供電系統中繼電保護問題探究

葉丁力

摘 要：繼電保護是供電系統中的重要組成部分，可在某一元件出現異常時及時作出跳閘等反應，將其隔離在供電系統外，從而保證供電系統的正常運行。在對繼電保護工作原理和作用進行探析的基礎上，研究了繼電保護中常見的故障，并提出了相應的應對措施，以提高供電系統的安全性和穩定性。

關鍵詞：供電系統；繼電保護；短路；電壓

中圖分類號：TM774 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.07.129

電力與人們的生活密切相關，在經濟發展中起著十分重要的作用。因此，提高供電系統運行的穩定性和安全性具有十分重要的現實意義。繼電保護是保證供電系統安全、穩定的重要措施之一，但在實際運行中，繼電保護易出現故障，因此，應加強對常見故障的研究，及時采取相應措施處理，從而有效降低供電系統故障發生的概率。

1 供電系統繼電保護的工作原理

繼電保護通過判斷供電系統設備運行的狀態，并根據故障發生的區域作出相應的保護動作，從而達到保護供電系統的目的。其功能的實現依賴于對供電系統故障發生后物理量變化的判別，主要有以下3個方面：①電流升高。供電系統短路是一種較為普遍的故障，在短路后，故障部位與輸電線的之間的電流會明顯增大，超出供電系統本身的電流值。②電壓降低。電壓降低主要是因供電系統發生接地故障或相間短路引起的，在這2種故障發生時，系統測量點的相間電壓會明顯降低，且測量點與故障部位越接近，變化越明顯。③測量阻抗變化。在正常運行狀態下，測量阻抗值是線路負荷阻抗，即電壓與電流的比值；在發生故障時，測量阻抗的數值會降低，這是由于電壓降低或電流增大而造成的。

2 供電系統繼電保護的重要性

2.1 提高供電系統的安全性

當供電系統在運行過程中出現短路等故障時，故障點附近的繼電保護裝置根據得到的物理量異常變化信息，能準確地對故障線路作出跳閘反應，從而將故障部分與整個供電系統分離，避免了由于單處故障導致整個供電系統停運，同時，還能降低元件損壞率，提高供電系統的安全性。

2.2 調整電力系統的運行

繼電保護裝置能通過監測點對供電系統進行實時監測，在發現系統出現異常狀況時可發出相應的告警信息，這樣不僅保證了故障隱患的及早發現和及時處理，有效防止了故障的發生，還能夠根據告警信息對供電系統進行相應調整，維持電力系統的運行穩定。

3 繼電保護中常見的問題

3.1 開關設備故障

開關設備故障多是因選用的開關不符合系統要求而造成的。在開關站中，常見的開關設備是負荷開關或熔斷器與負荷開關的組合裝置，這兩種開關設備的作用地點和作用方式不同，前者多用于開關站的進口線柜上；后者適合于帶有變壓器的出口線柜。如果在實際使用中開關選擇不當，則會引發電路系統故障。

3.2 電流互感飽和故障

如果電流互感器的額定電流出現異常變化，則表明電力系統的設備終端發生了短路故障。如果電流達到或接近電流互感器額定電流的近百倍，則說明短路故障可能發生在靠近終端設備區的位置；電流互感器因為時限過流保護裝置動作而出現阻止動作時，多是因一般的線路短路而引起的電流感應飽和；如果整個配電系統斷電，則可能是因為出現口線存在故障，進而引發配電所進口線保護動作。

3.3 電網運行故障

電網運行故障是電力繼電保護中最容易出現的故障，其最直接的表現是繼電保護拒動或誤動，比如電路局部溫度過高，導致繼電保護裝置失靈；電壓互感器的二次電壓回路故障；主變差動保護開關拒合誤動等。以電壓互感器二次電壓回路為例，其具體表現有：①接地出現問題。該問題主要是因接線操作不嚴謹而導致出現多點接地或未接地的問題，進而增大了保護裝置線路相的電壓，引起繼電保護裝置誤動。②開口三角回路問題。在變壓器和電磁型母線保護的零序電壓值處理中，大多使用小刻度繼電器或短接其中的電阻實現，這樣可減小開口三角回路的阻抗。當供電系統電流增大時，長時間運行后會導致此處的斷線圈被燒斷，進而對繼電保護動作造成影響。

3.4 繼電設備故障

繼電設備問題多是因其設備質量沒有完全達到相應的國家標準而引起的。如果常見的機電型、電磁型繼電保護裝置的整體性能較差，則會增加設備故障出現的概率；如果繼電保護裝置中晶體管的性能和質量較差，則會造成電網運行不協調，甚至導致誤動或拒動等故障。

4 解決對策

4.1 替換元件

在電力繼電保護的維修中，如果通過故障分析判斷出其內元件或插件存在問題，則一般采用更新元件的方法代替檢查。如果在替換完元件后故障消失，則證明故障是因元件問題引起的；如果故障依然存在，則需要在其他地方繼續替換元件或檢測。使用這種方法時，需要注意用于替換的元件或插件內的程序、跳線應與系統內元件或插件完全一致。比如，微機保護的運行指示燈出現故障，且無法打印故障報告時，可以通過取用備用間隔的插件替換，從而可正常進行故障檢測。

4.2 按照參數進行比較

當故障是因接線錯誤而引起的，在定值校驗的過程中出現測試值與預測值差距較大且無法對其原因進行判斷時，多采用參數比較的方法。通過非正常設備與正常設備的技術參數比較，可判斷故障發生的原因。比如在進行繼電保護裝置帶負荷試驗時，可以根據同類運行設備上的數據與試驗數據進行對比，并根據微機保護液晶顯示屏、指示燈等的情況逐項排除，從而縮小檢測范圍。

4.3 短接線路

線路短接法多用于電流回路開路、切換繼電器不動作或電磁鎖失靈等電力繼電保護故障中，是用線短接將線路回路某一段短接，判斷故障位置是否在短接線回路范圍內，從而逐步縮小故障范圍。

4.4 直觀檢查

直觀檢查法適用于無法利用專業的電子儀器進行故障檢測或無法替換元件的電力繼電保護故障中。直觀檢查法是對故障處元件進行拆解，觀察其內外部構造是否發生了物理改變，通過直觀的判斷尋找故障位置。比如在10 kV開關柜拒合的故障處理中，下達操作命令后發現跳閘線圈可動作，則證明電線回路正常，故障應發生在繼電器內部，進而對內部元件進行檢測，從而快速確認故障位置并進行維修。

4.5 逐項拆除法

逐項拆除適用于電線回路故障檢測，其操作方法是將并聯在一起的二次回路拆開，再按原來的順序逐個接回，在接回過程中，一旦出現故障，則證明故障發生于剛接回的線路中，進而可對此段線路進行仔細分析，確定電器故障點后，便可對故障進行維修。

5 結束語

隨著社會各方面對電力的依賴程度不斷加深，電能已經成為人們日常生活中不可或缺的能源，因此，保證供電系統的穩定、安全是電力工作的核心。繼電保護是確保供電系統運行穩定的重要措施，應加強對繼電保護中常見問題的研究，這樣能有效避免供電系統中發生各種故障，并減少故障對供電系統的影響，從而達到維持供電系統穩定、安全運行的目的。

參考文獻

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〔編輯：張思楠〕

Abstract： Power system relay protection is an important part of the trip can be made in a timely manner and other reactions at a certain element unusual， to isolate the external power supply system， thus ensuring the normal operation of the power supply system. Based on the principle of relay protection and the role of the conduct， we studied the common fault relay protection， and the corresponding countermeasures to improve the security and stability of the power supply system.

Key words： power systems； relay protection； short circuit； voltage