變電所繼電保護裝置故障診斷及處理對策

楊興海 王勇

摘要：隨著社會經濟水平及人們生活質量的提升，對電力的依存度越來越高，電力系統的安全、穩定受到廣泛的關注，這就對繼電保護裝置動作的準確性、可靠性提出了越來越高的要求，本文結合工作案例對繼電保護裝置進行故障診斷與分析，重點探討了變電所繼電保護裝置現場故障診斷及處理等相關問題，以期供有關業界同仁參考。

關鍵詞：變電所運行;繼電保護;故障;處理對策

1導言

當電力設備發生故障時，正確判斷故障類型、位置，及時采取有效的處理措施，能夠降低故障造成的負面影響，減少供電方與受電方的損失。因此分析繼電保護裝置故障原因與現場處理措施、對提高供配電系統安全性、可靠性，經濟性有著重要的意義。

2繼電保護裝置的功能

2.1必須具有正確感知被保護元件運行狀況的能力，分析其是否處于正常、異常、故障三種狀態。當用電設備或線路出現故障，如：相間短路、接地短路、過負荷、低電壓、過電壓等問題時，繼電保護裝置立即跳開特定斷路器或發出告警信號，縮小影響范圍或提示值班人員及時處理，降低經濟損失、杜絕人員傷害。

2.2應有事故記憶、存儲、人機交互顯示功能，為分析事故起因、查找故障地點、消除故障或隱患提供智能支持。

2.3應具有“自檢”及“遙信（YX）、遙測（YC）、遙控（YK）”功能，“自檢”即是裝置本身具有自我診斷功能，能夠對硬件和軟件部分的運行狀況進行檢測，發現異常立即報警;“搖信”即是上傳電氣設備內部監控信號、斷路器的位置信號等;“遙測”即是電壓、電流、周波等模擬量的采集;“遙控”即是控制斷路器的分、合、變壓器調壓分接頭的調整等。

可實現遠程后臺集中監控，提高工作效率，是現代變電智能化自動化的體現。

3常見故障分析及處理案例

3.1電磁兼容性問題

國際電工委員會（IEC）的定義，電磁兼容即是指設備在其電磁環境中能不受干擾的的工作，且自身發出的電磁能量也不能干擾其它設備的正常運行。

現代供電系統電氣電子設備繁多，電磁環境復雜，由此引起保護裝置誤動的現象時有發生，如何避免保護裝置受到內外部脈沖、瞬變電磁干擾問題日漸突出。

3.1.1繼電保護裝置常見干擾源

3.1.1.1內部過電壓

高壓斷路器合分閘操作時因截流效應、重合閘等引起電弧的熄燃過程，易引起各種高頻電流電壓脈沖，脈沖信號通過電流電壓互感器耦合到繼電保護裝置。

案例：某變電所新建一條長1500米的電纜線路、利舊選用一臺退役的晶體管電流保護裝置，斷路器合閘操作時裝置常啟動引起速斷跳閘，現場檢查饋出電纜并無絕緣問題，裝置定值與檢驗均正常，聯系生產廠家了解到此類產品在其它變電所也多次發生此種故障，后更換一臺抗干擾性能良好的微機保護裝置后此問題再無發生。

3.1.1.2外部過電壓

變電所防雷裝置或架空線路遭到雷擊，雷電流進入變電站接地網中，引起接地網電位暫態升高同時在周圍空間產生強大的暫態磁場，經電流電壓互感器等耦合到繼電保護裝置中。

案例：某變電所一段時間在雷雨天氣經常發生絕緣監察裝置誤報單相接地故障，檢查絕緣監察裝置未見異常，電壓互感器特性曲線均合格，后來偶然發現變電所等電位接地網主干線扁鋼在一次改擴建施工中被施工方斷開，未及時恢復，多處主接地極銹蝕嚴重，檢測接地電阻雖然合格但與以前數據相比有較大提升，后對接地系統進行了修復并在絕緣監察信號回路增加0.2秒的延時，單相接地信號誤報率大幅下降。

3.1.1.3高頻電磁波

無線通信產品的使用尤其是檢修現場大量使用的對講機等高頻電磁設備，由于其頻率高、發射功率強，與其接近時二次弱電設備如保護裝置等就易受干擾。

案例：某變電所值班員手持新配備的對講機在巡視設備時無意間接近了保護屏上的一臺使用多年的低頻減載裝置，裝置馬上顯示運行異常，遠離后裝置又自動恢復正常，保護裝置雖然沒有誤動引起跳閘事故，但隱患明顯存在。

3.1.1.4靜電

靜電一般是由于不同物質的摩擦等原因導致正負電荷積累而產生高壓，雖然放電能量小但由于時間超短，瞬間能量仍可大到干擾保護裝置正常運行甚至損壞設備，靜電干擾一般歸于脈沖干擾，強度由脈沖能量和脈沖寬度決定。

案例：某變電所XX線路新裝微機保護裝置，運行兩年內燒毀兩塊電路板，兩次被迫停用故障裝置，開始懷疑質量有問題，廠家技術人員到場重新更換電路板后，經仔細檢查發現裝置外殼經插件接地線虛接，接地線處理完畢后目前又運行兩年未發生電路板燒毀事故，此問題被廠家技術人員認為是典型的靜電事故。

3.1.1.5其它雜散干擾

保護裝置的直流電源噪聲、繼電器開斷時的瞬變過電壓、設計有缺陷的印刷電路板發出的輻射噪聲等也是重要的干擾源。

3.1.2防治電磁干擾的措施

通常在硬件、軟件上采取技術措施抑制干擾，提升可靠度，常規手段一般有三種，即控制干擾源、阻斷干擾通道、降低裝置的噪聲敏感度。主要技術措施簡要分析如下：

3.1.2.1隔離，即將保護裝置與外界相連的信號線、電源線經過隔離后再進入裝置內部。

3.1.2.2阻隔屏蔽來自外部電磁場的輻射干擾。

3.1.2.3接地，信號接地是把裝置內部的理論等電位點用低阻導線連接，為內部電路提供基準等電位點;功率接地是將電源回路串入的、低通模擬濾波回路耦合進的干擾信號濾除;屏蔽接地是將裝置外殼及電流、電壓變換器屏蔽層接地;安全接地是為確保人身安全和靜電放電通道將裝置外殼接地。

3.1.2.4程序異常復位即所謂“看門狗”技術，是指應用獨立于中央處理器（CPU）的定時中斷監視程序運行，就是設置定時器的整定時間略大于程序運行周期，并在程序周期性執行中對定時器時間刷新操作。

3.1.2.5出口編碼校核，為防治程序失控導致非法輸出，造成斷路器誤跳閘，需要對保護出口的操作進行校核，即用軟件編碼經硬件解碼后才能啟動出口驅動電路。

3.1.2.6軟硬件冗余措施，為降低或杜絕外部干擾或其它因素的負面影響，在軟硬件上采取冗余技術，硬件方面采用靜態冗余、動態冗余以及混合冗余等，軟件方面在冗余的保護之間又可采用不同的算法構成原理冗余。

3.2保護定值問題

3.2.1人為因素的影響，主要指人工計算時等值電路、算法運用等有瑕疵，造成定值不夠準確，導致保護系統指令存在問題，致使保護裝置誤動。

3.2.2電網運行方式影響，運行方式發生較大改變，定值未及時更改，導致保護裝置的靈敏度下降，在電網發生故障時會造成本級保護拒動，上級保護誤動，擴大了停電范圍。

3.3 電流互感器問題

3.3.1差動保護的工作原理是反應首尾CT的電流差值，故不僅要求10%誤差曲線不能偏離額定值，而且要求10%誤差曲線應該有嚴格的一致性，不同廠家生產的電流互感器不能用于同一套差動保護回路中。

3.3.2高壓電流互感器常有不同準確度的兩個鐵芯和兩個繞組，分別接測量儀表和保護用繼電器，電氣測量對精度要求較高、在一次側短路時對儀表沖擊要小，為限制二次側短路電流增長倍數鐵芯應易于飽和;繼電保護對正常運行時精度要求不高，但一次側短路時鐵芯不應飽和，使二次電流能與一次電流成比例增長，以適應保護靈敏度的要求。注意兩組接線端子不能接錯。

3.4插件絕緣問題

在繼電保護系統中，設備布線復雜緊密，具有較高的集成度，當系統長時間運行，插件接線位置由于靜電的作用會逐漸積聚大量的塵埃，從而出現焊點通路問題，造成設備故障。

4結束語

對繼電保護裝置故障或誤動作的原因進行分析并提出處理對策，是一項非常復雜的技術問題，本文沒有糾結于繁文縟節的理論分析，而是結合作者多年的現場工作經驗，從電磁兼容理論、保護原理切入，主要面向現場解決實際問題，為類似故障問題的處理提供參考。但無論從哪種故障都可以看出，堅持系統的現場維護與定期檢驗才是技術人員發現問題、解決問題的基礎，才能為供電系統的安全性、可靠性提供堅實的保障。

參考文獻

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