淺談繼電保護(hù)的作用及故障處理方法

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摘要：闡述繼電保護(hù)在供電系統(tǒng)中的作用，并對(duì)繼電保護(hù)故障及處理方法進(jìn)行分析。

　　關(guān)鍵詞：繼電保護(hù)；故障處理

　　一、前言

　　隨著電力系統(tǒng)的高速發(fā)展和計(jì)算機(jī)技術(shù)，通訊技術(shù)的進(jìn)步，繼電保護(hù)向著計(jì)算機(jī)化、網(wǎng)絡(luò)化，保護(hù)、測量、控制、數(shù)據(jù)通信一體化和人工智能化方向進(jìn)一步快速發(fā)展。與此同時(shí)越來越多的新技術(shù)、新理論將應(yīng)用于繼電保護(hù)領(lǐng)域，這要求我們繼電保護(hù)工作者不斷求學(xué)、探索和進(jìn)取，達(dá)到提高供電可靠性的目的，保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

　　二、繼電保護(hù)在供電系統(tǒng)障礙中的作用

　?。ㄒ唬┍ＷC繼電系統(tǒng)的可靠性是發(fā)揮繼電保護(hù)裝置作用的前提

　　繼電系統(tǒng)的可靠性是發(fā)揮繼電保護(hù)裝置作用的前提。一般來說繼電保護(hù)的可靠性主要由配置合理、質(zhì)量和技術(shù)性能優(yōu)良的繼電保護(hù)裝置以及正常的運(yùn)行維護(hù)和管理來保證。

　　（二）繼電保護(hù)在電力系統(tǒng)安全運(yùn)行中的作用

　　繼電保護(hù)在電力系統(tǒng)安全運(yùn)行中的作用主要有以下三點(diǎn)：

　　1.保障電力系統(tǒng)的安全性。當(dāng)被保護(hù)的電力系統(tǒng)元件發(fā)生故障時(shí)，應(yīng)該由該元件的繼電保護(hù)裝置迅速準(zhǔn)確地給脫離故障元件最近的斷路器發(fā)出跳閘命令，使故障元件及時(shí)從電力系統(tǒng)中斷開，以最大限度地減少對(duì)電力系統(tǒng)元件本身的損壞，降低對(duì)電力系統(tǒng)安全供電的影響，并滿足電力系統(tǒng)的某些特定要求（如保持電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性等）。

　　2.對(duì)電力系統(tǒng)的不正常工作進(jìn)行提示。反應(yīng)電氣設(shè)備的不正常工作情況，并根據(jù)不正常工作情況和設(shè)備運(yùn)行維護(hù)條件的不同（例如有無經(jīng)常值班人員）發(fā)出信號(hào)，以便值班人員進(jìn)行處理，或由裝置自動(dòng)地進(jìn)行調(diào)整，或?qū)⒛切├^續(xù)運(yùn)行會(huì)引起事故的電氣設(shè)備予以切除。反應(yīng)不正常工作情況的繼電保護(hù)裝置允許帶一定的延時(shí)動(dòng)作。

　　3.對(duì)電力系統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)控。繼電保護(hù)不僅僅是一個(gè)事故處理與反應(yīng)裝置，同時(shí)也是監(jiān)控電力系統(tǒng)正常運(yùn)行的裝置。

　　三、繼電保護(hù)常見故障

　　電壓互感器二次電壓回路在運(yùn)行中出現(xiàn)故障是繼電保護(hù)工作中的一個(gè)薄弱環(huán)節(jié)。作為繼電保護(hù)測量設(shè)備的起始點(diǎn)，電壓互感器對(duì)二次系統(tǒng)的正常運(yùn)行非常重要，PT二次回路設(shè)備不多，接線也不復(fù)雜，但PT二次回路上的故障卻不少見。由于PT二次電壓回路上的故障而導(dǎo)致的嚴(yán)重后果是保護(hù)誤動(dòng)或拒動(dòng)。據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，PT二次電壓回路異常主要集中在以下幾方面：PT二次中性點(diǎn)接地方式異常；表現(xiàn)為二次未接地（虛接）或多點(diǎn)接地。二次未接地（虛接）除了變電站接地網(wǎng)的原因，更多是由接線工藝引起的。這樣PT二次接地相與地網(wǎng)間產(chǎn)生電壓，該電壓由各相電壓不平衡程度和接觸電阻決定。這個(gè)電壓疊加到保護(hù)裝置各相電壓上，使各相電壓產(chǎn)生幅值和相位變化，引起阻抗元件和方向元件拒動(dòng)或誤動(dòng)。PT開口三角電壓回路異常；PT開口三角電壓回路斷線，有機(jī)械上的原因，短路則與某些習(xí)慣做法有關(guān)。在電磁型母線、變壓器保護(hù)中，為達(dá)到零序電壓定值，往往將電壓繼電器中限流電阻短接，有的使用小刻度的電流繼電器，大大減小了開口三角回路阻抗。當(dāng)變電站內(nèi)或出口接地故障時(shí)，零序電壓較大，回路負(fù)荷阻抗較小，回路電流較大，電壓（流）繼電器線圈過熱后絕緣破壞發(fā)生短路。短路持續(xù)時(shí)間過長就會(huì)燒斷線圈，使PT開口三角電壓回路在該處斷線，這種情況在許多地區(qū)發(fā)生過。PT二次失壓；PT二次失壓是困擾使用電壓保護(hù)的經(jīng)典問題，糾其根本就是各類開斷設(shè)備性能和二次回路不完善引起的。

　　電流互感器是供給繼電保護(hù)和監(jiān)控系統(tǒng)判別系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的重要組件。作為繼電保護(hù)對(duì)電流互感器的基本要求就是電流互感器能夠真實(shí)地反映一次電流的波形，特別是在故障時(shí)，不但要求反映故障電流的大小，還要求反映電流的相位和波形，甚至是反映電流的變化率。而傳統(tǒng)的電磁式電流互感器是利用電磁感應(yīng)原理通過鐵心耦合實(shí)現(xiàn)一、二次電流變換的。由于鐵心具有磁飽和特性，是非線性組件，當(dāng)一次電流很大，特別是一次電流中非周期分量的存在將使嚴(yán)重飽和，勵(lì)磁電流成幾十倍、幾百倍增加，而且含有大量非周期分量和高次諧波分量，造成二次電流嚴(yán)重失真，嚴(yán)重影響了繼電保護(hù)的正確動(dòng)作。由電工基礎(chǔ)理論可知，電流互感器在嚴(yán)重飽和時(shí)，其一次電流中的直流分量很大，使其波形偏于時(shí)間軸的一側(cè)。鐵心中有剩磁，且剩磁方向與勵(lì)磁電流中直流分量產(chǎn)生的磁通方向相同，在短路電流直流分量和剩磁的共同作用下，鐵心在短路后不到半個(gè)周期就飽和了。于是，一次電流全部變?yōu)閯?lì)磁電流，二次電流幾乎為0.由于電流互感器嚴(yán)重飽和，使其傳變特性變差甚至輸出為0，才導(dǎo)致了斷路器保護(hù)的拒動(dòng)，引起主變壓器后備保護(hù)越級(jí)跳閘。

　　針對(duì)目前微機(jī)繼電保護(hù)裝置自身的特點(diǎn)，造成了微機(jī)保護(hù)裝置故障一般有以下這些原因：電源問題，比如電源輸出功率的不足會(huì)造成輸出電壓下降，若電壓下降過大，會(huì)導(dǎo)致比較電路基準(zhǔn)值的變化，充電電路時(shí)間變短等一系列問題，從而影響到微機(jī)保護(hù)的邏輯配合，甚至邏輯功能判斷失誤。尤其是在事故發(fā)生時(shí)有出口繼電器、信號(hào)繼電器、重動(dòng)繼電器等相繼動(dòng)作，要求電源輸出有足夠的功率。如果現(xiàn)場發(fā)生事故時(shí)，微機(jī)保護(hù)出現(xiàn)無法給出后臺(tái)信號(hào)或是重合閘無法實(shí)現(xiàn)等現(xiàn)象，應(yīng)考慮電源的輸出功率是否因元件老化而下降。對(duì)逆變電源應(yīng)加強(qiáng)現(xiàn)場管理，在定期檢驗(yàn)時(shí)一定要按規(guī)程進(jìn)行逆變電源檢驗(yàn)。干擾和絕緣問題，微機(jī)保護(hù)的抗干擾性能較差，對(duì)講機(jī)和其他無線通信設(shè)備在保護(hù)屏附近使用，會(huì)導(dǎo)致一些邏輯元件誤動(dòng)作。微機(jī)保護(hù)裝置的集成度高，布線緊密。長期運(yùn)行后，由于靜電作用使插件的接線焊點(diǎn)周圍聚集大量靜電塵埃，可使兩焊點(diǎn)之間形成了導(dǎo)電通道，從而引起繼電保護(hù)故障的發(fā)生。

　　四、繼電保護(hù)故障處理方法

　?。ㄒ唬┨鎿Q法用好的或認(rèn)為正常的相同元件代替懷疑的或認(rèn)為有故障的元件，來判斷它的好壞，可快速地縮小查找故障范圍。這是處理綜合自動(dòng)化保護(hù)裝置內(nèi)部故障最常用方法。當(dāng)一些微機(jī)保護(hù)故障，或一些內(nèi)部回路復(fù)雜的單元繼電器，可用附近備用或暫時(shí)處于檢修的插件、繼電器取代它。如故障消失，說明故障在換下來的元件內(nèi)，否則還得繼續(xù)在其他地方查故障。

　?。ǘ﹨⒄辗ㄍㄟ^正常與非正常設(shè)備的技術(shù)參數(shù)對(duì)照，從不同處找出不正常設(shè)備的故障點(diǎn)。此法主要用于查認(rèn)為接線錯(cuò)誤，定值校驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)測試值與預(yù)想值有較大出入又無法斷定原因之類的故障。在進(jìn)行回路改造和設(shè)備更換后二次接線不能正確恢復(fù)時(shí)，可參照同類設(shè)備接線。在繼電器定值校驗(yàn)時(shí)，如發(fā)現(xiàn)某一只繼電器測試值與其整定值相差甚遠(yuǎn)，此時(shí)不可輕易判斷此繼電器特性不好，或馬上去調(diào)整繼電器上的刻度值，可用同只表計(jì)去測量其他相同回路的同類繼電器進(jìn)行比較。

　?。ㄈ┒探臃▽⒒芈纺骋欢位蛞徊糠钟枚探泳€接入為短接，來判斷故障是存在短接線范圍內(nèi)，還是其他地方，以此來縮小故障范圍。此法主要用于電磁鎖失靈、電流回路開路、切換繼電器不動(dòng)作、判斷控制等轉(zhuǎn)換開關(guān)的接點(diǎn)是否好。

　?。ㄋ模┲庇^法處理一些無法用儀器逐點(diǎn)測試，或某一插件故障一時(shí)無備品更換，而又想將故障排除的情況。10KV開關(guān)拒分或拒合故障處理。在操作命令下發(fā)后，觀察到合閘接觸器或跳閘線圈能動(dòng)作，說明電氣回路正常，故障存在機(jī)構(gòu)內(nèi)部。到現(xiàn)場如直接觀察到繼電器內(nèi)部明顯發(fā)黃，或哪個(gè)元器件發(fā)出濃烈的焦味等便可快速確認(rèn)故障所在，更換損壞的元件即可。

　　（五）逐項(xiàng)拆除法將并聯(lián)在一起的二次回路順序脫開，然后再依次放回，一旦故障出現(xiàn)，就表明故障存在哪路。再在這一路內(nèi)用同樣方法查找更小的分支路，直至找到故障點(diǎn)。此法主要用于查直流接地，交流電源熔絲放不上等故障。如直流接地故障。先通過拉路法，根據(jù)負(fù)荷的重要性，分別短時(shí)拉開直流屏所供直流負(fù)荷各回路，切斷時(shí)間不得超過3秒，當(dāng)切除某一回路故障消失，則說明故障就在該回路之內(nèi)，再進(jìn)一步運(yùn)用拉路法，確定故障所在支路。再將接地支路的電源端端子分別拆開，直至查到故障點(diǎn)。如電壓互感器二次熔絲熔斷，回路存在短路故障，或二次交流電壓互串等，可從電壓互感器二次短路相的總引出處將端子分離，此時(shí)故障消除。然后逐個(gè)恢復(fù)，直至故障出現(xiàn)，再分支路依次排查。如整套裝置的保護(hù)熔絲熔斷或電源空氣開關(guān)合不上，則可通過各塊插件的拔插排查，并結(jié)合觀察熔絲熔斷情況變化來縮小故障范圍。

　　五、結(jié)束語

　　繼電保護(hù)是電力系統(tǒng)安全正常運(yùn)行的重要保障，目前已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，繼電保護(hù)技術(shù)日益呈現(xiàn)出向微機(jī)化，網(wǎng)絡(luò)化，智能化，保護(hù)、控制、測量和數(shù)據(jù)通信一體化發(fā)展的趨勢(shì)。