線的穩(wěn)定性和安全性。要保證二次環(huán)網(wǎng)的安全、高效，必須從根本上提高線路和電纜質(zhì)量。另外，在電網(wǎng)運(yùn)行過程中出現(xiàn)故障時(shí)，相關(guān)部門要及時(shí)調(diào)整接觸點(diǎn)，確保電網(wǎng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

4 電壓二次回路的反供電隱患及解決措施

電壓二次回路的反供電通常是在運(yùn)行和測(cè)試中出現(xiàn)的，因?yàn)槟承┰驎?huì)導(dǎo)致電壓互感器出現(xiàn)二次反充電，從而導(dǎo)致事故發(fā)生。所以，在運(yùn)行期間，要對(duì)電壓進(jìn)行正確的檢查，避免出現(xiàn)反供電，然后把檢驗(yàn)二次電壓的正確步驟納入標(biāo)準(zhǔn)化的作業(yè)單中。在此期間，同時(shí)執(zhí)行反措要求增加“電壓切換同時(shí)動(dòng)作”信號(hào)，當(dāng)出現(xiàn)“電壓切換同時(shí)動(dòng)作”信號(hào)時(shí)，應(yīng)引起高度重視。

4.1 錯(cuò)誤改變電壓、電流二次回路可能造成運(yùn)行中保護(hù)誤動(dòng)作

不適當(dāng)?shù)碾妷骸㈦娏鞫位芈窌?huì)造成安全隱患，特別是3/2接線模式的電流回路，如果不小心拆卸或短接，容易造成操作設(shè)備的錯(cuò)誤動(dòng)作，而且很難被發(fā)現(xiàn)。因此，在拆裝或縮短電流回路前，應(yīng)先了解回路，再根據(jù)線路走向，再用電鉗表來判斷電流回路的變動(dòng)。在二次回路的關(guān)鍵危險(xiǎn)位置，設(shè)置警告標(biāo)識(shí)及回路走向圖。

4.2 錯(cuò)誤測(cè)量保護(hù)屏內(nèi)電流、電壓回路的絕緣會(huì)留下隱患

一般的屏內(nèi)電流、電壓回路都裝有一個(gè)抗干擾電壓敏感的電容器，其額定電壓一般為500V，如果使用500V以上的搖動(dòng)計(jì)進(jìn)行測(cè)量，會(huì)造成電壓擊穿抗干擾電容，但電容器不會(huì)馬上被擊穿，從而造成雙點(diǎn)接地的安全性。所以，不建議采用500V以上的絕緣搖動(dòng)計(jì)來探測(cè)保護(hù)屏內(nèi)的電流及電壓回路的絕緣。

4.3 電壓、電流互感器零序二次回路誤短接的隱患

變壓器零序二次電路的正確性，不能用判斷無壓力或有壓力，因?yàn)樵谡Ｇ闆r下，開關(guān)三相也是沒有壓力的，因此難以判斷它有沒有短路。二次循環(huán)在投入使用前應(yīng)認(rèn)真地檢查，在投入生產(chǎn)時(shí)，零序電壓的測(cè)量不能完全為0，如果所有的零序電壓都為0，應(yīng)檢查電路是否有短路。定期進(jìn)行常規(guī)的測(cè)量，當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)，重點(diǎn)是零序電壓波形的正確性，從而判斷零序二次回路是否正確。

4.4 交直流混接給繼電保護(hù)工作電源帶來隱患

導(dǎo)致交流和直流混接的原因較多，如二次電纜增多，使電纜對(duì)地電容電流增加，電容電流通過直接接地對(duì)直流系統(tǒng)的干擾；輔助接點(diǎn)布置不當(dāng)，導(dǎo)致交流電弧進(jìn)入直流系統(tǒng)；或通過接地網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)故障電流對(duì)電纜造成的交流干擾；在變電所中，由于不正確地與直流系統(tǒng)連接，使交流電源進(jìn)入直流電源，會(huì)間接地或直接地影響到繼電保護(hù)的正常工作，從而導(dǎo)致TQ繼電器的誤動(dòng)作。預(yù)防措施：盡可能縮短電纜長度，增加直流輸電線路的絕緣，同時(shí)做好與交流電源絕緣，加強(qiáng)直流和交流電源混接監(jiān)測(cè)。

5 變電站各電壓層等級(jí)的操作電源和保護(hù)直流電源分配不合理

一是二次回路存在潛在的寄生回路隱患。大部分的寄生回路中，都會(huì)造成兩段直流電源同時(shí)失電而導(dǎo)致保護(hù)的拒動(dòng)，進(jìn)而導(dǎo)致出現(xiàn)保護(hù)誤動(dòng)作。同時(shí)，電流、電壓二次回路也會(huì)出現(xiàn)寄生回路，導(dǎo)致回路接地、分流、采樣異常等問題。電壓寄生回路可能導(dǎo)致電壓不正常，存在著保護(hù)采樣失真的隱患。所以，在投產(chǎn)驗(yàn)收過程中，應(yīng)注意對(duì)寄生回路的檢查。二是220kV變電站各級(jí)的保護(hù)直流母線選擇不當(dāng)，會(huì)導(dǎo)致多級(jí)保護(hù)拒絕動(dòng)作，導(dǎo)致大規(guī)模斷電。220kV變電所的各個(gè)電壓級(jí)別保護(hù)（220kV、110kV、10kV）都要有保護(hù)拒動(dòng)的方案。220kV、110kV、10kV保護(hù)采用了不同的母線，為了提高保護(hù)的可靠性，避免過多的保護(hù)動(dòng)作，從而提高了保護(hù)的適應(yīng)性。三是直流回路的極差隱患。當(dāng)前，直流回路的極差是靠計(jì)算來確定的，還沒有進(jìn)行過實(shí)際測(cè)試，其可靠性主要取決于計(jì)算精度和空氣開關(guān)產(chǎn)品的品質(zhì)。為此，必須使用極差測(cè)試儀來檢測(cè)各個(gè)階段的空開的動(dòng)作配合，以保證直流回路極差的精確度。

6 繼電保護(hù)二次回路運(yùn)行缺陷的處理措施

6.1 CT回路運(yùn)行缺陷的處理

在對(duì)CT線路運(yùn)行中發(fā)生的各種故障進(jìn)行處理時(shí)，必須堅(jiān)持“安全第一”的原則，嚴(yán)格落實(shí)安全管理制度，確保設(shè)備及人員的生命安全。如當(dāng)工作人員在CT線路運(yùn)行過程中發(fā)生故障時(shí)，要在絕緣襯里工作，以保證不會(huì)失去接線位置等。尤其是在CT回路開路的情況下，應(yīng)先關(guān)閉CT源端的CT端子盒，再對(duì)回路進(jìn)行電流檢測(cè)，確認(rèn)無電流，電源側(cè)電流，斷開CT，再將斷開的CT接口接上，再回到CT終端，將斷開的CT線路拔出來，直到CT恢復(fù)原狀。

為了解決CT輸出電流過大的問題，采用三相電流平衡法對(duì)CT回路進(jìn)行分段檢測(cè)，即封閉CT回路，然后進(jìn)行三相平衡，如果三相電流平衡，則表明從端子箱、保護(hù)屏、串行回路等方面存在問題，在進(jìn)行缺陷處理時(shí)，可以進(jìn)一步減小范圍，直至找到問題根源；如果測(cè)量結(jié)果不均勻，則表示CT的輸出有問題，需要切斷電源[3]。

6.2 PT回路運(yùn)行缺陷的處理

PT回路運(yùn)行中的故障應(yīng)首先查明PT回路是否存在故障，并按下列順序逐個(gè)進(jìn)行：檢查PT二次保險(xiǎn)絲的接觸表面是否良好；對(duì)PT二次刀片副接觸點(diǎn)進(jìn)行了檢測(cè)。若以上三項(xiàng)都符合要求，則應(yīng)檢查PT二次導(dǎo)線的電壓是否正常，若有異常，應(yīng)先開啟PT刀閘，并對(duì)PT一次保險(xiǎn)絲進(jìn)行檢測(cè)；若電壓顯示正常，則表示有斷線、接觸不良等問題，應(yīng)按設(shè)計(jì)要求逐一進(jìn)行檢驗(yàn)。所以，在這種情況下，要采取預(yù)防措施，既要防止人為的意外，又要加強(qiáng)防范，嚴(yán)格按照作業(yè)規(guī)范進(jìn)行，避免人為的誤拆；同時(shí)，檢修人員要加強(qiáng)對(duì)PT線路的保養(yǎng)與管理，定期對(duì)PT線路進(jìn)行預(yù)防性保養(yǎng)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)相應(yīng)的質(zhì)量問題，排除各類運(yùn)行中出現(xiàn)的各類故障。

6.3 直流回路運(yùn)行缺陷的處理

對(duì)直流供電的短路故障和信號(hào)環(huán)路的直流線路故障的處理，一般來說較為簡單，只需更換故障的設(shè)備或零件，而對(duì)直流系統(tǒng)接地的查找和處理較為復(fù)雜，由于直流系統(tǒng)的接地故障不會(huì)影響到設(shè)備的正常工作，因此工作人員關(guān)注度較低。在進(jìn)行查找的過程中，采用拉路法較為有效，采用拉路法的過程中應(yīng)確保斷電時(shí)間不超過3s，并嚴(yán)格遵守操作規(guī)程。

6.4 原理性運(yùn)行缺陷的處理

針對(duì)這種運(yùn)行中的問題，最重要的是要建立完善的管理體系，密切生產(chǎn)、紀(jì)檢、設(shè)計(jì)等部門的相互監(jiān)督和協(xié)作，強(qiáng)化防范措施，力求把各種可能的操作缺陷消除在萌芽狀態(tài)。

隨著智能化變電站的發(fā)展，其二次回路的潛在風(fēng)險(xiǎn)也越來越大，隱患也越來越難以發(fā)現(xiàn)，因此，必須掌握新的檢測(cè)手段，以保證設(shè)備的安全、穩(wěn)定、可靠的運(yùn)行。