供電系統(tǒng)中繼電保護(hù)問題探究

葉丁力

摘 要：繼電保護(hù)是供電系統(tǒng)中的重要組成部分，可在某一元件出現(xiàn)異常時及時作出跳閘等反應(yīng)，將其隔離在供電系統(tǒng)外，從而保證供電系統(tǒng)的正常運(yùn)行。在對繼電保護(hù)工作原理和作用進(jìn)行探析的基礎(chǔ)上，研究了繼電保護(hù)中常見的故障，并提出了相應(yīng)的應(yīng)對措施，以提高供電系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：供電系統(tǒng)；繼電保護(hù)；短路；電壓

中圖分類號：TM774 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.07.129

電力與人們的生活密切相關(guān)，在經(jīng)濟(jì)發(fā)展中起著十分重要的作用。因此，提高供電系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。繼電保護(hù)是保證供電系統(tǒng)安全、穩(wěn)定的重要措施之一，但在實(shí)際運(yùn)行中，繼電保護(hù)易出現(xiàn)故障，因此，應(yīng)加強(qiáng)對常見故障的研究，及時采取相應(yīng)措施處理，從而有效降低供電系統(tǒng)故障發(fā)生的概率。

1 供電系統(tǒng)繼電保護(hù)的工作原理

繼電保護(hù)通過判斷供電系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行的狀態(tài)，并根據(jù)故障發(fā)生的區(qū)域作出相應(yīng)的保護(hù)動作，從而達(dá)到保護(hù)供電系統(tǒng)的目的。其功能的實(shí)現(xiàn)依賴于對供電系統(tǒng)故障發(fā)生后物理量變化的判別，主要有以下3個方面：①電流升高。供電系統(tǒng)短路是一種較為普遍的故障，在短路后，故障部位與輸電線的之間的電流會明顯增大，超出供電系統(tǒng)本身的電流值。②電壓降低。電壓降低主要是因供電系統(tǒng)發(fā)生接地故障或相間短路引起的，在這2種故障發(fā)生時，系統(tǒng)測量點(diǎn)的相間電壓會明顯降低，且測量點(diǎn)與故障部位越接近，變化越明顯。③測量阻抗變化。在正常運(yùn)行狀態(tài)下，測量阻抗值是線路負(fù)荷阻抗，即電壓與電流的比值；在發(fā)生故障時，測量阻抗的數(shù)值會降低，這是由于電壓降低或電流增大而造成的。

2 供電系統(tǒng)繼電保護(hù)的重要性

2.1 提高供電系統(tǒng)的安全性

當(dāng)供電系統(tǒng)在運(yùn)行過程中出現(xiàn)短路等故障時，故障點(diǎn)附近的繼電保護(hù)裝置根據(jù)得到的物理量異常變化信息，能準(zhǔn)確地對故障線路作出跳閘反應(yīng)，從而將故障部分與整個供電系統(tǒng)分離，避免了由于單處故障導(dǎo)致整個供電系統(tǒng)停運(yùn)，同時，還能降低元件損壞率，提高供電系統(tǒng)的安全性。

2.2 調(diào)整電力系統(tǒng)的運(yùn)行

繼電保護(hù)裝置能通過監(jiān)測點(diǎn)對供電系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，在發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)出現(xiàn)異常狀況時可發(fā)出相應(yīng)的告警信息，這樣不僅保證了故障隱患的及早發(fā)現(xiàn)和及時處理，有效防止了故障的發(fā)生，還能夠根據(jù)告警信息對供電系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，維持電力系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定。

3 繼電保護(hù)中常見的問題

3.1 開關(guān)設(shè)備故障

開關(guān)設(shè)備故障多是因選用的開關(guān)不符合系統(tǒng)要求而造成的。在開關(guān)站中，常見的開關(guān)設(shè)備是負(fù)荷開關(guān)或熔斷器與負(fù)荷開關(guān)的組合裝置，這兩種開關(guān)設(shè)備的作用地點(diǎn)和作用方式不同，前者多用于開關(guān)站的進(jìn)口線柜上；后者適合于帶有變壓器的出口線柜。如果在實(shí)際使用中開關(guān)選擇不當(dāng)，則會引發(fā)電路系統(tǒng)故障。

3.2 電流互感飽和故障

如果電流互感器的額定電流出現(xiàn)異常變化，則表明電力系統(tǒng)的設(shè)備終端發(fā)生了短路故障。如果電流達(dá)到或接近電流互感器額定電流的近百倍，則說明短路故障可能發(fā)生在靠近終端設(shè)備區(qū)的位置；電流互感器因?yàn)闀r限過流保護(hù)裝置動作而出現(xiàn)阻止動作時，多是因一般的線路短路而引起的電流感應(yīng)飽和；如果整個配電系統(tǒng)斷電，則可能是因?yàn)槌霈F(xiàn)口線存在故障，進(jìn)而引發(fā)配電所進(jìn)口線保護(hù)動作。

3.3 電網(wǎng)運(yùn)行故障

電網(wǎng)運(yùn)行故障是電力繼電保護(hù)中最容易出現(xiàn)的故障，其最直接的表現(xiàn)是繼電保護(hù)拒動或誤動，比如電路局部溫度過高，導(dǎo)致繼電保護(hù)裝置失靈；電壓互感器的二次電壓回路故障；主變差動保護(hù)開關(guān)拒合誤動等。以電壓互感器二次電壓回路為例，其具體表現(xiàn)有：①接地出現(xiàn)問題。該問題主要是因接線操作不嚴(yán)謹(jǐn)而導(dǎo)致出現(xiàn)多點(diǎn)接地或未接地的問題，進(jìn)而增大了保護(hù)裝置線路相的電壓，引起繼電保護(hù)裝置誤動。②開口三角回路問題。在變壓器和電磁型母線保護(hù)的零序電壓值處理中，大多使用小刻度繼電器或短接其中的電阻實(shí)現(xiàn)，這樣可減小開口三角回路的阻抗。當(dāng)供電系統(tǒng)電流增大時，長時間運(yùn)行后會導(dǎo)致此處的斷線圈被燒斷，進(jìn)而對繼電保護(hù)動作造成影響。

3.4 繼電設(shè)備故障

繼電設(shè)備問題多是因其設(shè)備質(zhì)量沒有完全達(dá)到相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)而引起的。如果常見的機(jī)電型、電磁型繼電保護(hù)裝置的整體性能較差，則會增加設(shè)備故障出現(xiàn)的概率；如果繼電保護(hù)裝置中晶體管的性能和質(zhì)量較差，則會造成電網(wǎng)運(yùn)行不協(xié)調(diào)，甚至導(dǎo)致誤動或拒動等故障。

4 解決對策

4.1 替換元件

在電力繼電保護(hù)的維修中，如果通過故障分析判斷出其內(nèi)元件或插件存在問題，則一般采用更新元件的方法代替檢查。如果在替換完元件后故障消失，則證明故障是因元件問題引起的；如果故障依然存在，則需要在其他地方繼續(xù)替換元件或檢測。使用這種方法時，需要注意用于替換的元件或插件內(nèi)的程序、跳線應(yīng)與系統(tǒng)內(nèi)元件或插件完全一致。比如，微機(jī)保護(hù)的運(yùn)行指示燈出現(xiàn)故障，且無法打印故障報告時，可以通過取用備用間隔的插件替換，從而可正常進(jìn)行故障檢測。

4.2 按照參數(shù)進(jìn)行比較

當(dāng)故障是因接線錯誤而引起的，在定值校驗(yàn)的過程中出現(xiàn)測試值與預(yù)測值差距較大且無法對其原因進(jìn)行判斷時，多采用參數(shù)比較的方法。通過非正常設(shè)備與正常設(shè)備的技術(shù)參數(shù)比較，可判斷故障發(fā)生的原因。比如在進(jìn)行繼電保護(hù)裝置帶負(fù)荷試驗(yàn)時，可以根據(jù)同類運(yùn)行設(shè)備上的數(shù)據(jù)與試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，并根據(jù)微機(jī)保護(hù)液晶顯示屏、指示燈等的情況逐項排除，從而縮小檢測范圍。

4.3 短接線路

線路短接法多用于電流回路開路、切換繼電器不動作或電磁鎖失靈等電力繼電保護(hù)故障中，是用線短接將線路回路某一段短接，判斷故障位置是否在短接線回路范圍內(nèi)，從而逐步縮小故障范圍。

4.4 直觀檢查

直觀檢查法適用于無法利用專業(yè)的電子儀器進(jìn)行故障檢測或無法替換元件的電力繼電保護(hù)故障中。直觀檢查法是對故障處元件進(jìn)行拆解，觀察其內(nèi)外部構(gòu)造是否發(fā)生了物理改變，通過直觀的判斷尋找故障位置。比如在10 kV開關(guān)柜拒合的故障處理中，下達(dá)操作命令后發(fā)現(xiàn)跳閘線圈可動作，則證明電線回路正常，故障應(yīng)發(fā)生在繼電器內(nèi)部，進(jìn)而對內(nèi)部元件進(jìn)行檢測，從而快速確認(rèn)故障位置并進(jìn)行維修。

4.5 逐項拆除法

逐項拆除適用于電線回路故障檢測，其操作方法是將并聯(lián)在一起的二次回路拆開，再按原來的順序逐個接回，在接回過程中，一旦出現(xiàn)故障，則證明故障發(fā)生于剛接回的線路中，進(jìn)而可對此段線路進(jìn)行仔細(xì)分析，確定電器故障點(diǎn)后，便可對故障進(jìn)行維修。

5 結(jié)束語

隨著社會各方面對電力的依賴程度不斷加深，電能已經(jīng)成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡哪茉矗虼耍ＷC供電系統(tǒng)的穩(wěn)定、安全是電力工作的核心。繼電保護(hù)是確保供電系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定的重要措施，應(yīng)加強(qiáng)對繼電保護(hù)中常見問題的研究，這樣能有效避免供電系統(tǒng)中發(fā)生各種故障，并減少故障對供電系統(tǒng)的影響，從而達(dá)到維持供電系統(tǒng)穩(wěn)定、安全運(yùn)行的目的。

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〔編輯：張思楠〕

Abstract： Power system relay protection is an important part of the trip can be made in a timely manner and other reactions at a certain element unusual， to isolate the external power supply system， thus ensuring the normal operation of the power supply system. Based on the principle of relay protection and the role of the conduct， we studied the common fault relay protection， and the corresponding countermeasures to improve the security and stability of the power supply system.

Key words： power systems； relay protection； short circuit； voltage