火電廠繼電保護(hù)二次回路常見(jiàn)故障及排除

李 冬

（國(guó)能錦界能源有限責(zé)任公司，陜西 神木 719319）

0 引言

當(dāng)前中國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，對(duì)電力的需求日益增大?；鹆Πl(fā)電廠作為電力供應(yīng)的主要企業(yè)之一，承擔(dān)為社會(huì)穩(wěn)定提供優(yōu)質(zhì)電力資源的重任。火電廠的設(shè)備多，不同設(shè)備的運(yùn)行環(huán)境不同，出現(xiàn)的故障及發(fā)生故障的頻率也不一樣。為了減少設(shè)備故障對(duì)運(yùn)行機(jī)組的危害，火電廠利用繼電保護(hù)裝置來(lái)保護(hù)設(shè)備。近年來(lái)，微機(jī)保護(hù)的應(yīng)用讓繼電保護(hù)裝置實(shí)現(xiàn)了微機(jī)化，微機(jī)保護(hù)的自檢功能大大提高了繼電保護(hù)裝置的安全性及靈敏性，繼電保護(hù)的故障發(fā)生率越來(lái)越低[1]。但同時(shí)，由于當(dāng)前火電廠設(shè)備多，繼電保護(hù)的范圍增大，回路越來(lái)越復(fù)雜，加上運(yùn)行環(huán)境影響，導(dǎo)致繼電保護(hù)二次回路的故障發(fā)生率開(kāi)始增加，影響機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行。因此，加強(qiáng)火電廠繼電保護(hù)二次回路的檢修，對(duì)于火電廠機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義。

1 加強(qiáng)繼電保護(hù)二次回路排查的必要性

火電廠中繼電保護(hù)二次回路主要有測(cè)量回路、控制回路、信號(hào)回路以及電源回路等，二次回路用于支持繼電保護(hù)裝置對(duì)電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，完成相應(yīng)的自動(dòng)裝置控制、計(jì)量控制以及信號(hào)輸入、輸出等任務(wù)。繼電保護(hù)二次回路的接線復(fù)雜，涉及到的范圍廣，而且一些隱患比較隱蔽，往往在發(fā)生大的故障時(shí)才被發(fā)現(xiàn)，對(duì)機(jī)組運(yùn)行有較大的危害[2]。二次回路故障會(huì)導(dǎo)致繼電保護(hù)裝置不能及時(shí)獲取機(jī)組系統(tǒng)的設(shè)備運(yùn)行信息，無(wú)法對(duì)設(shè)備運(yùn)行中的故障進(jìn)行判斷，不能發(fā)揮繼電保護(hù)裝置對(duì)設(shè)備的保護(hù)作用。比如，當(dāng)二次線路保護(hù)出現(xiàn)故障時(shí)，就有可能導(dǎo)致斷路器拒動(dòng)或誤動(dòng)，造成設(shè)備損壞或電力系統(tǒng)不能正常運(yùn)行。在火電廠繼電保護(hù)的故障中，二次回路故障發(fā)生率始終處于高位，嚴(yán)重影響火電機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行[3]。加強(qiáng)對(duì)繼電保護(hù)二次回路的排查，及時(shí)排除二次回路中的故障隱患，能大大降低二次回路的故障發(fā)生率，確保電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。同時(shí)，故障發(fā)生率降低，減少了非正常停機(jī)次數(shù)，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命，減少設(shè)備購(gòu)置及維護(hù)成本，降低火電廠生產(chǎn)成本，這也是當(dāng)前火電機(jī)組節(jié)能降耗的有效措施之一。

2 繼電保護(hù)二次回路常見(jiàn)故障及排除

2.1 CT回路故障及排除

CT 回路故障主要有輸出電流偏差大、CT 回路開(kāi)路故障等。輸出電流偏差大主要是由于CT 回路發(fā)生一點(diǎn)接地，出現(xiàn)分流現(xiàn)象導(dǎo)致輸出電流偏差大。另外，CT 本身輸出問(wèn)題也會(huì)導(dǎo)致輸出電流偏差大。CT 回路開(kāi)路故障的原因主要有：二次線端子接頭松動(dòng)，回路電流導(dǎo)致其出現(xiàn)發(fā)熱現(xiàn)象；交流回路中接線端子質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，導(dǎo)致螺栓和螺孔接觸不良；連接點(diǎn)的螺栓有松動(dòng)，導(dǎo)致接頭未壓緊，或者螺栓雖未松動(dòng)但是壓接線間有絕緣異物；接線盒受潮引起的接線端子生銹、墊片腐蝕等。

發(fā)生CT 回路開(kāi)路故障時(shí)，要先判斷出電流回路屬于哪組，開(kāi)路現(xiàn)象對(duì)繼電保護(hù)會(huì)不會(huì)產(chǎn)生影響，將具體情況上報(bào)給調(diào)度，將可能發(fā)生的誤動(dòng)保護(hù)解除掉，再進(jìn)一步查找故障源。為減少故障排除時(shí)間，通常采用短接方式來(lái)縮小排查范圍。短接時(shí)，按照?qǐng)D紙?jiān)O(shè)計(jì)，利用專用的短接線在就近的實(shí)驗(yàn)端子上將電流互感器二次短路，如果短接時(shí)有火花產(chǎn)生，則可以將故障范圍縮小在短接點(diǎn)以下的回路中；如果短接過(guò)程沒(méi)有火花，說(shuō)明故障點(diǎn)可能在短接點(diǎn)前的回路中，再按照此方式逐步更換短接點(diǎn)，不斷縮小故障排查范圍[4]。鎖定故障范圍后，要先排查接線端子，易發(fā)生故障的元件等，并根據(jù)檢修記錄，重點(diǎn)排查上次檢修過(guò)的部位，判定故障位置，進(jìn)行故障排除。

某電廠4 號(hào)發(fā)變組保護(hù)裝置B 屏在運(yùn)行期間2 個(gè)小時(shí)內(nèi)連續(xù)20 個(gè)報(bào)文為發(fā)電機(jī)內(nèi)部故障啟動(dòng)。該發(fā)變組保護(hù)裝置具有錄波功能，查看B 屏錄波圖，發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)端U 相電流有周期性畸變情況，初步判斷可能是B 屏裝置及其二次回路故障。對(duì)該機(jī)組停機(jī)消缺，維護(hù)人員將B 屏發(fā)電機(jī)端U 相電流互感器二次回路接線端子盒打開(kāi)后發(fā)現(xiàn)，有一根引出線接線端子有融化跡象，將接線拆開(kāi)后發(fā)現(xiàn)接線端子的底部裂開(kāi)，虛搭在一起，判定故障的原因是由于端子開(kāi)裂虛搭導(dǎo)致端子出現(xiàn)過(guò)熱現(xiàn)象。機(jī)組維護(hù)人員對(duì)端子二次引出線進(jìn)行焊接固定，并更換接線端子排，按照流程進(jìn)行復(fù)位安裝，并對(duì)回路進(jìn)行再次檢查，確認(rèn)無(wú)異常后進(jìn)行絕緣實(shí)驗(yàn)、波形測(cè)試都符合運(yùn)行要求。之后對(duì)其余各組電流互感器進(jìn)行仔細(xì)檢查，重點(diǎn)排查二次接線端子，經(jīng)查未發(fā)現(xiàn)開(kāi)裂、斷裂等情況，也未發(fā)現(xiàn)有過(guò)熱痕跡現(xiàn)象，并網(wǎng)后對(duì)電流互感器波形及運(yùn)行參數(shù)等進(jìn)行檢查，無(wú)異常情況，隱患排除。

2.2 PT回路故障及排除

PT 回路故障主要是PT 二次接地異常、PT 二次失壓、PT 開(kāi)口三角電壓回路短路等。PT 二次接地異常除接地網(wǎng)原因外，多數(shù)情況是由于接線不當(dāng)引起的。接地線是利用螺栓壓接，如果螺栓松動(dòng)或者壓接處出現(xiàn)銹蝕現(xiàn)象的話，就會(huì)讓接觸電阻增大，產(chǎn)生虛接的情況[5]。在這種情況下，二次接地相和地網(wǎng)間的電壓會(huì)疊加到繼電保護(hù)裝置各相電壓上，導(dǎo)致各相電壓出現(xiàn)大幅變化，引起保護(hù)誤動(dòng)。PT 二次失壓是由于開(kāi)斷設(shè)備（空開(kāi)、切換繼電器等）的接點(diǎn)接觸不良、繼電特性不好等原因引起的，此外保護(hù)用電壓與儀器用電壓回路混接也會(huì)導(dǎo)致PT 二次失壓情況。PT 開(kāi)口三角電壓回路短路或斷線主要是回路電流較大時(shí)，電壓繼電器線圈出現(xiàn)過(guò)熱現(xiàn)象，導(dǎo)致絕緣破壞發(fā)生短路，短路時(shí)間長(zhǎng)的話就會(huì)出現(xiàn)燒斷線圈的情況，PT 開(kāi)口電壓回路就會(huì)在該處斷線，這種情況在二次回路的故障中出現(xiàn)頻率較高。

全面排查PT 二次接地方式，查看接線螺栓有無(wú)松動(dòng)情況，壓接處有無(wú)銹蝕情況，元件有無(wú)老化變形等情況，及時(shí)緊固或更換。全面測(cè)量PT 開(kāi)口三角電壓值，并將測(cè)量值保存好，作為原始記錄。當(dāng)發(fā)生電壓回路故障時(shí)，要測(cè)量開(kāi)口三角電壓，并對(duì)比原始記錄值，查看有無(wú)數(shù)據(jù)異常，加強(qiáng)對(duì)開(kāi)斷設(shè)備觸點(diǎn)的檢查，使用繼電特性好的開(kāi)斷設(shè)備。

2.3 直流回路故障及排除

直流回路故障主要有回路接地、信號(hào)回路故障等。直流回路方式一點(diǎn)接地后，設(shè)備仍會(huì)正常運(yùn)行，不受影響，但若再發(fā)生一點(diǎn)接地，就會(huì)導(dǎo)致回路系統(tǒng)中的電源短路、熔斷器誤動(dòng)或拒動(dòng)[6]。直流回路接地危害比較大，造成直流回路接地的原因比較多，主要是電纜絕緣降低、端子箱或機(jī)構(gòu)箱受潮等引起的。在電纜連接過(guò)程中，由于工作人員操作不當(dāng)，導(dǎo)致電纜芯塑料皮被劃開(kāi)，而驗(yàn)收人員在驗(yàn)收過(guò)程中無(wú)法逐根檢查，不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，后期當(dāng)遇潮濕環(huán)境時(shí)，會(huì)導(dǎo)致電纜絕緣降低，引發(fā)接地情況。如果端子箱密封不嚴(yán)，在雨季潮濕環(huán)境下就會(huì)導(dǎo)致端子排、輔助接點(diǎn)等出現(xiàn)銹蝕、雜質(zhì)等情況，會(huì)導(dǎo)致絕緣降低，或者有水滴滲入到端子排上也會(huì)引起接地。

直流回路接地的排查比較復(fù)雜，通常采用拉回路法按照先低電壓后高電壓，先室外后室內(nèi)的原則排查。拉回路法是將該回路電源停掉，時(shí)間在3s 內(nèi)，此方法操作比較簡(jiǎn)單，也是火電廠排查直流接地常用的一個(gè)方法[7]。但由于火電廠當(dāng)前的二次回路復(fù)雜，增加了該方法排查的難度，而且還有可能引發(fā)人為跳閘事故。當(dāng)前應(yīng)用比較廣泛的是利用定位裝置來(lái)排查直流接地故障，該裝置攜帶方便，不需要將直流回路電源斷開(kāi)就能排查，能快速鎖定故障范圍，能將故障定位到具體的點(diǎn)。平時(shí)要定期檢查直流回路接地絕緣情況，將絕緣性能較差的直流回路記錄下來(lái)，排查接地故障時(shí)，按照先信號(hào)回路，再操作回路的順序，重點(diǎn)排查絕緣性能較差的回路。

2.4 隱性故障及排除

這類故障平時(shí)不易被發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)隱性故障不顯現(xiàn)，也不會(huì)發(fā)生報(bào)警，只有當(dāng)設(shè)備運(yùn)行異?；驒C(jī)組運(yùn)行條件發(fā)生改變后才會(huì)顯現(xiàn)出來(lái)。隱性故障在繼電保護(hù)二次回路中經(jīng)常發(fā)生，主要原因是調(diào)試不當(dāng)、施工工藝粗糙、元件老化、緊固件銹蝕等原因造成的，隱性故障主要有干擾故障、寄生回路等。繼電器的動(dòng)作功率小，很容易受到外部感應(yīng)電壓的干擾。電廠的運(yùn)行環(huán)境復(fù)雜，干擾源較多，如果防干擾措施不到位的話，就有可能引發(fā)外部干擾故障。比如，保護(hù)裝置、柜體以及交換機(jī)等接地不良，屏蔽層接地不良、屏蔽電纜頭和屏蔽層接線不牢固等都會(huì)導(dǎo)致干擾故障。寄生回路分為同源寄生和異源寄生，同源寄生是使用同一電源的兩個(gè)回路發(fā)生寄生，異源寄生是使用不同電源的兩個(gè)回路發(fā)生寄生，二次回路寄生大多為異源寄生。在二次回路發(fā)生更改或者有變動(dòng)時(shí)，線路需要重新連接，而連接完成后，如果不再投入使用的線沒(méi)有完全拆除，或線頭有裸露情況，或誤接線，也有可能會(huì)產(chǎn)生寄生回路[8]。另外，二次回路電纜破皮、端子排老化，一次設(shè)備繼電器、開(kāi)關(guān)等輔助觸點(diǎn)銹蝕、受潮等也會(huì)產(chǎn)生寄生回路。

為減少干擾故障，要做好二次回路的防干擾措施。嚴(yán)格按照二次回路施工規(guī)范施工，屏蔽電纜頭與屏蔽層接地線連接要牢固，采用焊接方式連接；保護(hù)裝置以及柜體要規(guī)范接地。對(duì)于同源寄生回路的排查，需要對(duì)照?qǐng)D紙排查寄生的二次回路，找到寄生點(diǎn)后排查源頭，按照正確回路重新接線或?qū)o(wú)用的線路拆除。對(duì)于異源寄生回路排查需要從寄生的兩個(gè)二次回路中比較簡(jiǎn)單的回路入手，將該回路電源空開(kāi)斷開(kāi)，將另一個(gè)回路的電源空開(kāi)閉合，讓寄生現(xiàn)象再現(xiàn)，此時(shí)認(rèn)真檢查回路電纜有無(wú)寄生的可能。若電纜無(wú)問(wèn)題，則需要繼續(xù)排查兩個(gè)回路共用同一輔助設(shè)備的輔助觸點(diǎn)有無(wú)寄生情況，找到寄生點(diǎn)，之后逐步排除故障。

3 提高繼電保護(hù)二次回路穩(wěn)定性的措施

3.1 重視繼電保護(hù)二次回路

在火電廠機(jī)組檢修過(guò)程中，檢修人員一般都重視保護(hù)裝置的檢修和維護(hù)，對(duì)二次回路重視不足，往往二次回路中一些小的缺陷會(huì)成為機(jī)組運(yùn)行的事故隱患，有時(shí)候會(huì)給機(jī)組造成較大的危害[9]。因此，要從施工、檢修等環(huán)節(jié)重視繼電保護(hù)二次回路。在二次回路施工過(guò)程中，要嚴(yán)格按照火力發(fā)電廠二次接線設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程來(lái)操作。電纜芯線以及所配導(dǎo)線的絕緣要良好，電纜及導(dǎo)線端部要注明回路編號(hào)，且標(biāo)記要清晰、正確，便于后期檢修維護(hù)。按照功能分段、支路分組的原則布置端子排，端子和地面要留出一定距離。二次接線要牢固，盤(pán)柜內(nèi)的電纜芯線要水平或垂直分布，與端子的連接要牢固，在連接過(guò)程中要留有余量，避免讓端子排受機(jī)械應(yīng)力。交流、直流電及強(qiáng)電、弱電的電纜要分開(kāi)，不得共用一根電纜，電纜的規(guī)格要符合運(yùn)行要求。在對(duì)繼電保護(hù)二次回路改造后，要對(duì)照新圖核對(duì)線路連接情況，確保接線無(wú)誤，不用的線路要從兩端拆除，將裸露的線頭用膠帶纏好。

3.2 加強(qiáng)管理，提高維護(hù)水平

造成二次回路故障的原因主要是人為因素、環(huán)境因素，但多數(shù)故障是人為因素導(dǎo)致的。因此，加強(qiáng)平時(shí)精細(xì)化管理，可以減少二次回路故障。加強(qiáng)對(duì)維護(hù)人員的技術(shù)培訓(xùn)，定期開(kāi)展繼電保護(hù)及二次回路相關(guān)的培訓(xùn)工作，提高維護(hù)人員的技術(shù)水平。培訓(xùn)的內(nèi)容除了二次回路施工、檢修操作技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)外，還要結(jié)合本廠或其它火電廠發(fā)生過(guò)的二次故障典型案例進(jìn)行培訓(xùn)，將故障發(fā)生的原因、排除故障的流程及解決故障的方法等進(jìn)行總結(jié)，讓維護(hù)人員積累經(jīng)驗(yàn)。做好二次回路驗(yàn)收工作，二次回路進(jìn)行大型設(shè)計(jì)或改造后需要組織技術(shù)專家進(jìn)行驗(yàn)收，驗(yàn)收過(guò)程要不留死角，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題后及時(shí)處理。做好平時(shí)維護(hù)檢修工作，重點(diǎn)檢查易發(fā)生故障的部位及零部件情況，如電子元件焊接、插件接觸、接線端子連接片、接線螺栓等部件有無(wú)松動(dòng)、虛焊、過(guò)熱等情況，進(jìn)行緊固或更換部件。檢修過(guò)程中要執(zhí)行好安全措施卡，防止運(yùn)行設(shè)備誤跳，檢修結(jié)束后做好維護(hù)檢修記錄，建立故障手冊(cè)，為后期檢修提供參考。

4 結(jié)束語(yǔ)

火電廠繼電保護(hù)二次回路多，接線比較復(fù)雜，而且受火電廠運(yùn)行環(huán)境的影響，發(fā)生故障的頻次較高。只有加強(qiáng)平時(shí)的管理，并做好日常檢修維護(hù)工作，才能最大程度地降低二次回路故障發(fā)生率，確保繼電保護(hù)系統(tǒng)正常運(yùn)行，提高機(jī)組的運(yùn)行穩(wěn)定性。