微機繼電保護裝置檢修中一般故障的查找

巨克文(青海益和檢修安裝有限公司，青海 西寧 810100)

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微機繼電保護裝置檢修中一般故障的查找

巨克文
(青海益和檢修安裝有限公司，青海 西寧 810100)

〔摘 要〕從定值錯誤、接線錯誤、保護裝置元器件老化3方面闡述了微機繼電保護裝置一般故障的類型；總結了直觀法、參照法、替換法、短接法4種檢修工作中常用的故障查找方法，并通過實例進行說明，為切實提高處理微機繼電保護裝置故障的專業水平提供借鑒。

〔關鍵詞〕微機繼電保護裝置；檢修；一般故障；故障查找

0 引言

隨著電力技術的高速發展，繼電保護正在向計算機化，網絡化，智能化，保護、控制、測量和數據通信一體化發展，微機保護裝置得到廣泛應用。這就要求繼電保護檢修工作者不斷學習科學有效的工作方法，總結經驗教訓，在日常的工作中及時發現微機保護裝置故障并進行科學處理，保障系統的正常運行，以提高供電的安全性和可靠性。

1 一般故障的類型

微機繼電保護裝置與以往的繼電保護設備相比，有著巨大的優越性；但由于人為和其設備自身的原因，也會出現一些故障。目前，現場繼電保護裝置一般故障較多反映在定值錯誤、接線錯誤、保護裝置元器件老化等方面。

1.1 定值錯誤

微機繼電保護裝置的誤整定有如下2類。

(1) 由于計算錯誤而出現的誤整定。

(2) 繼電保護工作人員在執行過程中的誤整定。由于不同專業的分工不同，保護定值的計算及整定通常由不同的人員在不同的時間和地點進行；且由于主、客觀方面的原因，使得保護整定定值與現場實際需求不相符，從而導致電網存在安全隱患，甚至引發電網事故。

1.2 接線錯誤

微機繼電保護裝置設計的二次接線圖紙與現場要求不對應，或者現場施工接線未嚴格按照設計要求進行，都有可能造成微機繼電保護裝置產生寄生回路，甚至短路燒壞設備，影響到微機繼電保護裝置的工作狀態。

1.3 保護裝置元器件老化

保護裝置元器件老化的主要原因有如下幾點。

(1） 工作溫度過高。微機繼電保護中大量使用電子元器件、大規模集成電路，在通風條件差、積灰嚴重或異常運行情況下會造成發熱嚴重。而微機單片機對溫度特別敏感，工作溫度過高會加快微機繼電保護裝置老化，進而導致故障。

（2） 干擾和絕緣問題。微機保護系統的抗干擾能力比較差，加上設備的絕緣問題，會造成一些邏輯元件運行錯誤，影響微機繼電保護裝置的工作。

（3） 微機繼電保護裝置長期運行后，由于靜電作用使得插件接線的焊接點四周堆積了大量的靜電塵埃，導致相鄰2個焊接點之間逐步形成了一個導電通道，從而造成微機繼電保護裝置發生故障。

（4） 工作電壓不穩定。微機繼電保護裝置的工作電源經過了多次變換，電壓雖不高，但對其品質要求卻很嚴格。由于現場電源多取自直流系統，其紋波含量變化較大；且在關斷和送上電源時，瞬間電壓變化大，易造成元件和芯片損傷，加速元器件老化。

2 一般故障的查找方法

在微機繼電保護裝置的故障處理中，了解和掌握微機繼電保護裝置故障處理的基本方法，能夠幫助檢修工作人員快速消除一般故障。現場常用的故障查找方法有直觀法、參照法、替換法、短接法4種。

2.1 直觀法

在微機繼電保護裝置故障處理中，直觀法可以用于發現一些不需使用專業電子儀器進行測試和檢測的故障。在微機繼電保護裝置檢修現場，如果能夠直接發現繼電器的內部出現了嚴重變色或變形的狀況，或者某個組件出現了燒焦的味道，則可通過這些現象直接判斷出故障發生在繼電器的內部組件上，從而縮短了故障處理時間。

某110 kV變電站新上110 kV線路間隔投運，該線路使用國電南瑞科技股份有限公司生產的NSR201R型線路保護測控裝置，帶雙母線電壓切換板。按照啟動方案，沖擊試驗前110 kVⅠ母線帶電，Ⅱ母線不帶電，新投運線路合于Ⅱ母線，準備通過母聯710開關進行沖擊試驗。運維人員按照方案進行1次沖擊試驗后，保護人員現場恢復保護屏內安措，依次合上切換前電壓連接片1UD11-1UD20，當連至Ⅱ母切換前電壓A相UA2：1UD16時，端子連接處突然冒出火星，微機繼電保護裝置冒煙并有焦味，后臺發出“Ⅰ母PT失壓”信號。經查看，發現Ⅰ母PT二次電壓空開跳開，檢修人員斷開保護裝置電源及操作電源，拆下保護裝置背板，發現保護裝置電壓切換YQ板已被燒毀，切換前電壓UA1，UA2對應回路銅箔燒斷。

檢修人員查閱裝置說明書發現，NSR201R型線路保護測控裝置的電壓切換板采用雙位置繼電器，而設計圖紙只設計接入了刀閘的常開接點啟動雙位置繼電器，而無刀閘常閉接點接入以返回雙位置繼電器。在前期調試中，繼電器1YQJ2-1YQJ6，2YQJ2-2YQJ6均有過動作，造成上述繼電器常開接點閉合無法復歸。切換前Ⅰ母電壓及Ⅱ母電壓處于并列。當1UD11，1UD16同時接上電壓小母線時，1YQJ3，2YQJ3常開接點處于閉合，Ⅰ母A相帶電而Ⅱ母A相無電，Ⅰ母PT通過電壓切換YQ板向Ⅱ母PT進行反送電。由于電壓切換板回路容量小，印制板上銅箔發熱而瞬間燒毀。故障檢查示意如圖1所示。

圖1　直觀法故障檢查

2.2 參照法

參照法是指通過對照正常與非正常設備的技術參數，比較其不同之處，從而找出不正常設備的故障點。將故障裝置的各種參數與正常裝置的參數相比較，發生較大差異的部位很可能就是故障點。該方法主要適用于查找微機繼電保護裝置的接線故障，比如裝置接線后不能正確工作，可與同類的裝置接線進行參照查找故障點。

某變電站新擴建1個110 kV線路間隔，在投運前進行帶負荷試驗。帶上負荷后發現，第1套線路保護PRC31A-02采樣異常， B，C 2相的負荷電流均為0．8 A，而A相的電流只有0．4 A左右。第2套線路保護PRS-753S采樣正常，三相電流均為0．8 A。現場使用鉗形電流表對CT二次電流進行測量，A相電纜回路中電流確實偏小，參照第2套線路保護的采樣，懷疑第1套線路保護所用CT回路中因存在2點接地而出現分流的情況。

申請停電后，檢修人員用CT回路連接片將端子箱內第1套線路保護打開，拆除該處的接地線，使用1 000 V兆歐表對連接片端的電纜進行絕緣測試。測試發現B相與C相電纜對地絕緣均大于10 MΩ，而A相電纜至控制室方向電纜對地絕緣正常，至CT本體接線盒方向電纜對地絕緣幾乎為0。參照正常參數，判斷A相電纜在端子箱至CT本體接線盒之間存在接地現象。打開CT本體接線盒后發現，接線盒內A相電纜芯在施工過程中受損，與其他電纜擠壓觸碰金屬外殼形成接地，施工單位更換備用芯后故障消失。故障檢查示意如圖2所示。

圖2　參照法故障檢查

2.3 替換法

替換法是用正常的插件或元件替代被懷疑有故障的插件或元件，從而判斷其是否有故障。替換法的實施應注意以下幾點：

(1) 插件內定值芯片的程序及跳線是否相同；

(2) 運行插件或元件在替代前是否需采取一定措施；

(3) 繼電保護裝置元件生產廠家相同但型號不同的情況。

利用替換法可以縮小故障點的查找范圍，該方法比較適用于綜合自動化的微機繼電保護裝置。如果替換之后故障消失，說明被替換下來的組件存在故障；如果替換之后故障仍然存在，則說明故障點不在該組件上，繼續使用該方法對其他組件進行相同的檢查。

某330 kV變電站后臺發告警信號，提示某運行中330 kV線路保護 “第1組控制回路斷線”。運維值班人員檢查發現該線路保護屏后第1組操作電源4DK1空開跳開。檢修人員到達現場后，初步懷疑操作回路中可能存在接地或短路現象，造成空開過流跳開。

經調度申請許可，將該線路保護裝置第1組跳閘出口退出進行檢查。使用萬用表測量4DK1空開上口，直流電壓110 V無異常；測量4DK1空開下口，正、負端間及對地均無交流或直流電壓；檢查保護裝置24 V線路絕緣，其對地電阻值無窮大，未發現明顯的接地或寄生回路串入現象。合上4DK1空開，后臺“第1組控制回路斷線”信號復歸，無其他異常信號發出，直流接地檢測儀上各支路對地電阻均正常；再次測量4DK1空開下口，直流電壓110 V無異常。將斷路器處于合位，分別對3相操作回路進行檢查，使用萬用表測得A相合位監視位置4D107電壓為-105 V，A相跳位監視位置4D100電壓為+110 V，無交流電壓串入；B，C相操作回路與A相對應點電壓檢查亦正常，操作回路未發現異常。此時4DK1空開再次跳開，檢修人員懷疑可能因空開老舊出現故障，從站內新擴建未投運間隔的保護屏上拆得1個同廠家同容量的新空開，按照原有接線方式替換原有空開。合上新4DK1空開，現場觀察，約10 min后，已經拆下的老空開在晃動時忽然跳開，由此判斷是一起由空開質量問題引起的故障。故障檢查示意如圖3所示。

2.4 短接法

短接法是將回路的某一部分或某一段用短接線進行人為短接，從而判斷故障是否在短接線范圍內。與替換法相似，短接法也可以縮小故障查找范圍，簡化故障處理步驟；但是這種方法適用范圍較小，一般用于檢查電磁鎖失靈、切換把手故障、電流回路開路等。

圖3　替換法故障檢查

某變電站110 kV線路發生單相接地故障，線路保護拒動，造成站內110 kV母聯保護零序動作跳開810開關，2號主變保護中后備零序動作跳開802開關，故障線路所在Ⅱ母線失壓。

經檢查，故障線路使用國電南京自動化股份有限公司生產的PSL621D型線路保護。故障發生時保護裝置正常啟動，記錄故障相為B相，保護啟動后25 ms接地距離Ⅰ段出口，276 ms接地距離三跳失敗，500 ms零序Ⅱ段出口，電流為24．965 A，零序三跳失敗，零序永跳出口，測距為23．26 km。

由于現場運行人員在測控屏無法對開關進行分閘操作，檢修人員現場模擬故障，保護裝置動作但不能出口。使用萬用表在保護裝置TRIP板件(見圖4)上測量電位發現，保護動作時1n11x6處電壓由0變為+110 V，1n11x7出口處電壓始終為-110 V，無變化。該跳閘回路在TRIP板件內經過壓力低閉鎖跳閘1YJJ1，1YJJ2繼電器的并聯常閉接點和防跳繼電器TBJ。再測量保護動作時1n11x16電壓保持-110 V，1YJJ1與1YJJ2均未動作。

檢修人員懷疑裝置元件可能有損壞，造成跳閘回路不通，于是取出TRIP板使用萬用表檢查。經檢查發現，1YJJ1，1YJJ2常閉接點同時不通。使用短接法將1YJJ1常閉接點焊接成通路，重新把板件插回原處后再次試驗，發現保護動作與測控屏操作均可以進行分閘。由此確認故障線路保護裝置拒動原因為保護裝置TRIP板故障，1YJJ1，1YJJ2常閉接點全部損壞，造成跳閘回路斷開。

圖4　短接法故障檢查

3 結束語

隨著智能電網的建設，數字化、智能化變電站逐步投入使用，繼電保護技術的發展也在與時俱進。在實際工作中遇到的微機繼電保護裝置故障問題種類多樣，應根據具體情況選擇合適的處理方法，并善于總結，積累經驗，切實提高處理微機繼電保護裝置故障的專業技能水平。

參考文獻：

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4 高艷萍，常風然．繼電保護檢驗工作中的若干問題分析[J]．電力系統保護與控制，2004，31(11)：63-66．

作者介紹：

巨克文(1986-)，男，技師，主要從事繼電保護二次檢修與維護管理工作，email：mj505658@163．com。

收稿日期：2015-10-07。