電力系統(tǒng)繼電保護(hù)故障分析與處理措施

蘇瀟雨

【摘?要】隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，社會(huì)生產(chǎn)對(duì)電力供應(yīng)的需求越來(lái)越大。在電力系統(tǒng)中繼電保護(hù)裝置是保證電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的重要保障。事實(shí)證明，如果繼電保護(hù)裝置在運(yùn)行中出現(xiàn)問(wèn)題，不僅會(huì)造成嚴(yán)重的后果，還會(huì)擴(kuò)大事故影響。所以，必須對(duì)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置的故障現(xiàn)象進(jìn)行分析，并提出有效的解決措施，以此來(lái)保障電力設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。

【關(guān)鍵詞】電力系統(tǒng);繼電保護(hù)裝置;存在問(wèn)題;解決措施

前言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高，無(wú)論是日常生活還是社會(huì)生產(chǎn)，對(duì)電力供應(yīng)的需求都越來(lái)越大，對(duì)電能質(zhì)量的要求都越來(lái)越高。當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障或異常工況時(shí)，繼電保護(hù)裝置在可能實(shí)現(xiàn)的最短時(shí)間和最小區(qū)域內(nèi)，自動(dòng)將故障設(shè)備從系統(tǒng)中切除，或發(fā)出信號(hào)由值班人員消除異常工況根源，以減輕或避免設(shè)備的損壞和對(duì)其他設(shè)備的影響。因此繼電保護(hù)裝置是電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的重要保障。但與此同時(shí)，繼電保護(hù)裝置本身或其附屬設(shè)備也存在一定程度的故障幾率，這些設(shè)備發(fā)生的故障也為電力系統(tǒng)增加額外的故障因素，因此就需要對(duì)其產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析研究，并對(duì)研究發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行解決，以保證繼電保護(hù)設(shè)備在電力系統(tǒng)中的正常運(yùn)行，發(fā)揮其應(yīng)有的功能。

一、繼電保護(hù)裝置的作用

在電力系統(tǒng)運(yùn)行的過(guò)程中，可能發(fā)生各種故障狀態(tài)和不正常運(yùn)行狀態(tài)。如因雷擊、鳥(niǎo)獸跨越電氣設(shè)備、人為不當(dāng)操作、電氣設(shè)備絕緣強(qiáng)度下降等原因造成的短路等故障，以及過(guò)負(fù)荷、系統(tǒng)功率不足造成的頻率降低、系統(tǒng)甩負(fù)荷過(guò)程中出現(xiàn)的過(guò)電壓、電力系統(tǒng)振蕩等不正常運(yùn)行狀態(tài)。兩種狀態(tài)都可能在電力系統(tǒng)中引發(fā)事故。即系統(tǒng)或其中一部分的正常工作狀態(tài)遭到破壞，并造成對(duì)用戶少送電或電能質(zhì)量變壞到不能允許的程度，甚至造成人身傷亡或電氣設(shè)備損壞。

系統(tǒng)發(fā)生事故之后，一方面要迅速找出發(fā)生事故的電氣元件，并將其切除或報(bào)警;一方面，為防止事故擴(kuò)大，應(yīng)對(duì)某些電氣設(shè)備進(jìn)行反事故操作。這些工作由繼電保護(hù)設(shè)備與安全自動(dòng)裝置完成。[1]

二、繼電保護(hù)裝置常見(jiàn)故障因素：

1.干擾因素：

繼電保護(hù)裝置必須有能夠正確區(qū)分被保護(hù)元件是處于正常運(yùn)行狀態(tài)還是故障狀態(tài)的能力。保護(hù)裝置要實(shí)現(xiàn)這一功能，需要采集電力系統(tǒng)發(fā)生故障前后電氣物理量，并以這些物理量變化的特征為基礎(chǔ)來(lái)進(jìn)行運(yùn)算與分析。這些電氣物理量以電壓、電流等模擬量與反映各種設(shè)備狀態(tài)的開(kāi)關(guān)量為主。如果這些物理量在傳輸?shù)倪^(guò)程中未采取抗干擾措施，一旦受到擾動(dòng)會(huì)直接影響繼電保護(hù)裝置運(yùn)行，從而產(chǎn)生誤動(dòng)作或者拒動(dòng)的現(xiàn)象。

2.定值因素

繼電保護(hù)裝置運(yùn)行的過(guò)程中，需要將采集到的物理量與保護(hù)定值進(jìn)行比對(duì)、運(yùn)算以判斷系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)。通常保護(hù)定值需要以設(shè)備參數(shù)、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、保護(hù)算法等為依據(jù)，人工進(jìn)行整定計(jì)算。這個(gè)過(guò)程對(duì)相關(guān)人員專業(yè)能力要求較高。[2]如果在整定計(jì)算工作中，由于方法不規(guī)范，設(shè)備參數(shù)、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不準(zhǔn)確甚至誤輸入，都會(huì)影響到繼電保護(hù)裝置的正常運(yùn)行，導(dǎo)致誤動(dòng)作或拒動(dòng)現(xiàn)象發(fā)生。

3.電流互感器飽和問(wèn)題：

電流互感器是依據(jù)電磁感應(yīng)原理將一次側(cè)大電流轉(zhuǎn)換成二次側(cè)小電流的設(shè)備。繼電保護(hù)裝置依靠電流互感器采集系統(tǒng)中的電流量進(jìn)行計(jì)算。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，故障電流較大，極易引起電流互感器鐵芯磁通密度過(guò)大，導(dǎo)致鐵芯出現(xiàn)磁飽和，此時(shí)互感器勵(lì)磁阻抗大幅度降低，導(dǎo)致其輸出的二次電流與一次電流不再是線性的比例關(guān)系，保護(hù)裝置采集到的電流值將小于系統(tǒng)實(shí)際值。[3]發(fā)電廠高壓廠用變與啟動(dòng)變配備的差動(dòng)保護(hù)，在發(fā)生區(qū)外故障的過(guò)程中，故障電流從變壓器一側(cè)流入，另一側(cè)流出。如果電流互感器配備不符合要求，常會(huì)因故障電流導(dǎo)致其中一側(cè)電流互感器飽和，進(jìn)而導(dǎo)致差動(dòng)保護(hù)采集的兩側(cè)電流不一致而發(fā)生差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作。

4.二次回路因素：

繼電保護(hù)與安全自動(dòng)裝置的二次回路是引發(fā)故障的重要因素。其中保護(hù)出口回路、電壓互感器與電流互感器的二次回路一旦出現(xiàn)問(wèn)題，可能出現(xiàn)保護(hù)退出運(yùn)行、保護(hù)拒動(dòng)、誤動(dòng)等問(wèn)題發(fā)生。例如，某發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行過(guò)程中發(fā)變組保護(hù)動(dòng)作跳閘，故障信號(hào)為“發(fā)電機(jī)差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作”。經(jīng)進(jìn)一步檢查為發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)電流互感器二次回路斷線，導(dǎo)致差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作。

5.高頻收發(fā)信機(jī)因素：

在光纖線路保護(hù)普及之前，利用輸電線路的高頻載波通訊的線路保護(hù)裝置曾經(jīng)大量應(yīng)用。高頻收發(fā)信機(jī)故障會(huì)嚴(yán)重影響數(shù)據(jù)與指令的傳輸。目前隨著光纖通訊線路保護(hù)裝置的大量普及，高頻通訊技術(shù)在繼電保護(hù)領(lǐng)域中已基本淘汰不用。

6.插件問(wèn)題：

隨著技術(shù)進(jìn)步，近年來(lái)微機(jī)型繼電保護(hù)裝置已大量普及。模塊化的設(shè)計(jì)在微機(jī)保護(hù)中廣泛采用。因個(gè)別插件問(wèn)題導(dǎo)致的保護(hù)裝置無(wú)法正常投入甚至誤動(dòng)作問(wèn)題時(shí)有發(fā)生。例如某電廠曾因一批次進(jìn)口變壓器保護(hù)采樣插件存在設(shè)計(jì)缺陷問(wèn)題導(dǎo)致差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作。

三、對(duì)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置故障的應(yīng)對(duì)策略

1.故障數(shù)據(jù)分析：

故障數(shù)據(jù)分析是繼電保護(hù)裝置動(dòng)作后判斷保護(hù)裝置動(dòng)作是否正確的必要流程。在故障發(fā)生后，需要對(duì)繼電保護(hù)動(dòng)作記錄、故障錄波器相關(guān)故障記錄中相關(guān)輸入量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與分析，通過(guò)系統(tǒng)各相關(guān)物理量故障時(shí)采集值、系統(tǒng)正常運(yùn)行值以及對(duì)應(yīng)故障狀態(tài)的理論值三者之間的相互比對(duì)，判斷保護(hù)裝置是否正確動(dòng)作。并根據(jù)結(jié)論制定有效的故障處理方案。目前，大部分繼電保護(hù)裝置均配備有故障錄波功能，發(fā)電廠按規(guī)程要求均配置有故障錄波器，二者相互配合可以得到故障時(shí)的系統(tǒng)參數(shù)，進(jìn)而為下一步的分析判斷提供有利條件。

2.保護(hù)裝置的檢驗(yàn)：

對(duì)繼電保護(hù)裝置的正確檢查與校驗(yàn)是判斷保護(hù)裝置有無(wú)問(wèn)題的有效方法。常用的檢查方法包括順序檢查法、逆序檢查法及整組試驗(yàn)法。順序檢查法即按照檢驗(yàn)規(guī)程要求，對(duì)保護(hù)裝置依次進(jìn)行外部檢查、絕緣檢測(cè)、定值檢查、電源性能測(cè)試、保護(hù)校核等檢查工作。逆序檢查法則從事故發(fā)生的結(jié)果開(kāi)始分析，模擬保護(hù)動(dòng)作時(shí)故障現(xiàn)象，直至找到事故根源，適用于保護(hù)裝置誤動(dòng)作等故障的檢查。整組試驗(yàn)法主要是對(duì)保護(hù)裝置的動(dòng)作邏輯、動(dòng)作時(shí)間等進(jìn)行檢查，模擬故障，從而判斷問(wèn)題所在。檢驗(yàn)工作結(jié)束后，應(yīng)及時(shí)提出報(bào)告。只有正確、規(guī)范地開(kāi)展保護(hù)檢驗(yàn)工作，才能為判定繼電保護(hù)裝置能否正常運(yùn)行提供科學(xué)依據(jù)。

3.加強(qiáng)日常管理，提高繼電保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性

除上述檢查處理措施外，還要從日常工作著手，提高繼電保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。一要注意對(duì)繼電保護(hù)裝置的接線端子、二次回路、插排連接件等附件維護(hù)與檢查。二要規(guī)范保護(hù)定值管理工作，定期按照規(guī)程要求開(kāi)展保護(hù)定值校核工作。三是要加強(qiáng)設(shè)備管理工作，建立全面詳實(shí)的設(shè)備臺(tái)賬，關(guān)注相關(guān)設(shè)備軟硬件版本更新信息，及時(shí)消除故障隱患。四要重視工程基建管理，從電氣一次設(shè)備選型、保護(hù)配置、整體設(shè)計(jì)等方面層層把關(guān)，避免將基建問(wèn)題帶入后續(xù)生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程中，為各項(xiàng)工作打好基礎(chǔ)。五要加強(qiáng)人員培訓(xùn)工作，為相關(guān)從業(yè)人員創(chuàng)造培訓(xùn)機(jī)會(huì)，形成良好的學(xué)習(xí)機(jī)制，重點(diǎn)提高其分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的實(shí)際能力。

四、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，無(wú)論在發(fā)電企業(yè)或用電企業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程中，電力供應(yīng)的穩(wěn)定與可靠是至關(guān)重要的，因此保障繼電保護(hù)裝置的可靠運(yùn)行尤為關(guān)鍵。引發(fā)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置故障的原因眾多，這就要求在工作中，不但能夠徹底分析引發(fā)故障的原因，采取及時(shí)有效的解決措施，還要加強(qiáng)對(duì)設(shè)備的檢修和維護(hù)，加強(qiáng)從業(yè)人員能力培訓(xùn)工作，以此來(lái)避免繼電保護(hù)裝置出現(xiàn)故障，全面提升電力設(shè)備運(yùn)行的可靠性。

參考文獻(xiàn)：

[1]張艷霞.電力系統(tǒng)保護(hù)與控制：76-77.

[2]廣東省電力調(diào)度中心.地區(qū)電網(wǎng)繼電保護(hù)整定計(jì)算：106.

[3]鄭小敏.CT飽和引起變壓器差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)的分析與對(duì)策.電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2005，V33（8）

（作者單位：元寶山發(fā)電有限責(zé)任公司）