變電站繼電保護常見故障對策分析

孫新明

[摘? ? 要]變電站繼電保護情況的好壞，直接影響社會正常運行和國家經濟發展情況。變電站繼電保護裝置運行時涉及到大量復雜的元件設備，因此需要加強對其的保護與維護工作，針對其自身的問題以及維護該設備裝置的問題進行詳細分析。首先總體上介紹了變電站保護裝置的作用以及其存在意義，再分析器故障發生原因，最后提出相應的維護對策，以供相關行業人員參考。

[關鍵詞]變電站;繼電保護;故障分析;對策探究

[中圖分類號]TM63 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2020）10–0–03

Countermeasures Against Common Failures of Relay Protection in Substations

Sun Xin-ming

[Abstract]The status of relay protection in substations directly affects the normal operation of society and the development of national economy. A large number of complex components and equipment are involved in the operation of relay protection devices in substations. Therefore， it is necessary to strengthen the protection and maintenance of them， and conduct detailed analysis on their own problems and the problems of maintaining the equipment. First， it introduces the function of substation protection device and its significance， and then analyzes the cause of the failure of the substation， and finally puts forward corresponding maintenance countermeasures based on the problems raised for reference by relevant industry personnel.

[Keywords]substation; relay protection; failure analysis; countermeasure research

1 變電站的繼電保護原理

繼電保護一般具有兩種基本保護動作：跳閘和報警。跳閘響應時間由電流大小決定，電流越大，響應時間越短，跳閘速度越快。對于固定的電流，一旦電流超過電流定值，則跳閘保護機制開啟。繼電保護動作越快，則繼電保護作用性就越高，保護效果越可靠。如表1所示。

輔助保護 為補充主保護和后備保護的性能或當主保護后備保護退出運行時而起作用的保護機制，例如：斷路器三相不一致保護、充電保護等。

2 繼電保護裝置的設備狀態分析

繼電保護也是整個電路線路里的一部分，因此要保證繼電保護正常運行、及時對故障作出響應，則要保證整個電路的正常運作，因此對所有基礎設備的實時監測與定期檢修是必不可少的。在此基礎上，繼電保護才能發揮應有的作用。

由浴盆曲線[2]總結發現，設備由正常狀態到故障狀態，大概能夠分為3類故障階段：早期失效;中期偶然性失效;損耗。

定期對電力設備進行完整的檢測與故障排查，繼電保護正常發揮保護機制的一個重要前提。有時候繼電保護裝置本身的故障，也會對變電站等線路產生極大的危害與影響。實際檢修故障排查過程中，需要對具體的變電站情況作出綜合排查規劃，將易發生故障的節點整列出來，再主次對其進行排查，以保證故障排查的嚴謹性與有效性。

變電站繼電保護故障討論中需列出針對繼電保護檢測裝置本身故障具體問題以及相應解決方法。

3 變電站繼電保護裝置的作用分析

變電站的繼電保護機制具有多種實際保護作用，大致可以總結為以下3種。

3.1 保障電力系統運行的穩定性

變電站繼電保護若要對故障有及時響應與有效保護作用，就需要保證整個電力系統的正常運行與穩定，這樣繼電保護的正常響應才有固實的電力基礎。繼電保護主要是在電力系統發生故障時，對故障發起及時保護動作，同時通知管理人員，根據繼電保護發出的動作響應確定故障節點，從而準確地對電力系統進行故障檢查與恢復。繼電保護自動切斷機制與人為檢修干擾機制兩者結合起來，將電力故障對電力系統的負面影響最小化，避免了故障對整個變電站的進一步影響，以保護電力系統極其運行效益。

3.2 有效反映電力系統運行狀態

繼電保護之所以可以對變電站故障起到高效的保護作用，主要依賴于其對整個電力系統運行實際狀態的整體反映。當故障發生時，若只通過管理人員對其進行一一排查，則耗費時間較多且效率地下，故障對電力系統的影響也會進一步擴大。而通過繼電保護對故障的反應以及響應機制，檢修人員可以依靠其給出的故障信號縮小故障發生范圍，甚至可以第一時間解決故障問題，降低了電力故障對電力系統的惡行影響。繼電保護裝置在運作過程中會對整個電力系統進行綜合性故障信號分析，只要檢測到具體的故障信號，繼電保護會立即作出預測反應，強有力地遏制了故障對電力系統的不利影響。

3.3 提高電力系統的自動化水平

繼電保護對電路的保護作用如此高效，其中一個很重要的原因即為其具有高效的自動化響應機制。電力系統如此龐大，單純地依靠管理人員進行故障排查與維護，是極其抵消且成本極高的。繼電保護裝置運用了自動化技術，可以進行遠程自動故障排查功能與控制機制，有效地保證了電力系統時刻處于全面檢查、故障預測的安全運行狀態下，可以說，高度自動化運行機制對繼電保護起到了重要作用，使整個電力系統處于高度自動化控制狀態，使繼電保護全面且高效地對電力系統處于安全運作狀態中。

4 變電站繼電保護裝置的故障分析

4.1 內部故障

繼電保護裝置的內部故障主要有3種：節點故障、差拍以及裝置元件故障。

接點故障主要體現在接點接觸不良、電力消耗異常（一般為過大）等，引起接點故障的主要原因為接點被二氧化硫等硫化物質腐蝕，導致接點偏離正常位置，進而導致繼電保護裝置故障。

差拍故障產生的原因主要為電力系統繼電器電壓異常或繼電器不符合系統參數要求，不適用于該電力系統等。差拍現象若產生，則需要檢查繼電器的電壓是否正常，或核對繼電保護裝置是否適用于該電力系統。

裝置元件本身的故障則會導致繼電保護裝置的保護作用失效，從而直接引起電力系統故障惡化擴大，降低了電力系統的穩定性。這類故障也有因可循，一般是電流互感器故障引發的元件本身故障。電流互感器在發生故障的情況下會導致繼電器裝置內部的電流迅速增加，以至于繼電保護裝置無法正常的運行并提供保護作用，瞬時增加的電流在嚴重情況下將會直接燒壞繼電保護裝置，由此將產生十分嚴重的不良影響。

4.2 外部故障

繼電保護如之前所說的，若整個系統發生故障，則會從外部直接影響繼電保護裝置的正常運行與保護作用，這增大了電力系統的故障發生率與不穩定性，因此，若繼電保護裝置本身發生故障，則需要對其進行及時有效的故障排查。

繼電保護裝置的指示燈是顯示其運行狀態最為直接明顯的信息來源之一，也是保證電力系統穩定運行的基礎之一。若繼電保護裝置的指示燈異常反應，則會造成工作人員對電力系統的判斷錯誤，進而浪費人力資本，耗費過多的時間去尋找根本不存在的“故障”。

另外一種常見故障則是變電站繼電保護器燒損，這一般都是由線圈接點燒損引起的，一旦出現燒損故障，工作人員是可以通過燃燒所發出的特殊氣味來判斷是否出現問題，以決定是都進行下一步排查。

繼電保護裝置在長期高強度運行下，發生故障是在所難免的，不但有自身內部元件的損耗等因素，也有外界環境的影響等，因此繼電保護裝置故障檢測是需要重視起來的，若保護裝置本身受到故障影響，則會直接影響保護裝置保護作用的充分發揮。

4.3 干擾故障

對繼電保護的外部干擾作用主要產自于電磁波輻射影響或靜電干擾等，這些輻射來源又來自于工作人員日常所使用的通訊設備，例如手機等，這些設備在運行過程中會產生一定程度的電磁輻射，又因為繼電保護障裝置靈敏度極高，很容易就會收到這些日常產生的電磁波影響，繼而干擾繼電保護發揮保護功能。這些電磁波的影響可大可小，若收到的影響較大，很可能導致繼電保護裝置發出錯誤動作。另外，工作人員的身上也會不可避免地帶有一定的靜電，這些靜電也會對繼電保護裝置產生影響，從而導致整個電力系統被惡性影響。

5 繼電保護裝置檢修設備的常見問題

5.1 保護裝置問題

對于110 kV變電站，其繼電保護裝置在性能和質量上都已經提升了一定的程度，在繼電保護時能夠發揮更大的功效，然而電網運行的風險度也在持續增大，導致保護裝置在運行中還可能發生各種故障，對保護裝置的穩定性和可靠性造成了影響。

5.2 短路問題

變壓器的低壓側容易出現短路問題，短路是在沒有用電設備時形成的額外通路，這種通路具備很大的電流，將對變壓器的相關設備造成極大沖擊，繼而影響設備的穩定運行。

5.3 設備運行的環境問題

粉塵對電路設備是有一定影響的，影響較小的話會導致裝置線路老化，反應遲鈍等，若影響較大，則會直接導致線路短路，破壞整個保護機制的回路。另外，一些具有腐蝕性的氣味，例如之前我們提高的硫化氣體，也會深入裝置內部，影響裝置收到腐蝕作用，影響電路正常運行。

6 變電站繼電保護裝置故障的處理對策分析

6.1 實施二次回路巡檢制度

對繼電保護裝置進行定期檢修與故障排查是保證電力系統受繼電保護的前提基礎之一。二次回路是由護板器、自動裝置以及繼電器組成的電路系統，主要用于對繼電保護裝置自身進行自主檢查與維護工作，有效保證了繼電保護裝置處于正常保護狀態下;同時，該二次回路的檢查作用也可以為工作人員預先發出保護裝置故障警告，二次回路可以說是繼電保護裝置的保護裝置。因此，嚴格保證二次回路的運行，可有效避免由于繼電保護裝置的故障從而影響電力系統的正常運行。

6.2 積極地采取抗干擾措施

繼電保護裝置靈敏度極高，是其高效工作條件之一，但也是其收到外界影響較為嚴重原因之一，因此，減少繼電保護裝置工作環境中干擾因素是保證其保護作用正常發揮的重要前提之一。一些電子設備所發出的電磁波或靜電干擾，可能會引發繼電保護裝置錯誤動作，誤動、拒動都是繼電保護裝置可能發生的故障，這也會導致繼電保護機制失效，進一步導致電力系統運行過程中的故障不能被及時檢測到。

軟件抗干擾措施主要體現在線路板雕刻時將布線有意識地劃分出弱信號與強信號區域，從而避免強弱信號平行現象。另外，軟件抗干擾也需要借助于二次回路的控制作用保證其抗干擾機制正常運行。

硬件抗干擾則是對外界干擾因素直接進行屏蔽作用，避免其收到外界干擾的影響。

6.3 完善繼電保護管控體系

在電力企業內部需要完善變電站繼電保護的管控體系，對變電站繼電保護進行有效的科學管控，針對危險程度較高的工作，可以選用科學技術進行無人操作，減小危險的發生，促進電力系統安全有效的工作。在電力系統中安裝全方位監控體系，對整個變電站繼電保護工作進行遠程監控，以便發現問題并盡快將問題解決，同時在系統軟件中輸入電力系統運行中經常遇到的情況，這樣能提升工作效率與工作的準確性。

6.4 采用多種繼電保護裝置檢修技術

6.4.1 數字式技術

數字式技術是一種常用的繼電保護狀態維修技術。相比于傳統的繼電保護裝置檢修技術，數字式是新時代的產物，更科學合理，并具有一定的自主性。因此，使用該設備對檢修人員也具有更高的專業要求，需要具備一定的專業知識與操作水平，而不是僅憑自身的經驗。

6.4.2 實時監測技術

繼電保護裝置自身的維護系統涉及到大量的復合技術，這樣大量的技術使用與監控工作量對于人工維護來說過于復雜，且失誤率較高，因此需要借助實時監控系統來對其進行全面綜合的狀態監控，保證各項程序與技術的穩定運行。

6.4.3 運行分析技術

繼電保護裝置的維護措施，主要內容就是對保護裝置的各項元件運行狀態進行檢測與分析。結合實時監測技術，工作人員能夠完成遠程監控所有的運行設備，并在其發生任何狀況時進行及時有效的遏制措施，保證整個系統的穩定運行，協助維護人員的工作有序進行。

7 結束語

變電站繼電保護情況的好壞，直接影響社會正常運行和國家經濟發展情況。這就需要維護工作人員在日常工作過程中，強化對于繼電保護裝置的維護以及管理工作，通過加強二次回路巡檢、采取抗干擾措施及完善繼電保護管控體系，從而在實現繼電保護裝置的安全運行的狀態之下保障電力系統運行的質量。

參考文獻

[1] 楊泳星.變電站繼電保護常見故障與對策分析[J].通信電源技術，2020，37（6）：273-274.

[2] 山瑞娜，姚瑾.分析變電站檢修繼電保護設備常見問題分析及處理對策[J].電子測試，2018（15）：102-103.