電力繼電保護調試與故障檢修

王皓君

（國網鹽城供電公司，江蘇 鹽城 224000）

電力繼電保護裝置是指在電網出現突發故障時，對電網中出現的線路故障進行預警，并能及時向維護部門報告故障所在的位置。這樣才能確保電網的穩定運行。由于繼電保護的運行與檢修工作比較復雜，所以采用新的維護與保護技術，對我國的電網安全運行具有重要的意義。同時，對繼電保護的調試技術和故障修復技術進行深入研究，對于保障電網的安全和穩定運行具有重要意義。

1 電力繼電保護的原理

1.1 繼電器

在電網中，設備、線路發生故障和短路等異常情形，對電網的安全運行造成了很大影響，如果安裝了繼電保護裝置，電力系統可以及時地向電網的管理者發出警報，或對電源開關下達脫扣指令以進行及時控制。電力繼電器是確保電力系統工作的基礎，其工作原理是通過對電氣設備的工作狀況作出判斷，從而作出相應的響應。電力系統的安全防護作用是通過及時、有效的措施來實現的。比如，當電力系統出現故障時，繼電保護設備能夠通過檢測到電氣的物理變化并執行相應的命令，從而達到對整個電氣系統的保護作用。

1.1.1 防護設備的功能

電力繼電器的功能包括3個方面：一是監控功能。在使用繼電器保護的電力設備出現故障時，該繼電器可以對故障設備進行絕緣，同時對離其最近的一個開關進行跳閘指令。保證故障設備與電源的正常斷開，使故障造成的損失降到最低，從而降低供電的安全性影響。二是反應作用。在設備運行異常時，繼電器會根據異常運行狀態，發出各種信號，提醒管理者及時采取緊急處理。保證供電系統盡快恢復到工作狀態。比如對繼電器進行調節，可以有效地切斷可能造成意外的電器；三是，實現功能。在電力工業中，繼電保護設備可以實現自動化、遠程運行等多種功能。

1.1.2 保護設備的一般要求

在實際使用中，繼電器通常有4個基本需求：一是選擇。對繼電器的選擇有很高的要求，要對有故障的設備進行保護和斷路。只有在電源系統故障或線路自身斷路器被拒絕的情況下，才可以由鄰近的裝置進行故障切除。所以，選擇性的需求主要是指繼電保護設備的協調原理，以確保在電網出現故障時，有選擇地進行故障處理，而不是有故障的部分仍然可以選擇電源。二是實現繼電器對速度的需求。其主要作用是實現對保護裝置進行快速切斷短路的功能，增強電網的安全性，減少對設備和線路的損害。三是對靈敏度的要求。在電力線路使用中，當發生金屬短路時，保護裝置必須具備很高的靈敏度，以找出故障所在。四是可靠性要求?？煽啃允侵冈谝欢ǖ谋Ｗo范圍之內，繼電器的指令是否可靠。比如，在電力系統的正常工作條件下，繼電器不會產生相應的反應，從而確保了指令的精確和可靠。由于電力設備不能在無繼電保護條件下正常工作，所以安全可靠是其最基本的要求。

1.1.3 保障設備的類型

電流大小、方向及有無電流主要在繼電器中起到保護電流的作用，繼電保護主要是根據系統電壓發生變化而進行工作。繼電器出現故障之后，主要是通過瓦斯保護的方式來對瓦斯造成的繼電器問題進行保護。保護裝置主要指的是因為電力設備而造成的短路故障，從而形成差動動作，這種保護方式被稱為差動保護。高頻保護主要指的是針對電力系統以及高壓電纜而進行的重要保護。一旦電網出現非對稱短路的問題，以及接地裝置出現故障之后，電網系統就會進行零序保護。所以，繼電器的類型多種多樣，作為相關的電力維護技術人員，必須掌握各種類型的繼電器維護技術。

1.2 繼電器的故障維修復雜度

繼電保護具有不同的類型，對繼電器故障進行維修非常復雜，所以要想查找到真正的故障問題，相關的技術人員需要進行相應的數據分析，這也就導致繼電器的故障維護非常困難。通過對繼電器維護工程進行信息化建設，能夠更好地利用大數據技術進行相關監測，這也就大大提高了對相關技術人員的要求，技術人員必須具備相應的數據處理能力及運算能力。當前，隨著科技的高速發展，繼電器保護維修所需要的技術也在不斷增加，針對各種不同類型的故障需要進行分類維修，提高維修的精確度非常重要。針對電力繼電器進行維護與維修，必須確保相關技術人員具有一定的技術與經驗，才能夠進行針對性維修處理，及時發現問題、解決問題。

2 電力繼電保護裝置的調試

對于數字化變電站而言，繼電保護裝置起到至關重要的作用，其保護功能是無法替代的。在設計與生產繼電保護裝置時，容易出現一些誤差，所以在繼電保護裝置進入施工現場之后，必須進行精密調試，才能開始運用。然而現場調試過程中，受到調試設備不足、調試環境差等多種因素的影響，容易出現調試不精準的問題。為了避免聯機在聯機調試過程中對鄰近裝置的影響，需要提前制定完善的調試程序或計劃，這樣才能避免故障影響周圍設備。

2.1 傳統的繼電器調試方法

傳統的繼電保護裝置調試是由測試裝置發出信號，再由特殊的數據采集裝置進行采集，再把這些信號轉化成被保護裝置所識別的信號。接下來，將變換的信號發送給合并裝置，然后由整個系統訪問該合并裝置。線路圖如圖1所示。

圖1 傳統調試的布線方式

傳統調試方法更易于為安全作業者所熟悉和掌握。另外，隨著我國電力系統的逐漸普及，我國電力系統的發展趨勢也越來越明顯。雖然傳統的變電站繼電保護比數字變電站的繼電保護更易于實現，但其缺點也很多。例如：幀丟失、代碼混亂和傳輸延時等問題；若以數字形式輸出，則不能進行閉環試驗。所以，由傳統的變電站向數字化變電站的轉變也是必然的。

2.2 全數字化繼電保護裝置的調試方案

全數字調試主要指的是：對繼電保護裝置進行全方位交互調試時，采用數字化的方法來進行調試，這樣能夠更好地切換通信數據，按照相關標準來接受相關的信息數據，從而更好地進行調試。具體調試方法如圖2所示。

圖2 全數字化調試配線方式

在進行全數字化調試時，系統會將電流、電壓等數字化信息輸出到系統里面，再通過保護系統識別電流、電壓等信息，并根據預定的操作需求向檢測儀器輸出相關數據，使系統能夠順利地完成智能化操作。通過利用數字化的調試方法，將檢測裝置與保護裝置、智能開關等有機地結合起來，使多個部分能夠進行互聯，這樣可以及時檢測變電站網絡。在今后的數字變電站試驗中，采用全數字化檢測方法是未來的主要發展趨勢。

3 繼電保護維修技術

3.1 跨級跳閘的處置

過快短路、漏電缺陷、過載速度過快和導線太細等都會引起過控制。不管是哪種情況，跨級跳閘都是由于設置和操作時間的不同而引起的。

3.2 控制回路的失效

二次跳閘是一種常見的繼電器故障。二次回路的精確定位是糾正錯誤的關鍵。在這種情形下，建議采用一種開關方式，例如在二次回路保護裝置的實際操作中，刪除次級循環，重裝遠程組件，發現問題的確切位置，排除故障。

3.3 直流輸電線路的接地故障處理

直流接地故障診斷設備是近年來較為常見的一種電力設備，具有不需要中斷直流線路就能在帶電狀態下進行檢測的特點，提高了電流檢測的可靠性。

3.4 微機保護系統的故障處理

雖然微機保護系統的結構比較簡單，但是在處理相關故障的時候，仍然不能按照以往的經驗來進行處理。相關人員必須把故障的主要特點記錄下來，并按照技術說明書來查找故障產生的原因。在門上安裝1個小型的電源和工作電壓開關，以及1個小型的匯流排、夏天警報器。在前面板設備的上部需要裝設繼電器，中間、左邊或下面可裝有信號和操作重置按鍵，在1個信號中繼器或者2個功率中繼器上安裝必要的連接線或指示燈。

4 常見的繼電器故障分析

在國家電網系統里，繼電保護裝置起到至關重要的作用，所以需要確保繼電保護裝置的穩定性。一般發生繼電器故障存在多種不同的原因。如果繼電保護裝置或附屬裝置出現故障，想要快速找出故障原因比較困難。下面對一些常見的繼電器故障進行了具體分析。

4.1 電壓互感器二次失效

二次回路故障是電壓互感器在運行過程中經常出現的故障問題。（電壓互感器）（PT）二次回路故障是一類比較復雜的故障問題，其通常表現為PT二次接地方式的異常，也就是二次（虛）或多個點的閉合，PT二次接地和接地系統的電壓是由電流和電阻的非均勻性決定的。一旦超過此保護裝置的全部相電壓，就會導致電流幅度及相位發生變化，使電壓及電流發生偏移或損失。由于變壓器自身的電阻比較低，如果發生二次短路，則會產生更大的電流變化。一旦發生熔化，二級控制線或PT會被燒壞，從而會造成安全事故。當三角電壓線路斷開時，就會產生PT的二次壓降。

4.2 電流互感器飽和問題

隨著繼電保護終端負載的增大，會導致電力系統出現故障，使電網的電流負荷增加，造成一系列的事故產生。例如：1個短路問題所造成的電流通常是正常電流的100倍。由于電流互感器的電壓和短路電流的比例關系，會導致繼電保護系統出現短路故障。

4.3 繼電器部件失效的問題

在繼電器保護故障中常見的問題就是三極管的失效，這個問題會使繼電器收到錯誤的訊號，并產生錯誤代碼，嚴重影響電力系統的安全性與可靠性。

4.4 循環絕緣損傷

一般出現二次線路的絕緣故障，通常是因為二次線路的短路所造成的。由于長時間使用線路，造成線路老化，容易出現故障。循環絕緣長期損傷，會影響繼電器的安全運行。

4.5 電磁干擾問題

高壓變電所周邊的磁場都是比較微弱的狀態，一旦出現強磁場，會導致變電所的繼電保護系統受到影響，從而降低繼電保護的敏感度。

5 電力繼電保護的故障處理

5.1 一次性排除設備缺陷

在繼電保護裝置出現故障問題之后，必須及時進行檢修。隨著社會經濟的高速發展，電力繼電保護技術也在不斷發展進步，繼電保護裝置日漸趨向于網絡化、數字化。對于繼電保護的故障研究，更多地運營互聯網信息技術，利用電腦檢測故障，形成波形圖形，這樣便于工作人員更快地發現故障問題。同時，PT與CT的出現也是造成意外事故產生的主要原因。在電力事故中經常會出現電腦斷層掃描以及二次線路軟化等問題，所以需要及時發現這些問題，解決問題。最后，各個單位必須嚴格檢查安全設備，嚴格執行相關的保護措施，定期檢驗線路和裝置，這樣才能及時發現漏洞，及時替換故障設備，確保設備能夠正常運轉。

5.2 周期故障的解決

5.2.1 全線路

在變電站的日常工作中，常常會出現電流環路與電壓環路之間的短路現象，對二次環路的繼電保護造成了一定的安全隱患。因此，維護人員在檢修時要注意電壓環路的短路，并盡量控制其短路。特別是在實際工作中，要按照二次回路的設計圖，對電壓回路的出線是否斷開、電壓回路是否松動、空氣通斷觸點是否完好及一次性保險絲的安裝是否可靠等進行全面檢查。為了確保電流回路安全可靠工作，應對其進行定期檢查；為了對二次回路進行完整檢測，可以根據有關的歷史資料對回路進行進一步檢測。另外，還要對設備進行定期維護，以最大限度地預防和減少電路故障的發生。

5.2.2 隱患排查

要想徹底清除二次回路的安全隱患，必須全面深入地進行檢查，并采取各種針對性措施排除安全隱患。通常，面臨不同的操作環境，副線路也會產生各種安全風險。為了加強排除安全隱患，必須對施工現場進行全面安全檢查。同時，要合理運用各種調查手段，并將其與實際工作相結合從各個方面進行風險分析。例如：首次模擬測驗就能排除潛在的工作風險。通過逐一的故障排除，及時發現風險因素，并制定相應的解決對策，對二次循環進行有效的改進和優化。除此之外，在工作期間，還需要對設備進行及時維修。通過對二次線路圖的分析，制定科學、合理的維修計劃，將安全隱患徹底清除，充分保障電力繼電保護工作。

6 結束語

隨著社會經濟的高速發展，各種現代化技術也在不斷革新，人們逐漸開始重視電力系統的安全運行和使用。所以，電力行業必須重視相關的安全生產工作，要加強對繼電器保護裝置的檢查和維護，如果發現繼電器保護裝置故障問題，需要及時制定解決方案，解決問題。電力行業也要順應時代的發展趨勢，不斷改變傳統的故障檢修手段，不斷研究新型的繼電器保護裝置和技術，才能避免安全事故產生，促進社會主義現代化高速發展。