電力繼電保護故障的檢測與維修

楊元愷

摘 要：隨著經濟的發展和人們生活水平的提高，生產和生活用電量也大幅度增加，在創造了經濟效益和提高生活質量的同時，用電安全始終是不容忽視的問題。電力系統一旦出現問題，輕則影響正常的生產生活，重則威脅到人們的生命財產安全。為了有效預防和解決這一問題，增強電力繼電保護的可靠性是切實可行的重要手段和措施。文章對電力繼電保護故障的檢測與維修技術進行了分析，以及其相關特點進行了闡述，為類似情況提供參考。

關鍵詞：電力繼電器；故障；檢測；維修

前言

電力繼電保護裝置的檢測與維修，是非常復雜的專業工作，尤其是診斷技術，是整個工作中最為繁瑣的。因此，受到了相關技術人員的重視和研究，以此來保障電力網絡的安全順暢穩定的運行。

1 電力繼電保護的基本原理

電力繼電保護裝置的主要核心功能是可以正確的區分被保護的電器元件所處于的狀態（電器元件工作中通常存在的運行狀態要么是正常狀態，要么是發生了故障不能工作的狀態）。電力繼電保護裝置要實現區分電器元件是否處于正常狀態的功能，其重要的核心問題在于可以根據電力系統在運行中發生故障之后相應的電氣物理量變化的方向與特征不同來判別該電器元件所處于的狀態是否正常。

通常情況下，電力系統出現故障不能正常工作后，電器元件的工作頻率相應的電氣量會發生以下的一些變化。

1.1 電器元件中通過的電流流量突然劇烈的增大

一般當電路中出現短路時電器元件的故障點與電源之間將會產生巨大的電流負荷，此時在傳傳輸電流的線路上將可能出現負荷電流瞬間大大超過電線額定的負荷最大電流。

1.2 電器元件線路兩邊的電壓驟然降低

通常情況下，當線路上出現線相間的短路以及接地短路等這些類似故障的時候，電器系統運行空間內各點的相間電壓或相電壓值都會出現明顯的下降，并且距離短路點的位置越近，產生的電壓就越低，也就能檢測該位置的故障。

1.3 線路電流與電壓之間的相位角可能會發生較大的改變

在線路正常運行的條件下電流與電壓間的相位角是負荷的功率因數角（一般情況下大約為20°）。但是，一旦出現三相短路的情況，電流與電壓之間的相位角就是由電路中的阻抗角來決定了。根據短路的情況不同，相位角一般在60°～85°之間變動。相應的，在保護反方向三相線路出現短路的時候，電流與電壓之間的相位角就轉變為180°+（60°～85°）的幅度變化了，相差正好180°。

1.4 線路一旦發生了故障，線路的測量阻抗也會發生巨大的變化

測量阻抗是指測量點（保護安裝處）的電壓數值與線路中的電流值之。一般在正常運行的情況下，測量阻抗為負荷阻抗。相反，在發生金屬性短路的情況下，測量阻抗就將轉變為線路阻抗。因此，在發生故障后測量阻抗會出現顯著的減小，對應的阻抗角明顯增大，也有利于判別故障的發生情況。

利用線路中發生短路時的電氣量變化，可以準確的判別線路中故障的情況，也就可以構成各種原理的繼電保護裝置。

2 繼電保護裝置必須滿足的四個基本要求

2.1 選擇性

當系統發生故障時，繼電保護裝置只將故障設備切除，使停電范圍盡量縮小，保證無故障部分繼續運行。

2.2 速動性

電力系統發生故障時，要求能快速切除故障以提高電力系統并列運行的穩定性；減少用戶在電壓降低的異常情況下的運行時間，使電動機不致因電壓降低時間過長而處于停止轉動狀態，并利于電壓恢復時電動機的自起動，以加速恢復正常運行的進程；此外，還可避免擴大事故，減輕故障元件的損壞程度。

2.3 靈敏性

是指保護對其保護范圍內的故障或不正常運行狀態的反應能力，對于保護范圍內故障，不論短路點的位置在哪里，短路類型如何，運行方式怎樣變化，保護均應靈敏正確地反應。

2.4 可靠性

就是在保護范圍以內發生屬于它應該動作的故障時，不應該由于它本身的缺陷而拒絕動作；而在其它任何不屬于它動作的情況下，不應該誤動作。

3 電力繼電保護故障診斷技術

在當前的技術條件下，除差動保護和縱聯保護外，基本上所有的繼電保護裝置，都只能對安裝位置的電氣量進行保護。電力繼電保護故障信息的分析，能夠方便電力工作人員在繼電保護故障發生后，及時了解故障信息和保護裝置的動作狀態。對于同一種設備而言，各相運行情況基本是一致的，若其中一項試驗結果與其它兩相存在明顯的差異，則表明其中可能存在故障或者缺陷。不僅如此，電力繼電保護故障檢測系統在發現故障后，會發出相應的警報信號，通知電力工作人員對故障進行消除。

自上世紀90年代以來，微機保護技術的發展，使得許多新的繼電保護的原理和方案得以涌現，這些原理和方法對于微機保護設備的硬件提出了更高的要求。在主設備保護中，對于發電機的失磁保護、變壓器組保護、微機線路保護裝置等，也相繼通過了鑒定，繼電保護的作用僅僅限于對故障元件的切除以及故障影響范圍的縮小，造成這種問題的原因，主要是由于缺乏有效的數據通信手段。

在當前的電力繼電保護系統中，一項必須具備的功能，就是對大型電力設備的損毀和電力系統的癱瘓進行規避，避免大面積停電給電力用戶帶來的不便，給企業帶來的損失。電力設備在運行過程中，不可能完全按照規定的參數運行。因此，繼電保護測試結果可以存在一定的偏差，但是如果偏差較大，超出了規程允許的范圍，則表明電力繼電保護系統中出現了故障和問題，需要仔細進行檢查，明確故障的位置、類型和影響范圍，及時對其進行處理。

4 電力繼電保護故障檢修的技術

繼電保護故障維修技術在電力系統中，繼電保護故障維修處理方法主要包括以下幾種。

4.1 替換法

即利用正常的元件替換疑似存在故障的元件，以縮小故障查找范圍，這也是針對綜合自動化保護裝置內部故障進行處理最為常用的方法。

4.2 參照法

通過將正常技術設備與非正常技術設備運行參數的對照，可以從不同的方向，找出設備的故障點，一般用于對接線故障以及定值校驗故障等的查找。例如，當繼電保護定值檢驗時，若發現其中一個繼電器的測試值與其整體校定值存在較大的差異，并不能輕易判定繼電器存在問題，而應該使用相同的表計，對其他相同回路的同類繼電器進行定值比較。

4.3 短接法

將電路回路的某一段或者某一部分，使用短接線進行短接，以此對故障范圍進行判定。若故障不在短接線范圍內，則可以繼續采用同樣的方法進行排查，不斷縮小排查范圍，判斷故障的位置。這種方法主要是針對電流回路開關、繼電器切換不動作等問題，能夠對轉換開關接點的可靠性進行判斷。

4.4 逐項拆除法

將并聯在一起的二次回路按照相應的順序解開，之后同樣按照線路順序依次接回，在這個過程中，一旦出現故障，則表明故障處于相應的支路，在該回路中應用同樣的方法，可以逐步找出電路故障點。以直流接線故障為例，可以首先采用拉路法，從負荷的重要性出發，分別斷開直流負荷回路，切斷的時間應該控制在3s以內，若切除某一回路后，故障消失，則表明故障在該回路之內，然后進一步應用拉路法，對故障點進行確認。

5 結束語

電力繼電保護是電力系統與用電客戶直接相連，它的安全可靠運行直接關系到電企業的經濟效益和社會效益。我們應重視電力繼電保護的管理，應在實踐中總結經驗，要做好各方面的管理工作，做到勤檢測、勤維護、勤測量，及時發現問題和處理問題，并積極應用新技術、新設備，提高線路供電可靠性，保證配電網的安全、穩定、可靠的運行，從而更好地滿足社會經濟發展的需要。