電力系統(tǒng)繼電保護常見故障與對策分析

苗雨

國網(wǎng)山東省電力公司平原縣供電公司， 山東德州 ?253100

摘要：近年來，我國的電力工程建設(shè)的發(fā)展迅速，繼電保護是電力系統(tǒng)的重要組成部分，繼電保護系統(tǒng)在運行中發(fā)生故障，會給電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行造成影響。因此，生產(chǎn)運行管理中可以通過對典型的、常見的繼電保護故障進行分析探討，舉一反三，并采取有效的處理對策和預(yù)防措施，提升電力系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)繼電保護;常見故障;對策分析

引言

自我國提出智能電網(wǎng)建設(shè)指導(dǎo)意見后，智能電網(wǎng)獲得了高速發(fā)展，各種新技術(shù)、新設(shè)備如雨后春筍般出現(xiàn)，應(yīng)用于智能電網(wǎng)領(lǐng)域。繼電保護技術(shù)在國家電網(wǎng)結(jié)構(gòu)建設(shè)和功能優(yōu)化等方面發(fā)揮著重要作用，逐漸復(fù)雜的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)對繼電保護技術(shù)提出了更高的要求和挑戰(zhàn)，新型計算機技術(shù)、傳感器技術(shù)、光纖通信技術(shù)等的應(yīng)用給繼電保護發(fā)展注入了新鮮血液，使其具有廣闊的發(fā)展空間，為了更好的服務(wù)我國智能電網(wǎng)的建設(shè)，加強繼電保護技術(shù)研究工作具有十分重要的意義。

1電力系統(tǒng)繼電保護的概念與作用

1.1 繼電保護的基本內(nèi)涵

繼電保護包含繼電保護技術(shù)和繼電保護自動裝置。該項技術(shù)是一個完整的體系，它主要由電力系統(tǒng)故障分析、繼電保護原理及實現(xiàn)、繼電保護配置設(shè)計、繼電保護運行及維護等技術(shù)構(gòu)成;繼電保護裝置是有效發(fā)揮繼電保護功能的關(guān)鍵一環(huán)，在電力系統(tǒng)運行設(shè)備產(chǎn)生異常或者出現(xiàn)故障時，能快速地分析故障的情況，及時有選擇性地動作，進而快速切除故障。

1.2 繼電保護所發(fā)揮的作用

繼電保護在電力系統(tǒng)發(fā)生內(nèi)部故障或不正常運行狀態(tài)時，能夠智能識別電力系統(tǒng)本身的故障或危及安全運行的事件，根據(jù)故障的性質(zhì)，在保護裝置可能實現(xiàn)的最短時間和最小范圍內(nèi)，將運行的故障設(shè)備從系統(tǒng)中切除，或及時發(fā)出報警信號。具體而言，主要功能包括：（1）監(jiān)控電力系統(tǒng)中設(shè)備的運行，當被保護的設(shè)備發(fā)生故障時，相應(yīng)的繼電保護裝置迅速精確地給故障元件相關(guān)的斷路器設(shè)備發(fā)出跳閘指令，讓故障設(shè)備第一時間從電力系統(tǒng)中切除，將事故影響范圍降到最小，降低對電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定供電的影響。（2）科學智能傳達電氣設(shè)備各種不正常運行狀態(tài)，并根據(jù)不正常運行狀態(tài)和設(shè)備運維條件的迥異而發(fā)出相應(yīng)的指令，警醒值班工作人員及時高效地采取相應(yīng)的措施，或可由自動裝置自動進行相關(guān)的跳閘及控制。（3）實現(xiàn)對電力系統(tǒng)設(shè)備的自動化控制和遠程操作，以及對工業(yè)生產(chǎn)的自動控制。

2繼電保護面臨的機遇和挑戰(zhàn)

在我國大力支持智能電網(wǎng)建設(shè)的形勢下，繼電保護作為電網(wǎng)系統(tǒng)不可或缺的一部分，將面臨著嚴峻的挑戰(zhàn)和廣袤的機遇。智能電網(wǎng)建設(shè)中，繼電保護面臨大量的挑戰(zhàn)，如大電網(wǎng)、遠距離、交直流混合、超高壓電網(wǎng)、特高壓電網(wǎng)等互聯(lián)是其必經(jīng)之路，這對繼電保護裝置的可靠性、安全性和兼容性提出了更高的要求;電網(wǎng)建設(shè)中使用大量的電力電子設(shè)備，它們使電網(wǎng)電流分布特征發(fā)生了無法預(yù)料的變化;繼電保護系統(tǒng)需要與電網(wǎng)控制策略相配合、協(xié)調(diào)等。與此同時，也給繼電保護帶來了機遇，智能電網(wǎng)的快速發(fā)展為繼電保護的研究提供了用武之地，促進構(gòu)建電網(wǎng)實施動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，縮短數(shù)據(jù)更新間隔，也促進了實時、可靠的信息通信技術(shù)的發(fā)展，同時還帶動了局放監(jiān)測、雷電監(jiān)測、覆冰監(jiān)測等多種系統(tǒng)和領(lǐng)域的發(fā)展。

3配電自動化與繼電保護在配電網(wǎng)故障處理中的應(yīng)用

從前述分析可知，配電自動化與繼電保護能夠?qū)⑴潆娋W(wǎng)中的故障進行高效率和高質(zhì)量的處理，因此在具體的工作中應(yīng)該對配電自動化與繼電保護在故障處理中的具體功用進行簡要的闡述。當配電系統(tǒng)中存在故障和異常情況時，配電自動化與繼電保護系統(tǒng)將會自動找到出現(xiàn)故障和異常的區(qū)域并為管理人員提供詳細的信息，這樣相應(yīng)維修人員就可以針對報警信息進行針對性修復(fù)，從而有效確保配電系統(tǒng)運行的安全性和可靠性。一旦配電系統(tǒng)中發(fā)生某些安全故障時，配電自動化系統(tǒng)能夠及時準確找到故障點所在區(qū)域，同時對于該區(qū)域?qū)嵤┯行Ц綦x。在此基礎(chǔ)上，繼電保護裝置能夠使得故障電力設(shè)備快速脫離配電網(wǎng)，這樣就能夠有效確保電力設(shè)備安全性。但是受到故障位置差異的影響，配電自動化與繼電保護系統(tǒng)在故障處理時的方式有所差異，所以需要針對故障位置所在線路的具體類型來選擇對應(yīng)的處理方式。某電力企業(yè)建設(shè)有138條10kV配電線路，總體長度達到2257.45km。經(jīng)過該電力企業(yè)統(tǒng)計分析可知，2018年所有配電線路發(fā)生故障共723起，其中高故障率的線路達到了58條，這些線路年故障次數(shù)都在6次以上，跳閘的次數(shù)達到了636次，占到全年總跳閘的87.97%。一旦發(fā)生故障時站內(nèi)的斷路器就會自行跳閘，在檢測到開關(guān)失電壓失電流的情況下會將開關(guān)跳開，此時站內(nèi)對斷路器實施合閘，恢復(fù)開關(guān)和站內(nèi)斷路器之間的正常供電。在實施故障點定位隔離后再將開關(guān)合閘，對于非故障區(qū)域恢復(fù)供電。

4繼電保護的常見故障類型和應(yīng)對措施

4.1 電流互感器飽和引起的保護誤動

在最近若干年的電力生產(chǎn)中，出現(xiàn)過電流互感器在保護區(qū)外故障或大容量電動機啟動時，因流過電流互感器電流過大，造成電流互感器出現(xiàn)飽和，導(dǎo)致差動保護誤動作的事故。主要原因有：（1）電流互感器在設(shè)計選型上未選用容量足夠的保護級電流互感器。（2）在施工調(diào)試階段，電流互感器因安裝、調(diào)試等因素造成現(xiàn)場組別接線錯誤，導(dǎo)致差動保護選用計量級電流互感器。針對這一故障，應(yīng)采取如下對策。首先，在設(shè)備選型上應(yīng)進行電流互感器的核算，根據(jù)電力系統(tǒng)短路容量來合理選擇電流互感器的容量，滿足相關(guān)繼電保護裝置上下級整定配合和可靠性的要求。其次，在施工調(diào)試階段，應(yīng)認真核對圖紙與現(xiàn)場實際接線情況，根據(jù)廠家提供的電流互感器銘牌及伏安特性報告，確認CT組別，防止差動保護電流互感器組別選擇不當。最后，還可以通過實測差動保護電流互感器CT10%誤差曲線查找最大短路電流下的允許阻抗與實測的二次交流負載阻抗進行比較，校核電流互感器在可能出現(xiàn)的最大穿越電流作用下，電流互感器是否會飽和以及差動保護是否會誤動作。

4.2 CT、PT接地問題引起保護誤動及拒動

所有互感器的二次繞組回路都必須有且只能有一點接地。現(xiàn)場由于等電位地網(wǎng)及二次回路接地不規(guī)范，二次電氣設(shè)備繁多且二次回路接線復(fù)雜，再加上電纜絕緣老化以及人為接線錯誤等因素，導(dǎo)致二次回路經(jīng)常出現(xiàn)多點接地的安全隱患，在外部嚴重干擾情況下，出現(xiàn)繼電保護裝置誤動作或拒動的安全事故。如當PT二次回路出現(xiàn)多點接地，在一次系統(tǒng)出現(xiàn)接地故障的時候，因故障點電位及變壓器中性點電流的影響，造成保護裝置采樣到的二次電壓與實際故障相電壓不一致，對保護裝置的動作行為產(chǎn)生影響，出現(xiàn)保護拒動或者誤動的風險;當CT二次回路出現(xiàn)多點接地，當一次系統(tǒng)出現(xiàn)接地故障的時候，因二次電流回路存在分流，導(dǎo)致保護裝置采樣到的電流出現(xiàn)一定的偏差，對保護裝置的動作行為產(chǎn)生影響，出現(xiàn)保護拒動或者誤動的風險。為了提高繼電保護的可靠性，現(xiàn)場應(yīng)加強對二次回路的檢查，嚴格按照相關(guān)的檢驗規(guī)程、規(guī)范進行檢驗，嚴禁出現(xiàn)少項、漏項的情況。同時，現(xiàn)場可通過二次回路的絕緣檢查，來排查CT、PT二次回路是否存在多點接地的安全隱患。

4.3分段處理措施

在進行電力系統(tǒng)繼電保護故障的清除處理時，還可以采用分段處理的方式進行故障處理。在進行繼電保護故障的處理時，可以將相關(guān)的設(shè)備運行系統(tǒng)劃分為兩個或兩個以上的組成部分，然后按照一定的順序展開相應(yīng)的故障處理。以回路故障處理為例。當繼電保護系統(tǒng)的回路運行出現(xiàn)故障時，可以將系統(tǒng)回路人為的劃分為某幾個檢測段，然后依次對各檢測段的回路進行拆除，如果某一檢測段的回路拆除后，繼電保護系統(tǒng)能夠恢復(fù)正常運行，那么就可以判定回路故障就出現(xiàn)在該檢測段，則不需要對后續(xù)檢測段的回路進行拆除，大大節(jié)省了時間和人力，提高了故障檢測的效率。在進行繼電保護系統(tǒng)故障的分段處理時，可以將定期檢查與不定期檢查的檢測方式進行有效結(jié)合，在日常的工作中，有意識、有目的、有計劃的加強對繼電保護系統(tǒng)的故障檢測，做好事前預(yù)防工作，防范于未然。

結(jié)語

總而言之，隨著我國社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，電力需求量逐漸擴大，智能電網(wǎng)建設(shè)對我國經(jīng)濟發(fā)展具有重要的意義，而繼電保護技術(shù)是智能電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行的排頭兵，是電網(wǎng)向智能化、數(shù)字化發(fā)展的基礎(chǔ)。因此，電力工作人員一定要認識到繼電保護的重要性，加強繼電保護技術(shù)的研究工作，為智能電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行提供基礎(chǔ)保障，促進智能電網(wǎng)健康可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻

[1]李偉，任志強.智能電網(wǎng)繼電保護技術(shù)及其應(yīng)用探究[J].電氣時代，2018（12）：47-48.

[2]樊曉春，何浩.智能電網(wǎng)背景下繼電保護的關(guān)鍵問題及對策[J].電子技術(shù)與軟件工程，2019（15）：212-213.

[3]易妍，張靜.智能電網(wǎng)繼電保護技術(shù)分析[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2020（12）：52-53.

[4]王艷輝.智能電網(wǎng)繼電保護技術(shù)的分析[J].科學技術(shù)創(chuàng)新，2019（36）：195-196.