繼電保護(hù)及二次回路故障分析

摘要：介紹繼電保護(hù)的基本任務(wù)和繼電保護(hù)及二次回路系統(tǒng)中的常見故障，提出故障排查方法以及提高繼電器可靠性的建議。

關(guān)鍵詞：繼電保護(hù) 二次回路 故障

1 繼電保護(hù)的基本任務(wù)

繼電保護(hù)的動(dòng)作原理是：考慮電力系統(tǒng)短路或其它非正常情況時(shí)相應(yīng)電氣量的變化，以這些變化為依據(jù)構(gòu)建繼電保護(hù)動(dòng)作的數(shù)學(xué)模型，再加上對(duì)其他物理量變化的綜合考慮，例如當(dāng)變壓器油箱內(nèi)發(fā)生故障時(shí)會(huì)產(chǎn)生非常多的瓦斯，變壓器油的流速也會(huì)隨之增大也可能是變壓器油的壓強(qiáng)隨之增高。通常情況下，在繼電保護(hù)裝置中無論是基于哪種電氣量的變化，其基本上都由測(cè)量部分、邏輯部分、執(zhí)行部分構(gòu)成。繼電保護(hù)的基本任務(wù)有：

①自動(dòng)、快速、有選擇地切除故障原件，很快的實(shí)現(xiàn)非故障原件對(duì)電力系統(tǒng)的正常供電。如果某些電力系統(tǒng)中的電氣原件出現(xiàn)短路，根據(jù)其選擇性，該電氣原件的繼電保護(hù)裝置需要及時(shí)發(fā)出跳閘命令給距離此故障電氣原件最近的斷路器，以最快的從電力系統(tǒng)中切除故障的電氣元件，從而最大限度的減小故障對(duì)電氣原件的損壞，降低故障對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的破壞，從而保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

②除了能夠反映故障情況外，繼電保護(hù)裝置還應(yīng)該能夠反映電力系統(tǒng)中電氣設(shè)備的非正常運(yùn)行狀態(tài)，而且可以從非正常工作的具體情況以及設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行和維護(hù)條件來看，發(fā)出相應(yīng)的信號(hào)，以便通知現(xiàn)場(chǎng)值班運(yùn)行工作人員進(jìn)行相應(yīng)的處理，也可以通過繼電保護(hù)裝置自動(dòng)調(diào)整，帶有一定延時(shí)動(dòng)作于斷路器跳閘。

③另外繼電保護(hù)裝置還應(yīng)該與供電系統(tǒng)、配電系統(tǒng)的自動(dòng)裝置相配合，從電網(wǎng)的實(shí)際運(yùn)行方式來看，合理選擇短路類型，分配合適的分支系數(shù)，使因事故造成的停電時(shí)間變得最少，最大可能的保證供電系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性。

2 繼電保護(hù)與二次回路系統(tǒng)中常見的故障

2.1 繼電保護(hù)電源故障

一般情況下是由變電所的直流電源系統(tǒng)或交流保安電源系統(tǒng)提供繼電保護(hù)裝置所需要的電源，然后再通過繼電保護(hù)裝置內(nèi)部的穩(wěn)壓電源裝置進(jìn)行轉(zhuǎn)換，將其轉(zhuǎn)換成與裝置電子電路工作相適應(yīng)的專用電源。基本上所有的電源過電流、過電壓保護(hù)都是在故障發(fā)生后由電源停止工作，這時(shí)輸出為0，然后再由相關(guān)人員對(duì)其進(jìn)行復(fù)位，才可以再開始工作；或者在故障發(fā)生后由供電電源自動(dòng)停止輸出，過一會(huì)兒供電電源將會(huì)自動(dòng)恢復(fù)工作。當(dāng)繼電保護(hù)電源中斷時(shí)，或者當(dāng)繼電保護(hù)裝置的電源裝置出現(xiàn)故障時(shí)，供電裝置指示其正常工作的電源指示燈不再亮著。當(dāng)繼電保護(hù)裝置沒有供電電源時(shí)，就將無法正常工作，此時(shí)一些保護(hù)將發(fā)生自動(dòng)閉鎖，并且自動(dòng)向?qū)?cè)線路發(fā)出閉鎖信號(hào)，以防止誤動(dòng)作。

2.2 線圈故障

線圈部分的故障主要包括：

①線圈斷線：線圈斷線可能由使用超聲波清洗造成也可能由在線圈上施加過電壓造成。

②線圈供電不足：在某些情況下線圈節(jié)點(diǎn)可能會(huì)不動(dòng)作，其中線圈供電電壓過低占很大的比重。

③線圈極性接反：在線圈內(nèi)部有二極管繼電器，一旦沒有正確連接其極性會(huì)直接導(dǎo)致接點(diǎn)不動(dòng)作。

④交流線圈、直流線圈供電錯(cuò)誤：如果我們把交流線圈和直流線圈的供電電源接反，交流線圈會(huì)因?yàn)榻由现绷麟姸l(fā)熱，進(jìn)而燒毀線圈；直流線圈會(huì)因?yàn)榻由辖涣麟姸硅F片發(fā)生反復(fù)振蕩，不可能正常工作。

⑤如果我們給線圈長(zhǎng)期通電，線圈將會(huì)發(fā)熱，其絕緣也會(huì)極度惡化，導(dǎo)致繼電器不能正確動(dòng)作。

2.3 連接故障

連接部分故障主要是繼電器接點(diǎn)粘連和繼電器接點(diǎn)接觸不良。導(dǎo)致前者出現(xiàn)的原因是：接點(diǎn)連接的負(fù)荷容量比繼電器節(jié)點(diǎn)的額定容量大很多；繼電器的開關(guān)頻率比繼電器的正常開關(guān)頻率大很多；或者超出了繼電器的有效使用日期。

造成繼電器接點(diǎn)接觸不良的因素主要有：線圈內(nèi)部的電壓不穩(wěn)定；繼電器接點(diǎn)表面有異物；繼電器接點(diǎn)表面發(fā)生腐蝕；繼電器接點(diǎn)發(fā)生機(jī)械性的接觸不好；超出了繼電器的正常使用周期；繼電器的使用環(huán)境不好（有振動(dòng)或者存在沖擊）。

2.4 保護(hù)裝置故障

繼電保護(hù)裝置故障即繼電保護(hù)裝置內(nèi)部元件發(fā)生損壞或者其在非正常運(yùn)行情況。繼電保護(hù)裝置在現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行中非常容易受到周圍環(huán)境的影響。當(dāng)運(yùn)行環(huán)境中的粉塵和腐蝕性氣體很多時(shí)，或者長(zhǎng)期運(yùn)行在高溫環(huán)境，繼電保護(hù)裝置的老化速度將會(huì)加快，隨之而來的就是繼電保護(hù)裝置性能的惡化。

2.5 二次回路隱形故障

隱形故障即當(dāng)電力系統(tǒng)未出現(xiàn)任何故障時(shí)，系統(tǒng)將不會(huì)受到任何影響的潛在故障，繼電保護(hù)裝置和二次回路元件中都可能存在隱形故障，例如：電壓互感器、電流互感器、繼電保護(hù)出口壓板、繼電保護(hù)接線的各個(gè)端子等。如果電力系統(tǒng)出現(xiàn)了故障，或者是發(fā)電設(shè)備出現(xiàn)了故障，隱形故障非常容易導(dǎo)致電力系統(tǒng)發(fā)生重大事故，嚴(yán)重?fù)p壞設(shè)備，使電網(wǎng)系統(tǒng)不能穩(wěn)定運(yùn)行。

有很多原因可以早場(chǎng)隱形故障，比如定值計(jì)算錯(cuò)誤、定值配合不科學(xué)；電力系統(tǒng)元件老化、電力系統(tǒng)元件毀壞、電力系統(tǒng)插件接觸不良；電力系統(tǒng)檢修人員或者電力系統(tǒng)運(yùn)行人員誤碰、誤動(dòng)電力設(shè)備；沒有按照標(biāo)準(zhǔn)校驗(yàn)保護(hù)裝置；二次回路存在寄生回路；實(shí)際上，繼電保護(hù)設(shè)備沒有很好的運(yùn)行環(huán)境；電力系統(tǒng)檢修、運(yùn)行人員并沒有認(rèn)真做好繼電保護(hù)設(shè)備維護(hù)工作。

3 繼電保護(hù)及二次回路中的故障排查及預(yù)防

3.1 確定故障回路

在進(jìn)行繼電保護(hù)裝置檢驗(yàn)時(shí)，最后一定要做好整組實(shí)驗(yàn)和二次回路電流回路升流實(shí)驗(yàn)。而且在以上兩項(xiàng)任務(wù)完成以后，我們不可以再插拔插件、不可以修改裝置定值、不可以修改定值區(qū)、不可以改變二次回路接線方式。在電氣設(shè)備的二次回路發(fā)生故障時(shí)，我們首先可以采用觀察法：我們可以先看一下交流進(jìn)線保險(xiǎn)、直流總保險(xiǎn)，然后再對(duì)各分路熔斷器進(jìn)行檢查，看其是不是被燒毀，在未準(zhǔn)確找出熔斷回路的故障點(diǎn)和故障原因，并且我們還沒有將故障清除之前絕對(duì)不可以接上已經(jīng)熔斷的保險(xiǎn)。當(dāng)我們無法以直接觀察法找出故障回路時(shí)，可以試著分別拉開線路開關(guān)，以先信號(hào)、照明部分，再操作部分，先進(jìn)行室外部分，后進(jìn)行室內(nèi)部分的方法進(jìn)行查找。我們切斷用直流回路的時(shí)間要保持在3秒之內(nèi)。當(dāng)回路無法直接通過切斷來檢查時(shí)，我們首先轉(zhuǎn)換一次設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，做好安全措施，在上面的步驟做好之后我們才可以進(jìn)行二次回路故障查找。找到故障回路后，我們要及時(shí)恢復(fù)其他回路，按照?qǐng)D紙逐個(gè)檢查。

3.2 檢查故障回路

在電源系統(tǒng)中一般都安有不少的保險(xiǎn)器和絕緣監(jiān)察系統(tǒng)、電容儲(chǔ)能等設(shè)備，因此當(dāng)直流系統(tǒng)產(chǎn)生故障時(shí)，我們要先檢查好熔斷器的完好性，檢查電壓有沒有出現(xiàn)異常，接著檢查交流輸入、變壓器、硅堆、直流輸出、支路輸出絕緣監(jiān)察部分，最后檢查電容儲(chǔ)能回路有沒有異常。當(dāng)操作回路出現(xiàn)故障時(shí)，斷路器會(huì)出現(xiàn)拒動(dòng)或者誤動(dòng)，查找故障點(diǎn)時(shí)，包括對(duì)這幾個(gè)元器件的檢查：操作保險(xiǎn)、開關(guān)輔助接點(diǎn)、跳合閘線圈、繼電器接點(diǎn)、配線、機(jī)構(gòu)等。

當(dāng)其它回路也有故障時(shí)，我們可以動(dòng)作結(jié)果為前提，以上級(jí)元件動(dòng)作的條件為依據(jù)，檢查是否滿足動(dòng)作條件，再根據(jù)圖紙的要求依次檢查元件，逐級(jí)分析，最終確定故障點(diǎn)。

3.3 故障預(yù)防措施

現(xiàn)在我國(guó)比較先進(jìn)的繼電保護(hù)設(shè)備其主保護(hù)一般都會(huì)具有自診斷功能，它可以在線檢測(cè)裝置的異常。預(yù)防中最重要手段就是更好的管理繼電保護(hù)設(shè)備，將各項(xiàng)規(guī)章制度落實(shí)到底，建立健全繼電保護(hù)設(shè)備的基礎(chǔ)技術(shù)臺(tái)賬。使設(shè)備隱形故障的危害降到最低，保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

4 提高繼電保護(hù)可靠性的建議

在沒有繼電保護(hù)的狀態(tài)下不可以運(yùn)行線路、母線或者是變壓器。按照規(guī)程不小于220kV電網(wǎng)的全部運(yùn)行設(shè)備都要采用兩套交流輸入、輸出回路，兩套直流輸入、輸出回路，并且應(yīng)該沒有任何電氣聯(lián)系，并且各自給不同的繼電保護(hù)裝置供電。無論何時(shí)，這兩套繼電保護(hù)裝置和開關(guān)所取的直流電源均經(jīng)由不同的熔斷器供電。我們可以從以下幾方面來提高繼電保護(hù)可靠性：

①我們首先要保證繼電保護(hù)裝置制造源頭的質(zhì)量，提高裝置的整體質(zhì)量，我們?cè)谶x用原件時(shí)可以選用發(fā)生故障概率低、并且使用壽命長(zhǎng)的元器件，同時(shí)我們應(yīng)該盡量選擇售后服務(wù)比較好的廠家。②同時(shí)我們應(yīng)該講晶體管保護(hù)裝置安裝在與高壓室相隔離的房間內(nèi)，使其不遭受高電壓、大電流、斷路故障以及切合閘操作電弧的影響。還要注意環(huán)境給晶體管帶來的污染，有條件的話可以安裝空調(diào)。③繼電保護(hù)整定計(jì)算人員在整定計(jì)算中要增強(qiáng)責(zé)任心。④變電站要了解變電站二次設(shè)備的運(yùn)行環(huán)境及其工作特點(diǎn)，不僅要做好保護(hù)裝置的運(yùn)行維護(hù)工作，提高故障處理能力，還要定期檢驗(yàn)，提高保護(hù)裝置的可靠性。

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