開關拒動引發繼電保護動作行為的研究

趙曉東，李 鋒，付雷雷

（國網宿州供電公司，安徽宿州 234000）

0 引言

在電力系統運行過程中，如果出現設備故障，將對電網安全與電力系統的運行有直接影響。繼電保護裝置會接收保護信號正常啟動，確保切除故障，阻止其繼續蔓延。如果操作回路出現故障，導致開關拒動則會觸發越級跳閘現象，導致電網系統崩潰，從而引發大面積的電網停電事故?，F階段，開關技術日趨成熟，通斷的可靠性大幅提升，但是仍然會出現開關拒動以及誤動作的問題，給電力系統造成嚴重影響。因此，圍繞開關拒動引發繼電保護動作行為進行深入研究，探討開關拒動的原因以及解決措施，從而提升電網系統運行的安全性。

1 繼電保護的原理及架構設計

運行過程中如果電力系統發生故障，將導致設備無法正常運行，嚴重時會造成電網崩潰、導致大面積停電事故。為了有效降低故障設備對整個電網的影響，需要借助繼電保護裝置及時切斷故障線路，減小故障和不正常工作設備所造成的影響。由此可見，繼電保護是電力系統安全、穩定運行的重要保障。

繼電保護裝置主要是由測量部分、邏輯部分和執行部分組成（圖1）：測量部分主要作用是采集被保護單元的運行參數，并與保護的設定值進行對比分析，判斷被保護單元是否存在故障：如果運行參數超過設定值邊界，測量部分會向邏輯部分發送信號；邏輯部分接收來自測量部分的信號，按照預先設計的邏輯關系判斷是否觸發保護動作，并向執行部分發送控制信號；執行部分接收來自邏輯部分的信號，按照信號指令進行斷路器跳閘以及開關動作。

繼電保護裝置的主要功能是檢測電力系統中電氣量和設定值邊界比較，如果越過設定值邊界，就會觸發動作，其作用等同于一個自動化開關。當電力系統某個單元出現故障時，繼電保護裝置會迅速觸發，及時將故障單元從電力系統中切除，確保無故障部分迅速恢復正常運行。當電力系統被保護源之間出現異常時，同樣會觸發繼電保護裝置，根據運行維護條件發出控制信號，減負荷或者跳閘。在此過程中，繼電保護裝置不會迅速動作，而是根據電力系統源之間損害程度進行一定的延時，避免造成不必要的動作或者引起誤動作。

為了有效切除電力系統的故障，要求繼電保護具有一定的選擇性、靈敏性和可靠性。電力系統發生故障時，繼電保護應該有選擇性地切除故障，確保非故障部分的正常運行，最大限度縮小故障的影響。繼電保護的選擇性，可以通過正確整定上下級保護動作時限和電氣動作值的大小進行有效配合。同時繼電保護動作觸發的時間必須足夠快速，以減少故障對電力系統的影響時間。在實際應用過程中，為了防止干擾信號對繼電保護造成誤動作，繼電保護裝置無需設置動作時限。繼電保護的靈敏性和可靠性是指在保護范圍內對故障處理的反應能力，對繼電保護裝置進行定期校驗和維護，確保其正常工作。

2 引發開關拒動的主要原因

開關是促使電路開路、確保電流中斷的電子元件，也是電力系統重要的設備之一，其能否正常啟動將直接影響到電力系統運行的穩定性和安全性。導致開關出現拒動的因素包括機械故障、繼電保護裝置故障、開關儲能回路不暢通、大電流故障、電纜虛接等，下面對開關拒動的主要原因進行分析。

2.1 機械故障

機械故障是導致開關拒動的主要原因，如開關操作機構中的線圈彈簧脫落或者缺乏彈性、開關啟動機構出現卡塞等。由于控制開關啟動的線圈彈簧長時間操作，存在機械損傷沒有足夠動力，導致開關機構無法正常工作，當遇到電網故障時出現開關拒動現象。開關啟動機構卡塞引發的開關拒動主要發生在半軸轉動的位置，當開關接收到分閘信號時，轉動半軸位置出現卡塞現象，扇形板無法接觸到半軸約束，導致開關拒動。

2.2 繼電保護裝置故障

繼電保護裝置故障屬于控制開關的軟件故障，如控制開關啟動的軟件程序存在問題、中央處理器出現紊亂、未及時有效地控制開關正常啟動、沒有對開關進行良好的維護與管理、開關元器件芯片損壞、接觸不良或者耦合電容擊穿等，將導致開關拒動。電壓或者電流不穩定以及繼電保護裝置不具備抗干擾能力，也是開關拒動的原因之一。

2.3 開關儲能回路故障

開關儲能回路不暢通主要是由于電網線路存在嚴重老化現象，影響開關正常啟動。在電力系統中，某個單元出現短路時需要依靠熔斷器切斷短路電流，并且啟動斷路器分閘。但是線路老化會導致線路的電阻不斷升高，此時電流經過老化線路會產生較強的熱效應，不僅會加速線路老化，同時也會損耗電能，導致儲能回路中沒有足夠的電流儲備，進而影響繼電器正常啟動的電壓，造成高壓短路無法正常分閘、越級跳閘現象，最終導致整個電網故障。

2.4 大電流故障

大電流故障也會導致開關拒動。在控制開關啟動的機構中存在線圈，當大電流通過時，控制器正常情況下會向分閘器發送分閘指令出發開關啟動，但是大電流往往伴隨著較大的感應電勢，開關控制機構的線圈會對高電勢進行感知，通過對開關控制機構上施加高電勢，影響控制機構內的晶體管無法正常工作，阻礙分閘電流的接收，導致開關拒動，對其他電力設備造成不同程度的損壞。

2.5 電纜虛接

電纜虛接，中性點和地面出現接觸不良，負載不對稱造成電纜線路電阻過大，產生電弧以及電磁干擾，電纜線路接觸面積較小，電流無法正常通過，也會引起局部放電導致電纜線路表面絕緣損壞，嚴重時還會引發短路或者火災。電纜接地線路嚴重老化或銹蝕造成斷線，導致電壓不穩定，影響電力設備的正常工作。

3 開關拒動的優化策略

3.1 做好日常巡檢維護工作

日常巡檢維護工作是降低開關機械故障的有效方式。定期對開關進行維修檢查，針對對于一些開關啟動反應遲緩、可靠性不高的開關及時進行更換，尤其是檢查線圈彈簧和開關機構等易損耗部件需要進行重點檢查，確保其保持正常的工作狀態。為了防止因為繼電保護裝置發生故障導致開關拒動需要繼電保護生產廠商設計出更為合理的控制程序，及時對軟件系統進行更新，提升繼電保護裝置的抗干擾性能，使其能夠快速、有效的工作。通過提升繼電保護裝置的測量部分中采集系統運行參數的精度，可以確保采集數據不會發生失真現象，確保信號輸出的可靠性，有效避免開關發生誤動作。提升開關機構中插件的絕緣強度，預防插件出現松動或者脫落現象，防止開關機構出現故障，降低開關拒動的概率。

3.2 防止開關儲能回路故障

確保高壓短路分閘，需要定期對開關柜進行接地性檢查，保持良好的工作狀態。在一次回路和二次回路之間使用隔離裝置，提高電力系統的絕緣能力，對跳閘線圈進行檢測，檢查線圈是否存在被燒毀現象，對于已經被燒毀的跳閘線圈，及時更新硬件設備，這樣就能夠有效防范開關拒動現象。

3.3 操作規范化

加強對電力系統工作人員的業務培訓和專業技能考核工作，降低人為操作造成的影響，通過規范化的操作，不斷提升工作人的專業技術水平。對于出現開關拒動的情況可以有效應對，采取及時有效的應急預案。注重對于電力系統設備的檢查和維護工作，尤其是針對開關柜的檢查試驗，確保其正常工作。

4 結束語

隨著我國電力工業的快速發展，電力系統的裝機容量不斷提升，電網電壓及其復雜性日益提升，對電力系統運行的安全性和可靠性要求越來越高。通過繼電保護裝置，可以及時、有效地切斷故障線路確保其他電力設備的正常運行，縮小故障的影響范圍，提升電力系統的安全性和穩定性。在電力系統運行過程中，由于電氣設備老化損壞、操作維護不當以及遭到外力破壞時，會造成電力系統短路，并引發更為嚴重的停電故障。本文總結了開關拒動的常見原因，介紹了一些有效的解決措施和應急方案。從業人員同樣還需要對開關檢修和維護工作進行深入學習，提升自身的專業技能，掌握必備的工作方法和經驗，降低人為操作造成的工作失誤。