火電廠繼電保護二次回路常見故障及排除

李 冬

（國能錦界能源有限責任公司，陜西 神木 719319）

0 引言

當前中國社會經濟快速發展，對電力的需求日益增大。火力發電廠作為電力供應的主要企業之一，承擔為社會穩定提供優質電力資源的重任。火電廠的設備多，不同設備的運行環境不同，出現的故障及發生故障的頻率也不一樣。為了減少設備故障對運行機組的危害，火電廠利用繼電保護裝置來保護設備。近年來，微機保護的應用讓繼電保護裝置實現了微機化，微機保護的自檢功能大大提高了繼電保護裝置的安全性及靈敏性，繼電保護的故障發生率越來越低[1]。但同時，由于當前火電廠設備多，繼電保護的范圍增大，回路越來越復雜，加上運行環境影響，導致繼電保護二次回路的故障發生率開始增加，影響機組安全穩定運行。因此，加強火電廠繼電保護二次回路的檢修，對于火電廠機組穩定運行具有重要意義。

1 加強繼電保護二次回路排查的必要性

火電廠中繼電保護二次回路主要有測量回路、控制回路、信號回路以及電源回路等，二次回路用于支持繼電保護裝置對電力系統的運行狀態進行監控，完成相應的自動裝置控制、計量控制以及信號輸入、輸出等任務。繼電保護二次回路的接線復雜，涉及到的范圍廣，而且一些隱患比較隱蔽，往往在發生大的故障時才被發現，對機組運行有較大的危害[2]。二次回路故障會導致繼電保護裝置不能及時獲取機組系統的設備運行信息，無法對設備運行中的故障進行判斷，不能發揮繼電保護裝置對設備的保護作用。比如，當二次線路保護出現故障時，就有可能導致斷路器拒動或誤動，造成設備損壞或電力系統不能正常運行。在火電廠繼電保護的故障中，二次回路故障發生率始終處于高位，嚴重影響火電機組的安全穩定運行[3]。加強對繼電保護二次回路的排查，及時排除二次回路中的故障隱患，能大大降低二次回路的故障發生率，確保電力系統穩定運行。同時，故障發生率降低，減少了非正常停機次數，延長設備的使用壽命，減少設備購置及維護成本，降低火電廠生產成本，這也是當前火電機組節能降耗的有效措施之一。

2 繼電保護二次回路常見故障及排除

2.1 CT回路故障及排除

CT 回路故障主要有輸出電流偏差大、CT 回路開路故障等。輸出電流偏差大主要是由于CT 回路發生一點接地，出現分流現象導致輸出電流偏差大。另外，CT 本身輸出問題也會導致輸出電流偏差大。CT 回路開路故障的原因主要有：二次線端子接頭松動，回路電流導致其出現發熱現象；交流回路中接線端子質量不達標，導致螺栓和螺孔接觸不良；連接點的螺栓有松動，導致接頭未壓緊，或者螺栓雖未松動但是壓接線間有絕緣異物；接線盒受潮引起的接線端子生銹、墊片腐蝕等。

發生CT 回路開路故障時，要先判斷出電流回路屬于哪組，開路現象對繼電保護會不會產生影響，將具體情況上報給調度，將可能發生的誤動保護解除掉，再進一步查找故障源。為減少故障排除時間，通常采用短接方式來縮小排查范圍。短接時，按照圖紙設計，利用專用的短接線在就近的實驗端子上將電流互感器二次短路，如果短接時有火花產生，則可以將故障范圍縮小在短接點以下的回路中；如果短接過程沒有火花，說明故障點可能在短接點前的回路中，再按照此方式逐步更換短接點，不斷縮小故障排查范圍[4]。鎖定故障范圍后，要先排查接線端子，易發生故障的元件等，并根據檢修記錄，重點排查上次檢修過的部位，判定故障位置，進行故障排除。

某電廠4 號發變組保護裝置B 屏在運行期間2 個小時內連續20 個報文為發電機內部故障啟動。該發變組保護裝置具有錄波功能，查看B 屏錄波圖，發現發電機端U 相電流有周期性畸變情況，初步判斷可能是B 屏裝置及其二次回路故障。對該機組停機消缺，維護人員將B 屏發電機端U 相電流互感器二次回路接線端子盒打開后發現，有一根引出線接線端子有融化跡象，將接線拆開后發現接線端子的底部裂開，虛搭在一起，判定故障的原因是由于端子開裂虛搭導致端子出現過熱現象。機組維護人員對端子二次引出線進行焊接固定，并更換接線端子排，按照流程進行復位安裝，并對回路進行再次檢查，確認無異常后進行絕緣實驗、波形測試都符合運行要求。之后對其余各組電流互感器進行仔細檢查，重點排查二次接線端子，經查未發現開裂、斷裂等情況，也未發現有過熱痕跡現象，并網后對電流互感器波形及運行參數等進行檢查，無異常情況，隱患排除。

2.2 PT回路故障及排除

PT 回路故障主要是PT 二次接地異常、PT 二次失壓、PT 開口三角電壓回路短路等。PT 二次接地異常除接地網原因外，多數情況是由于接線不當引起的。接地線是利用螺栓壓接，如果螺栓松動或者壓接處出現銹蝕現象的話，就會讓接觸電阻增大，產生虛接的情況[5]。在這種情況下，二次接地相和地網間的電壓會疊加到繼電保護裝置各相電壓上，導致各相電壓出現大幅變化，引起保護誤動。PT 二次失壓是由于開斷設備（空開、切換繼電器等）的接點接觸不良、繼電特性不好等原因引起的，此外保護用電壓與儀器用電壓回路混接也會導致PT 二次失壓情況。PT 開口三角電壓回路短路或斷線主要是回路電流較大時，電壓繼電器線圈出現過熱現象，導致絕緣破壞發生短路，短路時間長的話就會出現燒斷線圈的情況，PT 開口電壓回路就會在該處斷線，這種情況在二次回路的故障中出現頻率較高。

全面排查PT 二次接地方式，查看接線螺栓有無松動情況，壓接處有無銹蝕情況，元件有無老化變形等情況，及時緊固或更換。全面測量PT 開口三角電壓值，并將測量值保存好，作為原始記錄。當發生電壓回路故障時，要測量開口三角電壓，并對比原始記錄值，查看有無數據異常，加強對開斷設備觸點的檢查，使用繼電特性好的開斷設備。

2.3 直流回路故障及排除

直流回路故障主要有回路接地、信號回路故障等。直流回路方式一點接地后，設備仍會正常運行，不受影響，但若再發生一點接地，就會導致回路系統中的電源短路、熔斷器誤動或拒動[6]。直流回路接地危害比較大，造成直流回路接地的原因比較多，主要是電纜絕緣降低、端子箱或機構箱受潮等引起的。在電纜連接過程中，由于工作人員操作不當，導致電纜芯塑料皮被劃開，而驗收人員在驗收過程中無法逐根檢查，不能及時發現，后期當遇潮濕環境時，會導致電纜絕緣降低，引發接地情況。如果端子箱密封不嚴，在雨季潮濕環境下就會導致端子排、輔助接點等出現銹蝕、雜質等情況，會導致絕緣降低，或者有水滴滲入到端子排上也會引起接地。

直流回路接地的排查比較復雜，通常采用拉回路法按照先低電壓后高電壓，先室外后室內的原則排查。拉回路法是將該回路電源停掉，時間在3s 內，此方法操作比較簡單，也是火電廠排查直流接地常用的一個方法[7]。但由于火電廠當前的二次回路復雜，增加了該方法排查的難度，而且還有可能引發人為跳閘事故。當前應用比較廣泛的是利用定位裝置來排查直流接地故障，該裝置攜帶方便，不需要將直流回路電源斷開就能排查，能快速鎖定故障范圍，能將故障定位到具體的點。平時要定期檢查直流回路接地絕緣情況，將絕緣性能較差的直流回路記錄下來，排查接地故障時，按照先信號回路，再操作回路的順序，重點排查絕緣性能較差的回路。

2.4 隱性故障及排除

這類故障平時不易被發現，系統正常運行時隱性故障不顯現，也不會發生報警，只有當設備運行異常或機組運行條件發生改變后才會顯現出來。隱性故障在繼電保護二次回路中經常發生，主要原因是調試不當、施工工藝粗糙、元件老化、緊固件銹蝕等原因造成的，隱性故障主要有干擾故障、寄生回路等。繼電器的動作功率小，很容易受到外部感應電壓的干擾。電廠的運行環境復雜，干擾源較多，如果防干擾措施不到位的話，就有可能引發外部干擾故障。比如，保護裝置、柜體以及交換機等接地不良，屏蔽層接地不良、屏蔽電纜頭和屏蔽層接線不牢固等都會導致干擾故障。寄生回路分為同源寄生和異源寄生，同源寄生是使用同一電源的兩個回路發生寄生，異源寄生是使用不同電源的兩個回路發生寄生，二次回路寄生大多為異源寄生。在二次回路發生更改或者有變動時，線路需要重新連接，而連接完成后，如果不再投入使用的線沒有完全拆除，或線頭有裸露情況，或誤接線，也有可能會產生寄生回路[8]。另外，二次回路電纜破皮、端子排老化，一次設備繼電器、開關等輔助觸點銹蝕、受潮等也會產生寄生回路。

為減少干擾故障，要做好二次回路的防干擾措施。嚴格按照二次回路施工規范施工，屏蔽電纜頭與屏蔽層接地線連接要牢固，采用焊接方式連接；保護裝置以及柜體要規范接地。對于同源寄生回路的排查，需要對照圖紙排查寄生的二次回路，找到寄生點后排查源頭，按照正確回路重新接線或將無用的線路拆除。對于異源寄生回路排查需要從寄生的兩個二次回路中比較簡單的回路入手，將該回路電源空開斷開，將另一個回路的電源空開閉合，讓寄生現象再現，此時認真檢查回路電纜有無寄生的可能。若電纜無問題，則需要繼續排查兩個回路共用同一輔助設備的輔助觸點有無寄生情況，找到寄生點，之后逐步排除故障。

3 提高繼電保護二次回路穩定性的措施

3.1 重視繼電保護二次回路

在火電廠機組檢修過程中，檢修人員一般都重視保護裝置的檢修和維護，對二次回路重視不足，往往二次回路中一些小的缺陷會成為機組運行的事故隱患，有時候會給機組造成較大的危害[9]。因此，要從施工、檢修等環節重視繼電保護二次回路。在二次回路施工過程中，要嚴格按照火力發電廠二次接線設計技術規程來操作。電纜芯線以及所配導線的絕緣要良好，電纜及導線端部要注明回路編號，且標記要清晰、正確，便于后期檢修維護。按照功能分段、支路分組的原則布置端子排，端子和地面要留出一定距離。二次接線要牢固，盤柜內的電纜芯線要水平或垂直分布，與端子的連接要牢固，在連接過程中要留有余量，避免讓端子排受機械應力。交流、直流電及強電、弱電的電纜要分開，不得共用一根電纜，電纜的規格要符合運行要求。在對繼電保護二次回路改造后，要對照新圖核對線路連接情況，確保接線無誤，不用的線路要從兩端拆除，將裸露的線頭用膠帶纏好。

3.2 加強管理，提高維護水平

造成二次回路故障的原因主要是人為因素、環境因素，但多數故障是人為因素導致的。因此，加強平時精細化管理，可以減少二次回路故障。加強對維護人員的技術培訓，定期開展繼電保護及二次回路相關的培訓工作，提高維護人員的技術水平。培訓的內容除了二次回路施工、檢修操作技術標準外，還要結合本廠或其它火電廠發生過的二次故障典型案例進行培訓，將故障發生的原因、排除故障的流程及解決故障的方法等進行總結，讓維護人員積累經驗。做好二次回路驗收工作，二次回路進行大型設計或改造后需要組織技術專家進行驗收，驗收過程要不留死角，發現問題后及時處理。做好平時維護檢修工作，重點檢查易發生故障的部位及零部件情況，如電子元件焊接、插件接觸、接線端子連接片、接線螺栓等部件有無松動、虛焊、過熱等情況，進行緊固或更換部件。檢修過程中要執行好安全措施卡，防止運行設備誤跳，檢修結束后做好維護檢修記錄，建立故障手冊，為后期檢修提供參考。

4 結束語

火電廠繼電保護二次回路多，接線比較復雜，而且受火電廠運行環境的影響，發生故障的頻次較高。只有加強平時的管理，并做好日常檢修維護工作，才能最大程度地降低二次回路故障發生率，確保繼電保護系統正常運行，提高機組的運行穩定性。