微機繼電保護裝置檢修中一般故障的查找

巨克文(青海益和檢修安裝有限公司，青海 西寧 810100)

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微機繼電保護裝置檢修中一般故障的查找

巨克文
(青海益和檢修安裝有限公司，青海 西寧 810100)

〔摘 要〕從定值錯誤、接線錯誤、保護裝置元器件老化3方面闡述了微機繼電保護裝置一般故障的類型；總結(jié)了直觀法、參照法、替換法、短接法4種檢修工作中常用的故障查找方法，并通過實例進行說明，為切實提高處理微機繼電保護裝置故障的專業(yè)水平提供借鑒。

〔關(guān)鍵詞〕微機繼電保護裝置；檢修；一般故障；故障查找

0 引言

隨著電力技術(shù)的高速發(fā)展，繼電保護正在向計算機化，網(wǎng)絡(luò)化，智能化，保護、控制、測量和數(shù)據(jù)通信一體化發(fā)展，微機保護裝置得到廣泛應用。這就要求繼電保護檢修工作者不斷學習科學有效的工作方法，總結(jié)經(jīng)驗教訓，在日常的工作中及時發(fā)現(xiàn)微機保護裝置故障并進行科學處理，保障系統(tǒng)的正常運行，以提高供電的安全性和可靠性。

1 一般故障的類型

微機繼電保護裝置與以往的繼電保護設(shè)備相比，有著巨大的優(yōu)越性；但由于人為和其設(shè)備自身的原因，也會出現(xiàn)一些故障。目前，現(xiàn)場繼電保護裝置一般故障較多反映在定值錯誤、接線錯誤、保護裝置元器件老化等方面。

1.1 定值錯誤

微機繼電保護裝置的誤整定有如下2類。

(1) 由于計算錯誤而出現(xiàn)的誤整定。

(2) 繼電保護工作人員在執(zhí)行過程中的誤整定。由于不同專業(yè)的分工不同，保護定值的計算及整定通常由不同的人員在不同的時間和地點進行；且由于主、客觀方面的原因，使得保護整定定值與現(xiàn)場實際需求不相符，從而導致電網(wǎng)存在安全隱患，甚至引發(fā)電網(wǎng)事故。

1.2 接線錯誤

微機繼電保護裝置設(shè)計的二次接線圖紙與現(xiàn)場要求不對應，或者現(xiàn)場施工接線未嚴格按照設(shè)計要求進行，都有可能造成微機繼電保護裝置產(chǎn)生寄生回路，甚至短路燒壞設(shè)備，影響到微機繼電保護裝置的工作狀態(tài)。

1.3 保護裝置元器件老化

保護裝置元器件老化的主要原因有如下幾點。

(1） 工作溫度過高。微機繼電保護中大量使用電子元器件、大規(guī)模集成電路，在通風條件差、積灰嚴重或異常運行情況下會造成發(fā)熱嚴重。而微機單片機對溫度特別敏感，工作溫度過高會加快微機繼電保護裝置老化，進而導致故障。

（2） 干擾和絕緣問題。微機保護系統(tǒng)的抗干擾能力比較差，加上設(shè)備的絕緣問題，會造成一些邏輯元件運行錯誤，影響微機繼電保護裝置的工作。

（3） 微機繼電保護裝置長期運行后，由于靜電作用使得插件接線的焊接點四周堆積了大量的靜電塵埃，導致相鄰2個焊接點之間逐步形成了一個導電通道，從而造成微機繼電保護裝置發(fā)生故障。

（4） 工作電壓不穩(wěn)定。微機繼電保護裝置的工作電源經(jīng)過了多次變換，電壓雖不高，但對其品質(zhì)要求卻很嚴格。由于現(xiàn)場電源多取自直流系統(tǒng)，其紋波含量變化較大；且在關(guān)斷和送上電源時，瞬間電壓變化大，易造成元件和芯片損傷，加速元器件老化。

2 一般故障的查找方法

在微機繼電保護裝置的故障處理中，了解和掌握微機繼電保護裝置故障處理的基本方法，能夠幫助檢修工作人員快速消除一般故障。現(xiàn)場常用的故障查找方法有直觀法、參照法、替換法、短接法4種。

2.1 直觀法

在微機繼電保護裝置故障處理中，直觀法可以用于發(fā)現(xiàn)一些不需使用專業(yè)電子儀器進行測試和檢測的故障。在微機繼電保護裝置檢修現(xiàn)場，如果能夠直接發(fā)現(xiàn)繼電器的內(nèi)部出現(xiàn)了嚴重變色或變形的狀況，或者某個組件出現(xiàn)了燒焦的味道，則可通過這些現(xiàn)象直接判斷出故障發(fā)生在繼電器的內(nèi)部組件上，從而縮短了故障處理時間。

某110 kV變電站新上110 kV線路間隔投運，該線路使用國電南瑞科技股份有限公司生產(chǎn)的NSR201R型線路保護測控裝置，帶雙母線電壓切換板。按照啟動方案，沖擊試驗前110 kVⅠ母線帶電，Ⅱ母線不帶電，新投運線路合于Ⅱ母線，準備通過母聯(lián)710開關(guān)進行沖擊試驗。運維人員按照方案進行1次沖擊試驗后，保護人員現(xiàn)場恢復保護屏內(nèi)安措，依次合上切換前電壓連接片1UD11-1UD20，當連至Ⅱ母切換前電壓A相UA2：1UD16時，端子連接處突然冒出火星，微機繼電保護裝置冒煙并有焦味，后臺發(fā)出“Ⅰ母PT失壓”信號。經(jīng)查看，發(fā)現(xiàn)Ⅰ母PT二次電壓空開跳開，檢修人員斷開保護裝置電源及操作電源，拆下保護裝置背板，發(fā)現(xiàn)保護裝置電壓切換YQ板已被燒毀，切換前電壓UA1，UA2對應回路銅箔燒斷。

檢修人員查閱裝置說明書發(fā)現(xiàn)，NSR201R型線路保護測控裝置的電壓切換板采用雙位置繼電器，而設(shè)計圖紙只設(shè)計接入了刀閘的常開接點啟動雙位置繼電器，而無刀閘常閉接點接入以返回雙位置繼電器。在前期調(diào)試中，繼電器1YQJ2-1YQJ6，2YQJ2-2YQJ6均有過動作，造成上述繼電器常開接點閉合無法復歸。切換前Ⅰ母電壓及Ⅱ母電壓處于并列。當1UD11，1UD16同時接上電壓小母線時，1YQJ3，2YQJ3常開接點處于閉合，Ⅰ母A相帶電而Ⅱ母A相無電，Ⅰ母PT通過電壓切換YQ板向Ⅱ母PT進行反送電。由于電壓切換板回路容量小，印制板上銅箔發(fā)熱而瞬間燒毀。故障檢查示意如圖1所示。

圖1　直觀法故障檢查

2.2 參照法

參照法是指通過對照正常與非正常設(shè)備的技術(shù)參數(shù)，比較其不同之處，從而找出不正常設(shè)備的故障點。將故障裝置的各種參數(shù)與正常裝置的參數(shù)相比較，發(fā)生較大差異的部位很可能就是故障點。該方法主要適用于查找微機繼電保護裝置的接線故障，比如裝置接線后不能正確工作，可與同類的裝置接線進行參照查找故障點。

某變電站新擴建1個110 kV線路間隔，在投運前進行帶負荷試驗。帶上負荷后發(fā)現(xiàn)，第1套線路保護PRC31A-02采樣異常， B，C 2相的負荷電流均為0．8 A，而A相的電流只有0．4 A左右。第2套線路保護PRS-753S采樣正常，三相電流均為0．8 A。現(xiàn)場使用鉗形電流表對CT二次電流進行測量，A相電纜回路中電流確實偏小，參照第2套線路保護的采樣，懷疑第1套線路保護所用CT回路中因存在2點接地而出現(xiàn)分流的情況。

申請停電后，檢修人員用CT回路連接片將端子箱內(nèi)第1套線路保護打開，拆除該處的接地線，使用1 000 V兆歐表對連接片端的電纜進行絕緣測試。測試發(fā)現(xiàn)B相與C相電纜對地絕緣均大于10 MΩ，而A相電纜至控制室方向電纜對地絕緣正常，至CT本體接線盒方向電纜對地絕緣幾乎為0。參照正常參數(shù)，判斷A相電纜在端子箱至CT本體接線盒之間存在接地現(xiàn)象。打開CT本體接線盒后發(fā)現(xiàn)，接線盒內(nèi)A相電纜芯在施工過程中受損，與其他電纜擠壓觸碰金屬外殼形成接地，施工單位更換備用芯后故障消失。故障檢查示意如圖2所示。

圖2　參照法故障檢查

2.3 替換法

替換法是用正常的插件或元件替代被懷疑有故障的插件或元件，從而判斷其是否有故障。替換法的實施應注意以下幾點：

(1) 插件內(nèi)定值芯片的程序及跳線是否相同；

(2) 運行插件或元件在替代前是否需采取一定措施；

(3) 繼電保護裝置元件生產(chǎn)廠家相同但型號不同的情況。

利用替換法可以縮小故障點的查找范圍，該方法比較適用于綜合自動化的微機繼電保護裝置。如果替換之后故障消失，說明被替換下來的組件存在故障；如果替換之后故障仍然存在，則說明故障點不在該組件上，繼續(xù)使用該方法對其他組件進行相同的檢查。

某330 kV變電站后臺發(fā)告警信號，提示某運行中330 kV線路保護 “第1組控制回路斷線”。運維值班人員檢查發(fā)現(xiàn)該線路保護屏后第1組操作電源4DK1空開跳開。檢修人員到達現(xiàn)場后，初步懷疑操作回路中可能存在接地或短路現(xiàn)象，造成空開過流跳開。

經(jīng)調(diào)度申請許可，將該線路保護裝置第1組跳閘出口退出進行檢查。使用萬用表測量4DK1空開上口，直流電壓110 V無異常；測量4DK1空開下口，正、負端間及對地均無交流或直流電壓；檢查保護裝置24 V線路絕緣，其對地電阻值無窮大，未發(fā)現(xiàn)明顯的接地或寄生回路串入現(xiàn)象。合上4DK1空開，后臺“第1組控制回路斷線”信號復歸，無其他異常信號發(fā)出，直流接地檢測儀上各支路對地電阻均正常；再次測量4DK1空開下口，直流電壓110 V無異常。將斷路器處于合位，分別對3相操作回路進行檢查，使用萬用表測得A相合位監(jiān)視位置4D107電壓為-105 V，A相跳位監(jiān)視位置4D100電壓為+110 V，無交流電壓串入；B，C相操作回路與A相對應點電壓檢查亦正常，操作回路未發(fā)現(xiàn)異常。此時4DK1空開再次跳開，檢修人員懷疑可能因空開老舊出現(xiàn)故障，從站內(nèi)新擴建未投運間隔的保護屏上拆得1個同廠家同容量的新空開，按照原有接線方式替換原有空開。合上新4DK1空開，現(xiàn)場觀察，約10 min后，已經(jīng)拆下的老空開在晃動時忽然跳開，由此判斷是一起由空開質(zhì)量問題引起的故障。故障檢查示意如圖3所示。

2.4 短接法

短接法是將回路的某一部分或某一段用短接線進行人為短接，從而判斷故障是否在短接線范圍內(nèi)。與替換法相似，短接法也可以縮小故障查找范圍，簡化故障處理步驟；但是這種方法適用范圍較小，一般用于檢查電磁鎖失靈、切換把手故障、電流回路開路等。

圖3　替換法故障檢查

某變電站110 kV線路發(fā)生單相接地故障，線路保護拒動，造成站內(nèi)110 kV母聯(lián)保護零序動作跳開810開關(guān)，2號主變保護中后備零序動作跳開802開關(guān)，故障線路所在Ⅱ母線失壓。

經(jīng)檢查，故障線路使用國電南京自動化股份有限公司生產(chǎn)的PSL621D型線路保護。故障發(fā)生時保護裝置正常啟動，記錄故障相為B相，保護啟動后25 ms接地距離Ⅰ段出口，276 ms接地距離三跳失敗，500 ms零序Ⅱ段出口，電流為24．965 A，零序三跳失敗，零序永跳出口，測距為23．26 km。

由于現(xiàn)場運行人員在測控屏無法對開關(guān)進行分閘操作，檢修人員現(xiàn)場模擬故障，保護裝置動作但不能出口。使用萬用表在保護裝置TRIP板件(見圖4)上測量電位發(fā)現(xiàn)，保護動作時1n11x6處電壓由0變?yōu)?110 V，1n11x7出口處電壓始終為-110 V，無變化。該跳閘回路在TRIP板件內(nèi)經(jīng)過壓力低閉鎖跳閘1YJJ1，1YJJ2繼電器的并聯(lián)常閉接點和防跳繼電器TBJ。再測量保護動作時1n11x16電壓保持-110 V，1YJJ1與1YJJ2均未動作。

檢修人員懷疑裝置元件可能有損壞，造成跳閘回路不通，于是取出TRIP板使用萬用表檢查。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)，1YJJ1，1YJJ2常閉接點同時不通。使用短接法將1YJJ1常閉接點焊接成通路，重新把板件插回原處后再次試驗，發(fā)現(xiàn)保護動作與測控屏操作均可以進行分閘。由此確認故障線路保護裝置拒動原因為保護裝置TRIP板故障，1YJJ1，1YJJ2常閉接點全部損壞，造成跳閘回路斷開。

圖4　短接法故障檢查

3 結(jié)束語

隨著智能電網(wǎng)的建設(shè)，數(shù)字化、智能化變電站逐步投入使用，繼電保護技術(shù)的發(fā)展也在與時俱進。在實際工作中遇到的微機繼電保護裝置故障問題種類多樣，應根據(jù)具體情況選擇合適的處理方法，并善于總結(jié)，積累經(jīng)驗，切實提高處理微機繼電保護裝置故障的專業(yè)技能水平。

參考文獻：

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作者介紹：

巨克文(1986-)，男，技師，主要從事繼電保護二次檢修與維護管理工作，email：mj505658@163．com。

收稿日期：2015-10-07。