電力系統(tǒng)繼電保護(hù)動作中故障及解決對策

尚澤禹

（國網(wǎng)浙江省電力有限公司杭州供電公司，浙江 杭州 310000）

社會發(fā)展離不開電力系統(tǒng)，安全穩(wěn)定的運行確保了電網(wǎng)使用，不過現(xiàn)階段繼電保護(hù)動作故障的發(fā)生嚴(yán)重阻礙了生產(chǎn)生活。所以，面對繼電保護(hù)動作故障，積極尋求行之有效的解決方法不僅對電力系統(tǒng)十分關(guān)鍵，對日常生活水平的提高也有一定的價值。

1 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)動作故障類型

電力系統(tǒng)良好運轉(zhuǎn)有賴于繼電保護(hù)動作，兩者相互關(guān)聯(lián)一旦發(fā)生故障就會導(dǎo)致另一方隨之出現(xiàn)問題，長時間的繼電保護(hù)動作很容易因超負(fù)荷而停工，或者獲得數(shù)據(jù)的有效性降低。通過歸納總結(jié)繼電保護(hù)動作中常見的問題，發(fā)現(xiàn)故障類型可分成四類。

設(shè)備故障。繼電保護(hù)動作細(xì)致化程度越高，保護(hù)電力系統(tǒng)的功能越大。最有效果的設(shè)備故障檢測，前提條件就是繼電保護(hù)設(shè)備專業(yè)且運行完善，但設(shè)備故障也是實際工作中常見的故障種類。

開關(guān)設(shè)備故障。電力系統(tǒng)工作強度決定了繼電保護(hù)系統(tǒng)的負(fù)載量，初期使用時兩者適配性高，使用時間延長強度增大后繼電保護(hù)裝置的開關(guān)設(shè)備就會出現(xiàn)無法荷載的問題。

電流互感飽和故障。繼電保護(hù)動作的運轉(zhuǎn)終端承擔(dān)的負(fù)荷會增大，如短路時電流不斷增強，繼電保護(hù)電流互感飽和故障就會發(fā)生。

觸點故障。繼電器觸點是故障極易發(fā)生的部位，但繼電器是整體繼電保護(hù)裝置運行的核心，起到及時檢測故障和篩選的作用，若觸點損壞繼電器無法工作保護(hù)功能則會喪失。

2 導(dǎo)致故障發(fā)生的原因

深入分析繼電保護(hù)動作故障的原因，能指導(dǎo)后續(xù)的故障解決工作，提高處理的效率和效果。根據(jù)故障類型可發(fā)現(xiàn)，故障產(chǎn)生的原因各不相同。

首先，設(shè)備故障原因。繼電保護(hù)設(shè)備基礎(chǔ)性工作程序通常不會故障，現(xiàn)行使用的相關(guān)設(shè)備基本按照同一個原理工作，其中最大的因素就是質(zhì)量問題。設(shè)備質(zhì)量問題多表現(xiàn)在規(guī)格、組成部件等方面，都會致使設(shè)備在使用過程中發(fā)生問題。除質(zhì)量外，繼電保護(hù)設(shè)備的荷載能力不同，選擇和安裝環(huán)節(jié)未充分結(jié)合實際電力系統(tǒng)電流和電壓，一旦強度和負(fù)荷增加就立刻令設(shè)備停工。

其次，開關(guān)設(shè)備原因。開關(guān)設(shè)備故障最根本性的原因是繼電保護(hù)動作與電力系統(tǒng)適配度不高，除選用設(shè)備不符合要求外，長期使用未及時隨著增加的電壓和電流更新的繼電保護(hù)設(shè)備同樣會降低匹配度。

再次，電流互感飽和故障原因。電力系統(tǒng)的使用常會伴隨不同形式的問題，作為保護(hù)和檢測的繼電保護(hù)動作受其影響發(fā)生故障更普遍。電流互感飽和故障同短路密切相關(guān)，尤其是電力系統(tǒng)終端短路，電流會瞬時高于電流互感器，電流越高電流互感器誤差越大，進(jìn)而繼電保護(hù)動作發(fā)現(xiàn)和處理故障的靈敏度降低，電力系統(tǒng)無法運行的風(fēng)險增加。

最后，觸點故障原因。繼電器的觸點本身較為脆弱，制造材料、承載電壓、繼電裝置、工作環(huán)境等都會讓觸點發(fā)生故障。

3 解決繼電保護(hù)動作故障的措施

3.1 替換故障設(shè)備，優(yōu)化技術(shù)革新

針對繼電保護(hù)動作故障類型和原因，想要有效科學(xué)地解決問題必須采用效果好且全面的措施，首要的一點就是設(shè)備故障的解決。相關(guān)的繼電保護(hù)設(shè)備是實現(xiàn)保護(hù)動作的物質(zhì)基礎(chǔ)，只有從基礎(chǔ)環(huán)節(jié)確保沒有問題才能一定程度減少問題的發(fā)生概率。最為有效的方法是替換故障設(shè)備，工作環(huán)節(jié)常會使用這一措施。

繼電保護(hù)動作依托的設(shè)備即使只是小零件有問題，設(shè)備也無法運轉(zhuǎn)。相關(guān)工作人員發(fā)現(xiàn)設(shè)備作業(yè)靈敏性和可操作性不高，甚至無法啟動，應(yīng)立刻排查設(shè)備部件，及時發(fā)現(xiàn)問題，如某個零件無法使用就更換可使用的新零件，據(jù)此判斷設(shè)備故障應(yīng)如何處理。若更換新部件后設(shè)備仍不正常，就要憑借技術(shù)人員的專業(yè)能力和經(jīng)驗將可能導(dǎo)致故障的部件逐一更換，最終確定問題部件。要注意的是，繼電保護(hù)動作設(shè)備不能一味地出現(xiàn)故障就檢修，超過檢修周期后無法達(dá)到修復(fù)設(shè)備的作用，比不上更換新設(shè)備的有效性和經(jīng)濟(jì)性。最佳的替換故障設(shè)備策略有兩種，一種是以單位時間內(nèi)使用周期最小函數(shù)確定的最佳更換周期內(nèi)替換故障設(shè)備，另一種是參照繼電保護(hù)動作裝置的使用數(shù)據(jù)結(jié)合電力系統(tǒng)情況判定。

為防止在繼電保護(hù)設(shè)備環(huán)節(jié)有問題，其一是解決設(shè)備硬件缺失，其二是相關(guān)工作人員嚴(yán)格遵照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)程。電力系統(tǒng)不同于其他體系，對人員工作技術(shù)水平和工作流程都有嚴(yán)格規(guī)范，繼電保護(hù)動作也同樣如此。有關(guān)人員應(yīng)多了解繼電保護(hù)動作不同時段的狀態(tài)，監(jiān)測工作依據(jù)圖紙進(jìn)行，設(shè)備工作情況做好記錄，一旦設(shè)備不正常作業(yè)可在記錄中找到有效信息。除此之外，相關(guān)工作人員職責(zé)需要進(jìn)一步地進(jìn)行梳理，避免職責(zé)上存在缺失并加強人員之間的協(xié)調(diào)。

因電力系統(tǒng)受計算機技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)的影響，智能化程度提高，繼電保護(hù)動作在沿用傳統(tǒng)的保護(hù)設(shè)備和技術(shù)，無法應(yīng)對新增的問題。對此，優(yōu)化技術(shù)革新，改變繼電保護(hù)設(shè)備的技術(shù)模式，讓其更加可靠和靈活。

3.2 及時解決開關(guān)障礙，做好參照處理

通過開關(guān)障礙產(chǎn)生的原因可發(fā)現(xiàn)，解決此障礙的關(guān)鍵在于確保電力系統(tǒng)和繼電保護(hù)裝置相匹配。繼電保護(hù)初期就需綜合考慮電力系統(tǒng)的工作強度，選擇合適的裝置，保證剛使用的繼電裝置滿足需求后不能放寬工作要求，尤其是使用時間增加后對裝置的負(fù)荷情況重新檢測，發(fā)現(xiàn)繼電保護(hù)承載的電壓電流增加必須采取相應(yīng)的措施更新裝置，讓繼電保護(hù)開關(guān)始終能滿足電力系統(tǒng)的荷載要求。繼電保護(hù)動作開關(guān)障礙常見的表現(xiàn)有接觸不良、漏電、接線短路等，詳細(xì)的障礙排除和解決方法也有細(xì)微的差別。

如將障礙排除和維修階段集中在繼電器開關(guān)設(shè)備上，先要打開開關(guān)，檢查接線螺釘?shù)睦喂坛潭?，清理周圍的雜物，給卡頓的部位涂上潤滑油，操作開關(guān)未見電路不通即為正常。然后，斷電壓緊壓線部位，若發(fā)現(xiàn)開關(guān)損壞則修理或更換。再有電流電壓過載致使開關(guān)短路，第一時間處理短路部分以便恢復(fù)供電，因長時間過載的故障最好降低負(fù)載或替換承載力大的繼電保護(hù)裝置。最后，若型號、規(guī)格以及安裝位置不當(dāng)，技術(shù)人員重新裝配，對于觸點接觸不好或沒有彈性的，也需更換。再如，110 kV 的變電站發(fā)生繼電保護(hù)動作故障，變電站的終端失效，通過故障排查后發(fā)現(xiàn)開關(guān)閘的連接點位置返回。解決此問題的步驟為記錄故障發(fā)生時間，及時維修接入點。

參照處理簡單來說指的是把有故障設(shè)備和正常設(shè)備放置在同一個環(huán)境中對比分析，經(jīng)由對照找出故障點所在。這種故障解決方法適用于接線故障的排查工作，使用難度較小范圍較廣。比如，定檢環(huán)節(jié)檢測到數(shù)據(jù)同預(yù)期相差過大，又無法確定故障部位，影響二次系統(tǒng)的使用，檢查人員可借助參照處理方法，比對正常的同類設(shè)備篩檢二次接線，有接線錯誤的位置則按照正確接線重新連接線路，操作時標(biāo)記線路對比相同順序的線路，短時間內(nèi)找出問題并處理，以免擴大故障危害范圍。

3.3 處理電流互感飽和，強化日常管理工作

電流互感飽和嚴(yán)重影響了供電保護(hù)動作，引起這一故障的因素主要是電力系統(tǒng)短路問題。因此，相關(guān)技術(shù)人員處理該故障的方法有以下五點。

第一，限制短路電流。電流互感飽和的程度與短路電流數(shù)值直接相關(guān)，電流變化幅度即使微小仍會使故障發(fā)生。工作人員密切關(guān)注短路電流的變化，及時處理短路問題，并把提前準(zhǔn)備好的備用電源引進(jìn)實際工作場所避免斷電。

第二，合適的電流互感器。雖然短路是造成電流互感飽和的核心原因，但電流互感器設(shè)備規(guī)格不合適也會引發(fā)故障。選擇電流互感器時，必須結(jié)合當(dāng)?shù)仉娏ο到y(tǒng)實際以及設(shè)備特性根源上控制此障礙。例如，電流互感器的暫時飽和狀態(tài)事前要考量到，這種暫態(tài)飽和會在故障后出現(xiàn)。

第三，減少二次負(fù)擔(dān)。引入新技術(shù)的電力系統(tǒng)對繼電保護(hù)動作產(chǎn)生新影響，電流互感飽和障礙的解決也有新形式。繼電保護(hù)動作的每一項都要更加細(xì)致，并采用多樣化的技術(shù)方法減少二次負(fù)擔(dān)。如裝配CT負(fù)載，其相應(yīng)的繼電保護(hù)設(shè)備就地安裝即可，電纜長度得到了縮減，簡化了二次回路，進(jìn)而降低二次負(fù)擔(dān)。

第四，選用交流功率小的裝置。繼電保護(hù)動作實現(xiàn)的核心設(shè)備就是繼電器，市面上常見的微機型和電磁型交流功率差異明顯。而電流互感飽和故障就是負(fù)載電壓電流過高，減少交流功率能讓負(fù)載銳減，所以選擇符合真實需要的交流功率小的裝置最佳。

第五，抗飽和高的裝置。繼電保護(hù)動作對電力系統(tǒng)穩(wěn)定和安全的作用毋庸置疑，避免電流互感飽和故障，可確保繼電保護(hù)發(fā)揮價值，使用抗飽和高的裝置能抵抗不正常高壓高電流。由于短路不是一個固定的點，而是一個周期，技術(shù)人員把握好短路初期故障情況，判斷使用哪種技術(shù)和方法。

日常的管理工作也要得到重視，相關(guān)技術(shù)人員掌握全面的繼電保護(hù)動作運行原理和狀態(tài)，強化管理工作細(xì)節(jié)，認(rèn)真記錄平時的維檢工作各項數(shù)據(jù)評判是否異常。

3.4 有效解決觸點故障，提高抗干擾能力

繼電器觸點故障包括接觸對黏連、觸橋形變、接觸松動、損壞過快等，處理此故障要從這些入手。一是，處理黏連。接觸對黏連是焊接造成的，正式使用前檢查整個繼電器。如使用時發(fā)現(xiàn)變動數(shù)值極小，首先檢查接觸點情況。二是，加固觸點。繼電器觸點松動線路接觸不良，使用小銼將觸點變的平滑，需注意不能使用砂紙，表面的臟污用酒精棉片擦除，之后才能加固觸點。加固后，檢測繼電器參數(shù)是否正確，都沒有問題才能接電運行。三是，檢測控制回路分析有無感性負(fù)載，其中滅弧方法能解決電感負(fù)載，熄滅弧電路可減少觸點損壞幾率。

觸點在不同的負(fù)荷條件下，各種要求不盡相同，如能適用到220 V，10 A 的負(fù)載觸點，不見得能切換到10 mA 的負(fù)載。普遍意義上，觸點負(fù)荷處于10 mA 以下，可靠性大幅下降甚至失效。故而，使用大于100 mA、標(biāo)定負(fù)荷值小于80%的繼電器觸點最好。

繼電保護(hù)動作容易受外界因素的影響，像觸點等元件受外力因素容易受損，提高其抗干擾能力尤為迫切。繼電保護(hù)裝置要避免安裝在震動頻繁和有較大沖擊力的位置，還要配備防護(hù)設(shè)備，盡可能使用質(zhì)量最佳的元件且隨時調(diào)整元件的參數(shù)滿足運行要求。比如，10 kV 的線路因故障無法輸送電力，并且可能是永久性的。解決問題的方法為利用拒動處理的電路斷路器，因該線路原有的電流速斷保護(hù)，斷路器能發(fā)揮最大的作用，電路被斷開后就不會接觸故障。主要線路失壓后繼電保護(hù)動作為低壓保護(hù)，及時跳開主線路的電容器。同時，分段處理電路要自投故障，集中處理分段失敗問題經(jīng)由技術(shù)人員維修后能回到正常。

除此之外，繼電保護(hù)動作故障的排查和修理都要依靠相關(guān)的技術(shù)人員，其技術(shù)能力的高低對能否高效解決故障使繼電保護(hù)動作恢復(fù)正常很重要。為確保技術(shù)人員具備處理故障的專業(yè)能力，相關(guān)電力單位要重視技術(shù)人員的培養(yǎng)工作。如可以借助先進(jìn)的大數(shù)據(jù)平臺，發(fā)揮其處理和運算數(shù)據(jù)的主要作用，積極培養(yǎng)具有專業(yè)的繼電保護(hù)動作運行以及故障檢修等方面知識的人才，并且督促原來的從業(yè)人員素質(zhì)達(dá)到電力系統(tǒng)的運維要求。而且，技術(shù)人員能力提升要制定長遠(yuǎn)的計劃，為技術(shù)人員提供相關(guān)的培訓(xùn)，特別是有關(guān)繼電保護(hù)動作故障處理方面，讓他們了解到繼電保護(hù)動作對電力系統(tǒng)的重要性。技術(shù)人員相關(guān)能力提升不僅要有針對性地進(jìn)行培訓(xùn)，還要常與具有經(jīng)驗工作人員溝通，學(xué)習(xí)有效的故障排檢和解決經(jīng)驗，以便在實際工作中更快速地找到問題所在并精準(zhǔn)處理。

4 結(jié)語

總而言之，繼電保護(hù)動作故障造成電力系統(tǒng)的不穩(wěn)定，對生產(chǎn)生活十分不利。通過分析發(fā)現(xiàn)，繼電保護(hù)動作故障有設(shè)備、開關(guān)、觸點故障等類型，針對這些故障類型采用的解決方法也不同，如選擇合適的繼電保護(hù)設(shè)備、加固繼電器觸點等，實效性較高，保障了電力系統(tǒng)處于繼電保護(hù)中。