電力系統繼電保護的故障分析及處理方法探討

蘇恒山

[摘? ? 要]繼電保護裝置是當前電力系統保障自身安全運作的重要基礎，更是防止在供電期間發生大范圍停電事故的關鍵技術措施。伴隨當代城市的建設改造步伐的逐漸增快，國內電力系統也實施了大規模的改建更新，通過技術改造來促使城市能夠做到穩定、安全的供電。繼電保護裝置作為電力系統中的關鍵構成要素，若是出現故障，將會導致電力系統無法正常運作，因此，需要加強此方面故障問題的分析與制定有效的解決方案。

[關鍵詞]電力系統;繼電保護;故障分析;處理方法

[中圖分類號]TM77 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2021）09–00–02

[Abstract]The relay protection device is an important foundation for the current power system to ensure its own safe operation， and it is also a key technical measure to prevent large-scale power outages during the power supply period. With the gradual increase in the pace of construction and transformation of contemporary cities， the domestic power system has also implemented large-scale reconstruction and renewal， focusing on technological transformation to promote stable and safe power supply in the city. As a key component of the power system， the relay protection device will cause the power system to fail to operate normally if it fails. Therefore， it is necessary to strengthen the analysis of the failure problem in this regard and formulate an effective solution.

[Keywords]power system; relay protection; fault analysis; processing method

就當前發展狀況來看，尋求有效方法來處理電力系統繼電保護故障，對于整個電力行業而言是十分關鍵的一項任務。盡管繼電保護在電力系統之中具有較高的應用地位，不過在面臨一些無法避免的因素出現時，其就會產生故障，并且這些故障的出現會導致電力系統的穩定運行受到較大影響，因此積極、有效地針對故障問題展開分析探究并及時解決具有較為重大的現實意義。

1 繼電保護的作用及其基本要求

1.1 繼電保護的作用

繼電保護可以確保電力系統維持安全、平穩的運行狀態，從而為人們提供更加穩定的電能。在電力系統的運行期間發生故障或是問題時，繼電保護裝置便會自動運轉，而且在無需將電力設備停機的狀況下，及時把出現故障的區域從電力系統中隔離開，或是向工作人員發送警示信息，讓工作人員能夠立即采取措施，以此確保電力系統之中受到保護的區域不會繼續損壞而且能夠維持對外供電的持續性，此種保護方式被稱作繼電保護。

1.2 繼電保護的基本要求

1.2.1 選擇性

選擇性是指對于故障問題的排查分析功能，要能夠正確判斷出存在故障的區域與處于正常狀態的區域。

1.2.2 可靠性

電力系統能夠在其保護作用下持續、穩定運轉。在出現故障之時，繼電保護一定要能產生對應的保護動作，而在無需進行動作的情況下，要求繼電保護裝置能夠保持穩定，不會誤動。

1.2.3 高速性

高速性是在電力系統出現故障時，繼電保護能夠立即作出反應，把故障部位斷開，確保電力系統的運轉不受影響，從而讓電力系統在不停止電能供應的基礎上，盡量把因為故障而引起的系統停止運作的時間縮短，從而減少由于故障而產生的經濟損失。

1.2.4 靈敏性

要求電力系統在保護范圍內出現故障問題時，繼電保護可以按照故障的變動狀況來靈活、有效、快速地采取應對措施。

2 常見的故障分析

2.1 繼電保護裝置的質量

繼電保護裝置自身的質量優劣將直接決定著保護作用維持的時間長度，并且對設備運作期間的穩定程度也存在一定影響。繼電保護裝置的質量對于電力系統而言十分關鍵，若是質量不達標，那么便無法有效保障電力系統的安全運行，甚至有可能使得電力系統的安全性能有所下降，使得當地的生產作業與居民的日常生活都會受到較大影響。所以，繼電保護設備的質量十分關鍵，電力公司與有關管理人員應當對其進行嚴格檢測，保證其不存在質量缺陷問題。

2.2 運行故障

運行故障在繼電保護之中屬于較為常見的一種問題，而且其帶來的危害程度也是各種故障中最為嚴重的。比如，在電力系統運行期間，溫度的異常提高可能使得繼電設備失靈，主要表現為以下方面：在目前的繼電保護之中，二次電壓回路比較容易發生故障，同時也是相對較為薄弱的區域，所以，電壓互感器與繼電保護故障之間存在一定聯系。

2.3 開關選擇不當

開關的選擇是十分重要的一環，目前在許多高負荷部位區域都有修建開關站，所采取的供電方式是變電所-開關站-變壓器，對于尚未將繼電保護改造成自動化形式的開關站而言，應當盡量選取負荷開關來充當保護開關。

2.4 電流互感飽和故障

電流互感器保護會對繼電保護造成十分強的影響作用。伴隨輸電系統裝置終端負荷的持續擴容，若是出現短路問題，那么就會面臨短路電流較大的情況。若是系統在接近終端裝置的區域出現短路，那么電流甚至可能會高達電流互感器額定電流的百倍不止。對于常態短路問題，較為嚴重的電流互感器誤差是伴隨一次短路電流的倍數增長而慢慢變高的，在電流速斷保護靈敏性下降時，便有可能使得保護設備動作受到阻礙。當線路出現短路問題時，因為電流互感器電流處于飽和狀態，并且再次感應的二次電流較小或是接近于零值，也會使得定時限過流保護設備無法達到動作定值而發生拒動。在變電站發生過流保護拒動問題時，會致使發生母差保護動作，便可能會使得供電系統發生全面斷電的現象。

2.5 干擾絕緣因素

電力絕緣因素會對電力系統的繼電保護設備帶來極大影響。當在正常狀況下，繼電保護設備的外部會附著一層絕緣皮，不過在經歷長時間的使用之后便會使得絕緣皮逐漸掉落，如此一來當處于惡劣天氣環境時繼電保護設備的安全便無法獲得有效保障，因此，需要定期對其線路加以檢查，保證線路外層絕緣皮的完好，降低設備發生問題的概率。一般而言，繼電保護設備若是未和抗干擾電容相連，就會使得阻抗過低、周邊磁場太大，從而帶來一些不良影響。

3 繼電保護故障處理措施

3.1 替換處理措施

此種措施為當前電力系統之中對繼電保護故障問題進行解決時所運用頻次較高的方法。主要原理是通過利用能夠正常運作的零部件來替換設備之中有可能存在異常的零部件，基于此種方式來判定零部件的質量情況，從而有效縮小引起故障的零部件的排查范圍。如果發生了微機保護故障或內部單元繼電器出現異常，這時，維修技術人員可把正處于檢修狀態下或備用間隔的設備插件，和有可能存在異常的插件加以調換，如果在調換之后，設備恢復了正常運行，那么即代表被調換的插件為引起故障問題的源頭，如果在調換以后故障依舊存在，那么就需要繼續調換其他部位的元件，以此來進行故障的排查，直到確定相應的故障元件。

3.2 分段處理法

所謂的分段處理法也就是對繼電保護設備實行合理分類，按照所采取的分類次序來采取相應的處理措施。在對高頻保護的收發信機開展檢查工作時，便可以對通道裝置與收發信機實行合理劃分，通道會在斷開以后與負載接通，然后再經過通道和電平間具有的差值，從而準確判斷存在故障的具體設備。當高頻保護收發機發生故障之時，此時無法正常收發信號，那么就會導致其他各處通道裝置與附近的收發機的正常運作受到影響，面對此種問題，可采取分段處理的方式來加以解決。先把通道全部斷開，然后接通75Ω的負載，再使用電平表來對自發自收的狀況是否存在異常來實行判定，并且對于能夠正常使用電能的負荷端加以檢查，如此便可較為快速、便利地排查出故障的對應位置。

3.3 參照法

基于對異常與正常裝置的技術參數加以對比，分析比照其中的差異點，進而察覺到異常設備發生故障的具體位置，此種方式即為參照法。能夠用于查驗接線是否存在問題，以及在進行定值檢驗工作中，得知測試值和預設值差距較大但又無法確定原因等情況。若是在對裝置進行調整或是對回路加以二次改造之后，接線依然無法正常應用，此時便需參照同類型設備的相關參數。在查驗繼電器定值之時，若是發覺某一繼電器的測量值和整定值之間存在較大差距，此時尚不可斷言該繼電器特性較差或是對繼電器中的刻度值加以調整。通常碰到此種現象，應當是使用同一個表計來測驗其他存在同類型回路的相同型號的繼電器，而且要加以對比分析。

3.4 短接法

此種方法通常運用在檢查存在于電流回/開路、電磁鎖失靈、無法切換繼電器等轉換開關接點的故障方面，也就是用來判定短接線范圍以內或是其他部位是否產生故障的一類措施。具體的實施步驟為，將短接線與回路中某一段或是某部分進行短接，以此來實現將故障排查區域有效縮小。不管是采取替換法、參照法又或是短接法，均是解決不能被記錄分析的故障所較常使用的方式。另外，電力系統內的繼電保護裝置也會偶爾發生能夠被記錄分析的故障，此類故障由于能夠被元配件記錄下故障的具體發生位置，也就無需采取上述方式來進行排查處理。

3.5 逐項拆除法

該種方法比較適合運用在多個回路并聯為一體的狀況，即直流接地回路、交流電源熔絲等故障。運用此種方式只用把并聯成一體的二次回路逐一分離，接著再把它依次放回，若是放回期間存在故障，即表明故障就在此段回路之中。然后再運用相同的措施在此回路中使用更小的分支路加以檢查，一直到發現故障的具體位置。

若是將此方法運用于直流接地故障之中，便可利用拉路法，同時按照負荷的重要程度，分別短時間內將直流屏提供直流負荷的各條回路斷開，而且要控制斷開時長不可大于3s，在將某條回路斷開之后，此時故障消失，那么就代表故障處于此回路內，要繼續使用拉路法，來找到故障存在的支路。然后把接地支路中的電源端端子一一拆除，一直到找到故障點位置。若是把此方法運用在電壓互感器二次熔絲熔斷方面，由于短路故障存在于回路內或是二次交流電壓互串，便能自電壓互感器二次短路相的總引出部位把端子拆開，使得故障清除。其后再依次恢復，一直到故障出現，接著逐一檢查各條分支路。若是發生的故障為繼電保護設備保護熔絲熔斷或是電源空氣開關無法閉合，則可先把每一個插件全部移除，然后再逐一放回檢查。在進行故障排查之時，需要全面、細致地分析了解熔絲熔斷的具體范圍，再基于熔絲的變化情況來使故障產生范圍得以縮小。

4 結束語

最近幾年，我國繼電保護技術實力大幅增強，這對于繼電保護設備的故障問題分析研究與解決工作提供了有力的技術支持，并且也為繼電保護動作的智能、仿真分析打下了堅實的基礎，有益于提升電力系統運行的安全性，能夠穩定、持續地提供電能，而且也對實現繼電保護設備管理工作的自動化程度的加深有著較大幫助。

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