繼電保護與二次回路故障分析及處理

許曄

摘 ?要：文章首先對繼電保護的工作原理以及主要任務進行分析的基礎上，探討了繼電保護二次回路的基本結構以及接地方式和造成故障的主要原因，然后從繼電保護裝置的技術管理、運行以及故障處理等方面提出了對應的技術處理和管理措施。

關鍵詞：繼電保護;二次回路;故障

中圖分類號：TM77 ? ? 文獻標識碼：A ? ? ?文章編號：1006-8937（2015）06-0078-02

電力系統中廣泛采用了二次回路結構，而二次回路由于結構形式多樣，不但包含測量回路、繼電保護回路和操作電源回路，同時還包括信號回路、開關控制回路和斷路器等，這極大的增加了二次回路的結構復雜性。尤其是繼電保護回路，其與電網的安全穩定運行直接相關，一旦繼電保護的二次回路出現故障，將造成電力系統中的相關電氣設備出現損壞，使得整個電力系統出現崩潰，從而造成極大的經濟損失。

因此，針對繼電保護回路的特點，文章結合實踐運行過程中繼電保護二次回路的典型故障，分析造成故障的原因，并提出對應的處理技術，對提高電力系統的穩定性與安全性尤為必要。

1 ?繼電保護的原理及主要任務

1.1 ?繼電保護的原理

繼電保護動作作用原理是基于電力系統短路等非正常情況而造成的電氣量改變而建立起電力系統的繼電保護動作數學模型，在結合其他物理量變化信息（例如變壓器油箱內的瓦斯含量、變壓器油的流速與壓強等）之后，建立起繼電保護動作的綜合模型。通常，繼電保護裝置中不論是基于何種電氣量的變化而動作，其基本構成都包括測量、邏輯以及執行等部分。

1.2 ?繼電保護的主要任務

1.2.1 ?切除故障部件、保證非故障系統正常工作

繼電保護的一個重要任務是將故障部件迅速切除的同時，將非故障部分所構成的系統組合起來正常供電。在整個電力系統中，若部分電氣元件出現短路故障時，則根據所設置的選項，及時的發出跳閘指令給與該故障距離最短的斷路器，盡快將該故障部件與整個電力系統相分離，從而在最大程度上降低對電氣元件的損壞，避免故障在整個電力系統的蔓延，保證電力系統的安全穩定運行。

1.2.2 ?體現電力系統中非正常運行設備

除了將系統中的故障情況體現出來之外，繼電保護裝置必須能夠及時的將電力系統中非正常運行的電氣設備反映出來，并向現場運行人員及時的發出對應的指令，提示工作人員進行處理。同時，也可以利用繼電保護裝置進行相關的調整，例如通過帶有對應延時動作的斷路器進行跳閘處理。

1.2.3 ?與供、配電系統相配合

通過合理選擇短路類型，設置合適的分支系數，實現與供、配電系統中自動化裝置的相互配合，能夠有效降低因為故障而造成的停電時間，最大程度地確保整個供電系統的運行可靠。

2 ?繼電保護二次回路結構及接地

繼電保護二次回路的基本結構如圖1所示。

為了確保二次回路的整體安全性能，必須在二次回路中設置接地點，基于電力系統繼電保護事故預防措施等相關技術規定，通過控制室相連的多組電壓互感器的二次回路當中，應該在控制室的N600點處接地，同時應該將互感器的二次中性點在可能斷開的接地點斷開;為了提高接地的可靠性，應該避免將可能斷開的開關、熔斷器等接入互感器的中性線。同時，對于已經設置有一點接觸的二次回路，應該開關設備處的各個電壓互感器中性點上使用氧化鋅避雷器進行接地，從而能夠有效避免一次過電壓侵入而對二次回路和電氣設備造成的損害。但是，在接入避雷器的過程中，避雷器的擊穿電壓必須達到對應的要求。

3 ?繼電保護與二次回路典型故障

繼電保護與二次回路的故障主要包括端線故障和線圈故障等，同時多點接地以及回路阻抗過大等問題也會造成對應的故障問題。

3.1 ?電壓互感器二次回路中的斷線故障

所謂斷線故障，通常是指出現保險熔斷的問題，主要包括以方面：

①一相保險熔斷，出現一相保險熔斷之后，電力線路的線電壓并不會因為保險熔斷而受到影響，因此故障之后線電壓保持不變。但此時相電壓會明顯下降，但是保持在0以上，即此時存在感應電壓，但是電壓值比直接接地的電壓要高。

②兩相保險熔斷，當出現兩相保險熔斷時，熔斷相電壓不會出現對應的變化。當保險沒有出現熔斷時，相電壓指示則正常。

③當出現三相保險熔斷時，熔斷相電壓沒有對應指示。這時，表明三相都出現了斷線故障。該種故障在電壓器的二次回路中出現的概率較高，其直接造成的結果是繼電保護由于不能獲得其中任何一相電壓而出現誤動。因此，為了避免該種情況的出現，必須設置斷線鎖閉保護裝置。

從繼電保護的實際運行情況來看，造成電壓互感器二次回路出現斷線故障的主要原因是電壓互感器與繼電保護設備之間出現了不對稱和對稱斷線。

同時，電纜質量因素也是導致二次回路熔斷的一個重要原因，這主要是因為在長期的使用過程中，電纜的保護層受到一定程度的破壞，從而造成保險熔斷。

3.2 ?線圈故障

線圈部分出現故障的類型主要包括以下幾種：

3.2.1 ?線圈斷線故障

導致線圈端線的原因主要包括超聲波清洗過程中對線圈造成的破壞、線圈上的過電壓造成的破壞。

3.2.2 ?線圈供電不足

線圈供電不足時會導致線圈節點和粗線不動作的問題，從而影響繼電保護裝置的正常動作。

3.2.3 ?線圈極性接反

在繼電保護裝置的內部設置有二極管繼電器，若安裝過中連接的極性相反，則會造成接點動作無反應。

3.2.4 ?線圈供電錯誤

線圈包括交流和直流線圈兩種，若在供電過中供電電源接反，則交流線圈會由于接上直流電而發熱，最終燒壞線圈;而給直流線圈接上交流電，則會使得其中的鐵片反復振蕩，導致繼電保護裝置不能正常工作。

3.2.5 ?長時間通電

長時間通電導致線圈持續發熱，使得線圈絕緣情況惡化，造成繼電保護裝置不能正確動作。

3.3 ?其他典型故障

3.3.1 ?二次回路多點接地故障

當二次回路出現多點接地問題時，回答造成二次回路電壓不穩定。這主要是因為多點接地時，中性線電壓會出現偏移，從而造成電壓表現出升高或者降低的趨勢。同時，因為形成了相位變化，繼電保護裝置會因此出現誤動作，影響繼電保護裝置的正常工作。

3.3.2 ?二次回路阻抗過大故障

當二次回路中阻抗過大時，同樣會對二次回路的電壓值造成影響。若繼電保護電壓值比實際電壓值低時，會導致中性線電壓發生偏移，最終形成零序電壓。另外，若二次回路的阻抗過大，還會對計量的精度造成影響，從而影響繼電保護裝置動作的精度。

4 ?繼電保護與二次回路故障的處理技術

4.1 ?二次回路故障檢測

通常在電源系統中設置有大量的保險器和絕緣監控系統、電容儲能裝置以及硅整流穩壓元件等。因此，當繼電保護裝置出現故障時，應該首先對熔斷器的狀態進行檢查，確保熔斷器外觀完好、電壓正常;其次，要對交流輸入、變壓器、硅堆、直流輸出、支路輸出、絕緣監測等部分進行檢查;最后，要檢查電容儲能回路的穩定性，確保其正常工作。

另外，當操作回路出現故障時，主要表現為斷路器拒動、誤動等。這時主要從操作保險、開關輔助接點、動作線圈、繼電器接入點、轉換開關接入點、配線以及動作機構等部位著手檢查。其他回路的故障同樣可以以最終的動作結果作為依據，采取逐層向上的方式對上級元件的情況進行檢查，最終找到故障位置。

4.2 ?二次回路故障的預防技術

當前，國內較為先進繼電保護裝置中設置的主保護裝置通常自帶有對應的自診斷功能，能夠在線對裝置出現的異常情況進行監測，及時的發現存在的問題。因此，在預防二次回路故障的過程中，首先要加強對技術設備的管理，建立嚴格的技術管理規章制度體系，形成完善的繼電保護裝置及設備的基礎技術臺賬，保證繼電保護裝置在運行過程中的維護、檢修以及管理及時、到位。同時，要將設備運行過程中出現的微小變化予以記錄，通過對比分析的方式找到繼電保護裝置運行過程中可能潛在的故障隱患，從而有針對性的進行處理。在預防處理過程中，要盡量降低這種潛在故障隱患對設備造成的影響，以免出現大規模的故障事故。

4.3 ?提高繼電保護的可靠性

①在220 kV及以上的電網中，對所有的運行設備都必須安裝兩套交、直流輸入/輸出回路，并保證兩者的相互獨立，當一臺出現故障時，另一套能夠立即投入運行。同時，兩套繼電保護裝置以及開關系統獲得直流電源必須采取從不同熔斷器供電的方式。

②在繼電保護裝置系統的運行過程中，要結合變電站二次設備的實際運行環境以及主要工作特點，對保護裝置的運行維護以及故障處理能力予以王華，提高反事故以及事故應急措施，保證繼電保護裝置的整體可靠性。

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