電力系統電氣二次回路的常見故障及防范

楊麗萍

國網延安供電公司 陜西 延安 716000

引言

繼電保護是供電網絡中的關鍵部件之一。如果出現故障，不僅會損壞用電設備，還會在很大程度上還將阻礙電力系統的正常運行，給供電企業帶來沉重的經濟損失。所以，對二次回路上的典型故障和繼電保護裝置進行了深度分析和探索，并選擇適當的處理方法。只有對繼電保護二次回路中潛在的隱患進行排查與預防，以確保電力設備的安全。然而，由于外界環境對電網運行提出了嚴格的要求，無形中增加了二次回路隱患的排查難度，繼電保護也沒有辦法發揮出自身的作用。

1 電氣二次回路概述

電力系統在日常運行中，電氣二次回路扮演著十分關鍵的角色，能夠較好地維護系統自身的運行安全。根據電源二次回路具備的使用功能，我們將其分為信號、測量以及保護等不同的類型。系統運行中，有關人員應及時檢查和修復二次回路上的故障，結合運行特點和工作原理來分析潛在的故障原因，并采取相應措施預防故障，提高二次回路整體的運營效率，將故障發生率下降至最低[1]。二次回路上的故障常可能破壞電力生產的運行。如某變電所中的二次回路接線出現錯誤，當變壓器的負荷大或是出現穿越性相間短路，引起誤跳閘。如果保護接線出現錯誤，一旦系統遇到故障，該跳閘的不跳閘，那些不該跳閘的卻意外跳了閘，從而損壞設備，導致整個電力系統瀕臨瓦解。如果測量回路真的出現問題，少收或是多收用戶電費，也無法判斷電能質量究竟合格與否。所以，盡管二次回路并不是主體，但在確保電力安全的基礎上，為用戶提供優質的電能等擔任著關鍵的作用。

2 電力系統電氣二次回路常見故障及原因分析

2.1 二級短路故障

在電壓互感器中，二次短路是一種較為普遍的電路故障。該故障的發生將導致許多問題，如保險絲直接損壞和保護裝置斷開。在二次回路運行中，時常會碰到電纜芯線故障，如斷線、接觸不良，這就會影響保護裝置的運行。如果電壓回路中途被斷開，則表示難以發出故障提示信號，這就加大了故障排除的困難。

2.2 側開路故障中學

在電流互感器，二次側開關是一種典型的二次電路故障，困難導致許多接地問題。一般，若是在二次回路上出現了二次側開路故障，此時檢測電路上的儀表值也將返回到0，儀表指示陷入異常，有時甚至不顯示。這是由于，接觸不良導致了電路板開路。倘若電路儀表無法正常的顯示，電流互感器發出了一種振動和不均勻的噪音，或有較為嚴重的煙霧、發熱，則可能導致安全事故。

2.3 繼電保護故障分析

針對斷路器，倘若控制電源陷入故障且無法操作。通常，這意味著繼電器沒有辦法控制電源。這種情況下，自動控制系統也將立即發出一種故障信號。另外，造成斷路器故障可能有多個不同的原因，如電源開關誤觸、電源線接觸不良或是回路跳閘。因此，斷路器難以在最快時間里發出控制回路已經斷開的信號，也難以閉合或是跳閘。除上述外，如果保險絲意外地燒斷，合閘機械同樣也會出現故障，其閉合功能將受到嚴重的影響。

3 電氣二次回路的故障分析方法

3.1 電位測定法

電力系統內分布著很多類型不一的電子元件，需要花費很長的時間和精力逐一進行檢查。為了緩解這一問題，需要選擇其他措施來查找其中的故障電子元件。借助輔助設備來測量二次回路上各部分的具體點位。一旦碰到異常情況，表明該部件中的電子部件已有異常。

3.2 替代法

通常，在電氣二次回路已出現電子元件故障的情況下，大多需選擇替換法。電力系統在行業中的推廣，使各大廠家對電子元器件以及設備的需求也得到了逐步增加。然而，就電子元器件而言，其故障排除工作通常都是比較煩瑣的。所以，應以另一種方式進行處理。及時拆解并排除經常性導致故障的部分電子部件，找到故障的具體位置后，還需選擇型號或是性能一致的部件加以更換。然而，該種替換方法的關鍵在于排查電子元器件，這項工作的耗時有些長。

4 故障處理措施

4.1 電壓互感器二次回路及其處理

根據微機繼電保護的運行原理，在二次回路真正已經遇到了斷線故障信號后，其斷線閉鎖保護程序此時也會馬上啟動，這么做的目的是為了防止保護裝置被迫地陷入誤動，以確保電網的科學性。同時，當互感器二次回路設置斷開保護時，應滿足下列兩個相關要求：第一，在二次回路檢測出斷開故障（包括一、二相和三相斷開）時，應相應開啟閉鎖保護，防止出現保護誤操作。第二，一次系統在發生短路故障的情況下不允有閉鎖誤動的行為，防止陷入誤閉鎖狀態。根據電壓互感器二次回路斷開閉鎖保護及其采取的響應措施，在二次回路斷線并發出了指示信息后，各保護裝置也應做出以下保護響應。

4.1.1 主保護[2]。當二次回路斷線并進入閉鎖保護時，先要開啟它的主保護功能，陸續退出先導零序方向以及縱聯距離保護。第二，保留工頻變化量距離保護。不過，其制動電壓需要適當地予以增加，使其能夠和電壓互感器設定的二次額定電壓基本一致。利用該主保護功能，可以避免其他各種誤操作保護問題，確保電網在正向近故障的情況下仍發揮出自身的安全保護功能。這其中，保留工頻變化量距離保護，僅需增加它的制動電壓，不僅可以避免斷線情況下的誤動保護，同時還可以確保線路在短路情況下的正常工作，對電網電路提供有力的保護。

4.1.2 后備保護。除前述提及的主保護外，在檢測到斷線信號后，距離、短延時零序電流保護隨即也會退出保護。只不過，不論帶方向還是不帶方向的和長延時零序電流保護，它們均會陷入保護狀態，僅僅消除了方向控制的某種特性。

4.1.3 重合閘。如果二次回路出現了斷線，重合閘也會開始放電，也就是退出保護。一般情況下，重合閘保護投入運行時，裝置能夠保持以下狀態：當重合閘以一種綜重的形式得到投入運行，并進行同步或無電壓檢測時，應檢測合閘處的電壓大小。假設電壓值小于0.85V且延時時間為10s，則要將二次回路斷線故障及時地反饋出去，并對裝置做好閉鎖保護。

4.1.4 自動投入的保護。在電壓互感器二次回路出現了斷線故障后，相電流和零序過流保護也會隨即投入自動運行。這兩種保護模式的應用在很大程度上彌補了早期退出的部分保護。投入保護包括電流、時間整定，需結合實際情況在定單表中分別予以設置。從以上投入和退出保護對二次回路斷線故障做出的響應來看，當處于近故障狀態時，可利用工頻變化量距離和工頻變化量方向保護來講故障予以快速切斷，保證電網的運行安全。當出現遠程故障狀態時，只能依靠長延時零序以及電流過流保護才能及時地切斷故障。保護運行情況下，電流差動保護可作為全線保護速動的最可靠方式。

4.2 電流互感器二次回路及其處理

在電力系統運行中，如果電流互感器碰到二次回路問題，維修人員需要根據現場情況做出故障原因方面的全面調查，并確定是否對保護設備產生影響，然后對施工現場的情況進行詳細的梳理和總結，并移交給調度站。同時，還需要采取恰當的措施來降低二次回路上流過的電壓。在電流互感器碰到了嚴重的問題時，只有在負載轉移后才能徹底切斷電源，保證維修技術人員的健康和生命安全。檢修時，應按有關規定進行工作，用萬用表直接測量兩側ABC相和n相的直流電阻。維護人員需要根據國家頒布的相關規章制度，切實運用反事故措施，在一定程度上提高電力系統的運行質量。在對保護裝置二次回路進行校正的過程中，必須改變寄生回路的現狀，并采取合適的措施來取消其中的無用線路。

4.3 繼電、控制電路及其處理辦法

在處理繼電和控制電路中潛在的故障時，必須引入動態監測的方法，對電路上的故障信息進行實時監測，同時將故障信號傳輸到控制中心。例如，當一方的繼電和控制電路出現了接觸不良、異常觸電時，在監控過程中將斷線信號及時地傳輸至控制中心。該情況下，二次電路中很少會出現閉合、跳閘現象。另外，監控措施還涵蓋了監控熔斷器或是開關等所致的問題。該過程中，可以詳細觀察到合閘操作不規范的情況。綜合分析控制電路中存在的問題，避免再次接觸不良和誤接。電氣二次回路中，需要安裝與繼電器要求相符的保護功能，保護繼電器的電氣閉鎖，避免損壞斷路器的結構，降低斷路器的故障次數。在電氣二次回路上，還需要實時監測現有故障，但沒有發出報警信號的這種情況。處理故障時，還可選擇點檢測技術，確保二次電路結構的完整性。同時，第二電路結構能保持良好的運行狀態，避免繼電保護中再次出現開路故障。

5 繼電保護高山修護方法

在電力系統運行期間，應該對繼電保護二次回路進行必要的檢修和維護，以防止由于二次回路故障造成的電力系統故障，甚至是癱瘓。

5.1 負載方面

在實際運行中，繼電保護二次回路需要相應地控制電流互感器負荷。一般來說，在運行期間需要減少電流互感器流過的勵磁電流，以保證電路的安全運行。如果要降低繼電保護二次回路上的負載，應優先選擇弱電方式來對電流互感器進行控制，以減小電纜中的電阻[3]。除上述外，我們需要查驗電流互感器中的電流并做好繼電保護，評估它的工作性能和情況。

5.2 電流方面

對繼電保護而言，其差別保護很多時候與電流互感器密切掛鉤。在差動保護裝置安裝和建造時，我們必須注意這項工作。對電流互感器進行安裝時，相關人員也應做好這方面的科學選型。在不少條件下，D級電流互感器被認為是最普遍的差別保護。在安裝、工作甚至是使用期間，電流在穩態短路電流中也會逐步地升高，并接近于峰值。該情況下，相關人員應當要將二次負載整定值控制在一種合理的范圍內，避免再次遇到其他更惡劣的故障問題。

5.3 質量方面

對二次回路系統而言，其最大的特點在于全面性和多樣性。假設系統本身已有設備性能或是質量方面的問題，對二次回路的功能也會有很大影響。所以，對變壓器設備進行選購時，有必要考慮二次回路上選用的保護方式，保證可靠性。目前，中國電子設備市場上有多種電流互感器產品。若不能結合實際情況來選用恰當的電流互感器，則其作用很難發揮出來。如果電流偏大，又處于差動保護狀態，應考慮氣隙較小的電流互感器。與大氣隙電流互感器相比，小氣隙電流互感器的鐵芯剩磁可以延長電流互感器自身的飽和時間，優化差動保護裝置自身的性能。另外，小氣隙互感器，其勵磁電流相對也會較小，可以較好地控制失衡電流。

5.4 保護方面

二次回路的運行要有穩定的電流差動保護。該過程中，實操難度很大，傳統的差動保護有必要進行優化改造。差動保護有多種不同的形式，普遍的形式為比率差動保護，這也是差動保護使用最廣泛和普遍的形式。檢修二次回路時，該形式可以充分發揮作用，準確判斷二次回路維修中的故障問題。

6 結束語

根據以上研究，可以看出電氣二次回路的異常預防在電力設備中可以發揮很大的作用。為了保證電力設備能夠穩定、連續地生產和傳輸電能，必須保證多臺設備穩定運行，以便在電力設備出現異常情況時能夠快速進行應急響應，降低電力設備的故障率。