電力系統繼電保護故障分析與處理措施探析

李軻

摘要：隨著科學技術的飛速發展，社會對電力的需求越來越大，對電力供應的品質也提出了更高的要求。電力是推動社會進步和科技進步的主要力量，在促進社會經濟發展和改善人民生活方面起著舉足輕重的作用。繼電保護是電力系統中的重要組成設備，通過繼電保護設備，可以實現對故障的及時發現、處理，減少因故障產生的損失，從而保證電力設備的安全和供電質量。

關鍵詞：電力系統；繼電保護；故障分析；故障處理

DOI：10.12433/zgkjtz.20233036

隨著電力設備智能化的發展，電網的規模也在逐步擴大，相應的電網運行技術水平相對于以往有了顯著的提高，也使得電力系統對二次系統和其他保護裝置的依賴性越來越強。但是從部分地區的繼電保護檢修的情況來看，目前所采用的維修模式仍以定期檢修為主。隨著電網規模的擴大和技術水平的提高，這種方式仍不能滿足保持電力系統穩定與安全運行的實際需求。所以在準確掌握二次裝置的使用狀況的基礎上，制定出一套切實可行的繼電保護的狀況檢修計劃，對提高繼電保護的運行狀況有著十分重要的意義。

一、電力系統的繼電保護概述

繼電保護是指在電網中某一部分或系統本身出現故障時，立即向現場操作人員發出警報，或者向斷路器發出跳閘命令，以阻止故障發生。繼電器由邏輯電路、測量電路和執行電路構成。比如，當變壓器油罐發生故障時，會釋放大量的氣體，油壓強度會提高，油流會加快。一般情況下，保護裝置都能工作。這樣既不會影響整個電網的安全運行，又能最大限度地減少對電網各組成部分的破壞。保護裝置可有效降低失效元件對電網的供電可靠性，滿足電網某些特殊要求。此外，繼電器還可以在電器工作過程中發生異常情況時及時發出警報，并針對不同的工作狀態發出不同的訊號，便于操作人員做出有針對性的處理。

二、繼電保護裝置的重要作用

當電力系統發生故障時，迅速將故障部分從系統中切除，以保證其他部分不受損害或少受損害，并能在正常運行時迅速將故障部分關閉，以防止事故范圍擴大；當電力系統發生異常情況時，它可以自動地發出信號（如跳開各相斷路器）和自動地進行一些輔助工作（如切除故障、自動重合閘等）。因此，繼電保護裝置在電力系統中不僅是一種重要的設備，還是一種非常重要的技術措施。

三、電力系統繼電保護設備的功能

（一）能夠檢測電力系統運行情況

電網在運行時，外部因素的干擾會導致其所處的環境發生變化，從而引起電網故障。在此情況下，繼電保護設備就可以充分發揮自身的作用與價值，準確判斷出電力系統中出現故障的部位，通過向外部傳遞故障信號，將故障部位隔離在整個電力系統外，保證正常運行的電力系統部分不會受到故障部分的影響。因此來說，繼電保護裝置的一個重要功能是監測電網的運行狀況，及時發現故障并做出正確的判斷。

（二）能夠監控電力系統運行質量

在電力系統正常運行時，繼電保護設備可以對電力系統中的二次設備展開實時監控，讓工作人員可以及時了解到電力系統的實際運行狀況，同時還可以針對電力系統的運行特點做出相應的調整，從而保證電力系統一直都處于良好的運行狀態。

（三） 能夠保障電力系統運行安全

電網的運行以安全為前提。在電力系統的運行中，繼電保護設備一旦發現有異常情況，就可以立刻進行定位，并切斷對故障部分的供電，將其從整個電力系統中隔離出去，盡可能地確保電力系統中的其他設備正常運轉。

四、繼電保護系統的常見故障類型

（一）系統出現單相接地故障

系統出現單相接地故障是繼電保護系統常見的故障類型，系統一旦出現單相接地故障，就會導致繼電保護系統的工作性能受影響。同時，單相接地故障會導致電力系統電壓下降。為了確保電力系統安全穩定運行，必須加強對繼電保護裝置的檢修和維護工作，及時發現繼電保護裝置出現的各種問題，采取有效措施進行處理，從而避免繼電保護系統出現單相接地故障。

（二）繼電保護裝置中出現二次回路斷線故障

二次回路斷線故障通常會對繼電保護裝置的正常運行造成嚴重影響。在實際運行過程中，二次回路斷線故障一般都是設備受到外力或者其他因素影響，從而導致二次回路斷線，這就需要檢修人員在工作中加強對繼電保護裝置的重視程度，保證繼電保護裝置正常運行。另外，在二次回路斷線故障發生時，檢修人員也需要加強對工作人員的培訓，使其能夠熟練掌握繼電保護裝置運行原理、系統結構等知識，在對繼電保護裝置進行檢修工作時，能夠迅速找出問題所在并及時進行修復。

（三）二次回路出現斷線和短路現象

在電力系統中，二次回路是重要的組成部分，二次回路的故障會嚴重影響電力系統的正常運行，甚至會導致電力系統發生事故，造成不必要的經濟損失。二次回路斷線和短路現象是常見的故障類型，因此，必須加強對其的預防和處理，將安全隱患消除在萌芽狀態。具體來說，二次回路斷線和短路的現象主要是開關機構損壞或者開關機構未按照規定安裝等。針對這一問題，可以采取以下措施：定期檢查二次回路是否出現斷線和短路現象；加強對開關機構安裝和使用的監督；定期對二次回路進行檢修和維護，確保二次回路處于良好的運行狀態。

（四）信號異常

信號異常主要是指外界環境等因素導致繼電保護裝置發送的信號出現錯誤或者異常。對于外部環境因素造成的信號異常，主要是電力系統外部存在較大的干擾，繼電保護裝置無法及時接收到正確的信號，導致繼電保護裝置誤發信號。對于此類故障，應該加強電力系統外部環境的檢測工作，確保電力系統外部環境不會對繼電保護裝置的正常運行產生影響。對于內部環境因素造成的信號異常，主要是繼電保護裝置內部元器件出現故障導致的，應采取措施及時處理故障，避免因繼電保護裝置內部元器件故障而導致故障信號傳輸錯誤。

（五）電壓互感器二次故障

二次線路故障以變頻器二次接地為主要表征，具有很高的復雜性，其原因也很多。二次接地異常所呈現出來的二次與多點閉合問題一般都是在接線的過程中出現的，對二次接地與接地過程中與電網之間所產生的電壓有很大的影響，主要是由于電流與電阻的不均勻分布所造成的。當有相電壓超過保護器所能承受的電壓時，就會引起電流相位和幅值發生變化，從而造成導流部件和電壓的丟失偏轉。變壓器的電阻比較小，短路時電流值也較大，因此，當變壓器處于熔絲狀態時，極有可能造成變壓器損壞，從而引起安全事故。為了減少電力使用中的安全隱患，應盡量避免變壓器發生短路。

（六）電力繼電保護所用設備校驗缺陷

在執行一項具體的繼電保護工作時，操作人員的疏忽可能造成實際應用中所用的檢定裝置存在很大的缺陷，從而導致系統性能下降。根據電力系統的基本狀況，如果所采用的保護裝置出現了局部的問題，將會對繼電器保護的效能產生影響。在一個大規模的電力供應系統中，一個微小的問題都可能導致大問題，長期下去，將會給重要的電力設備帶來嚴重的破壞。

五、電力系統繼電保護隱性故障的處理措施

（一）加強電廠繼電保護裝置安全管理

首先，要做好日常安全保養工作，確保電站繼電保護設備的安全調試與運轉。在運轉過程中，消除潛在的危險隱患，防止可能發生的故障，并采取必要的維修保養等措施，確保電站繼電保護設備安全運轉，進而提高電站繼電保護設備的性能。

其次，在電站繼電保護裝置發生故障或者老化時，幫助電站更好地管理電能，提高電站的繼電保護裝置的品質，為電站提供更高品質的繼電保護裝置。同時，在繼電保護裝置線路和繼電保護裝置的整體規劃上進行設計，良好的繼電保護裝置線路和繼電保護裝置的配合，可以降低電廠的投資成本，增加企業利潤，在降低投資成本的基礎上，還可以根據不同的地形，設計不同的繼電保護裝置方案，確保電廠繼電保護裝置系統安全運行，可以有效避免自然災害對繼電保護裝置的影響。

（二）提高電力系統繼電保護安全運行

要科學安全檢查繼電器，在校驗的末尾還要做整組試驗和電流環升流試驗，避免二次回路再調整定區和更換線路。對電流環的上流、電壓環的上壓測試，也必須在其他檢測工作完成之后才能進行。要做好日常監管工作。不管是哪一種防御，都需要仔細檢查。在檢驗時，應注意每個零件的焊接部位是否牢固。首先，應先拔下保護套，再旋緊螺絲，并注意焊接部位。元件保護片、控制點，以及螺絲的安裝都要在檢驗過程中完成。繼電保護中常見的接地故障，均需將屏內銅線接好，并用絕緣表檢查其電阻值，以達到相關規范要求。

（三）加強回路調試和檢修工作

在電網中，繼電保護二次回路發生故障，造成繼電保護二次回路不能正常工作，因此，維修人員要仔細分析產生故障原因，并針對不同的情況找出合理的解決辦法。在故障處理完畢后，為了避免類似的故障發生，還需要對二次電路進行周期性的檢查。維修人員還應該充分運用當前的計算機網絡信息系統，對每天的工作進行模擬，看看是否還會出現類似的故障。與此同時，工程師可以對其他繼電設備的故障進行精確的定位，從而避免電力系統工作困難。在日常維護過程中，工作人員要正確調節變壓器的運行參數，將其控制在合理的范圍內。

（四）提高故障維修人員的專業技術水平

維修人員的專業技術水平，直接影響著繼電保護設備的維修質量，如果不能保證他們的專業技術，那么設備維修效果不夠理想。繼電器保護裝置中的部件構成較復雜，對一些類型不明的裝置故障，其內部部件必須由專業的維修人員來檢修。

電力企業可以從以下三個方面著手來提升設備故障人員的專業技術水平：首先，對其設備維修人員開展專業技術和思想方面的培養。繼電保護設備故障的發生具有一定的不確定性，而且造成繼電保護設備故障的原因也是多種多樣的。因此，通過專業化的培訓，可以讓維修人員可以持續擴大專業知識儲備。其次，在思想方面的培養，也可以讓設備維修人員充分認識到這項工作的重要性。與此同時，企業需要對其設備維修人員進行定期的職業培訓，這樣可以讓企業對故障維修人員的職業素質有較全面的了解。最后，通過合理的培訓激發維修人員的工作熱情。

（五）光纖通信通道的維護

目前光纖通信信道工作狀態的在線監測技術已趨于成熟，而信道損耗增大是導致信道失效的主要原因。對光學模組的發送器及接收器進行測量，并逐步調整其性能，使之符合良好技術狀況，并為維修狀況提供安裝依據。在此基礎上，提出了基于狀態的信道維修方法。另外，它還能避免因例行檢查而引起的可靠性下降，從而極大地減少維修工作量。同時，在鏈路斷開等重大信道失效之前，能夠及時檢測出異常狀況，并作出應對措施，避免對系統通信造成不利影響。在光纖通信信道狀態維持階段，每一次傳輸均通過 IED裝置行，IED裝置可直接獲得信道的運行情況，實現對信道狀態的維持。每種電力電子裝置的傳輸通訊接口必須具備聯機光電發射/接收監視能力。各IED裝置在其自身的光電接收機上，將其所采集到的電能傳輸數據上傳到站點控制層。在此基礎上，針對收發機功率和維修門限，發射維修報警信號。

六、結語

綜上所述，繼電保護設備的回路較復雜，部件較多，很可能會出現各種故障，要根據不同的故障類型來選擇相應的處理方法，并且要持續地總結有關的技術經驗，這樣才能保證電網的安全可靠運行。除此之外，維修人員還必須培養良好的繼電保護意識，提升專業素養，對各種專業技能進行全面掌握，具備對事故發生位置、故障類型進行準確判斷和及時處理的能力，從而為電廠的穩定運行提供保障。

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