電力系統繼電保護典型故障分析

藍艷菁

（國網福建沙縣供電有限公司，福建 沙縣 365500）

繼電保護裝置作為一種自動化設備被廣泛應用于電力系統中，在保障電力系統運行安全的同時，提高供電的質量及企業的經濟效益。當系統中發電機或線路等電子元件發生故障時，繼電保護裝置會發出警告信號或使處于工作狀態的斷路器跳閘，從而實現對故障的隔離作用。

1 電力系統繼電保護特點與處理措施的重要性

電力系統繼電保護的重要性主要體現在以下方面[1-2]。

1.1 可靠性

繼電保護裝置因其配置科學、技術優良常應用于電力系統中，在系統出現故障或影響安全運行時，自動進行保護的動作，來保障系統的正常運行和管理工作的順利開展。

1.2 選擇性和速動性

電力設備在出現故障后，為縮小故障的影響范圍，繼電保護裝置能在較短的時間內快速、精準地判斷故障類型，并且向距離最近的斷路器自動發出相應指令，使其及時跳閘切斷線路，以減少故障對電力系統造成的破壞；同時，可及時連接其他未受故障影響的電氣設備和相關軟件，及時恢復電力系統的正常供電。

1.3 靈敏性

被保護設備的線路或設備出現金屬性短路時，依托繼電保護裝置相關的靈敏度系數，分析電網系統發生的故障和異常差誤，從而判斷出現故障問題的元件范圍、性質以及具體的故障點，繼電保護裝置選擇性和靈敏性的要求。

2 電力系統繼電保護典型故障分析

2.1 1PT二次電壓回路故障

例如，220 kV PT，變比為2 200，即使停電的一次母線沒有接地，或具有1 MΩ的阻抗，從PT二次側看到的阻抗也僅有0.2 Ω，與短路無異。出現此種情況后，會出現較大的反充電流，容易在運行過程中出現PT二次側小開關跳開或者熔斷器熔斷的情況，導致運行中的繼電保護裝置無電壓，從而引發保護裝置誤動或者拒動的現象。

2.2 繼電保護觸點故障

其中，在某一變電站內執行35 kVⅠ段母線倒閘操作，當該線路PT處于停運狀態時，其電壓二次回路中仍然有電壓，且與35 kV Ⅱ段母線電壓相同，當這兩條母線各自都處于運行狀態且互不干擾時，其并列裝置中呈分列位置，執行母線電壓并列回路檢查時，顯示一切正常。在檢查35 kV線路保護的電壓切換回路時，發現當倒閘Ⅱ母運行結束后，原來運行在35 kVⅠ段母線中的一條線路，在電壓切換復歸回路中的Ⅰ段母線倒閘輔助觸點不良，無法使常閉觸點處于打開狀態，導致該兩段的母線電壓出現并列，在正確調整Ⅰ母倒閘輔助觸點后，35 kV母線恢復正常電壓狀態[3]。

2.3 繼電保護裝置元件損壞

以某個35 kV變電站的某個線路開關為例，當開關處于工作狀態時，其線路測控保護裝置的合位燈和跳位燈同時發亮。在對其進行全面檢查后，發現其在直流回路以及開關輔助開關接點的狀態都沒有出現故障問題。經過仔細比對及分析10 kV出線柜斷路器電氣控制原理接線圖后，確認其各工作環節都處于正常運行的狀態，仍未發現出現問題的原因。后查閱戶內高壓真空斷路器說明書之后，推斷其主要故障原因是由整流塊引起，通過將操作電源斷開后，對整流塊故障進行檢查，發現其出現擊穿的問題，從而引起的元器件損壞。

2.4 接線錯誤引發保護誤動或拒動

一臺6 300 kVA主變壓器投入運行后不久，在空載及輕載負荷狀態下，其仍然能夠保持正常運行。當負荷為2 000 kVA時，出現差動保護跳閘故障，通過帶負荷測試變壓器后，通過分析測量結果和數據，發現引發故障的原因是由于高壓側差動電流線圖接反所致，完成接線修正工作之后，對角差和三相差流分別進行復測，根據復測結果對故障處理效果進行判斷。

2.5 直流接地問題

直流接地故障導致繼電系統出現拒動的主要原因有以下幾方面：（1）直流正極接地原因。由于其出口中間的繼電器線圈、跳合閘線圈等常規跳閘線圈與負極電源有連接；因此，保護誤動作是由于列回路發生接地或絕緣不良的情況而導致。（2）直流負極接地原因。亦是同樣的狀況，在回路中出現其他的接地，擴大其故障的影響，導致保護拒動作。（3）繼電器觸點原因。出現兩點接地跳閘及合閘回路短路的故障，無論出現其中的何種，都會造成繼電器觸點被燒毀，出現接地故障。

2.6 繼電保護設備出現的故障

電力系統繼電保護設備出現故障的主要原因是設備和元件的質量未能達到標準，且不能滿足系統設計和實際運行中的需求。因此，對繼電保護設備和元件質量和標準進行嚴格的把關，減少由于設備故障而影響繼電保護裝置的穩定運行，確保其能穩定發揮繼電保護裝置完整功能，圖1是常見的電力系統繼電保護設備。

圖1 電力系統繼電保護設備

3 電力系統繼電保護典型故障處理方法

3.1 電力系統繼電保護故障處理流程

針對微機提供的故障信息，要合理進行區分和處理，常見事故比較容易排除，非典型事故處理難度較大，應按照既定的步驟和程序進行處理；人為事故應科學處理。雖然發生繼電保護事故，但現場信號指示不足以對故障部位和原因等進行判斷，亦或者斷路器跳閘導致無法發揮信號燈作用，增加了事故的界定和判斷難度。電力工作人員要認識到科學處理電力系統繼電保護典型故障的重要性，結合實際情況開展分析工作。嚴格執行故障錄波和時間記錄工作。繼電保護故障處理過程中會應用到違機事件記錄、故障錄波圖形、裝置燈光顯示信號等技術，需要以此為背景，對故障原因和處理方法等進行正確判斷和確定[4]。

3.2 電力系統繼電保護故障處理方法

3.2.1 參照法

參照法主要是通過對比電力系統繼電保護裝置的參數來判斷保護設備的故障所在，及時針對發生的故障進行處理。通過對比正常和非正常運行狀態下的設備技術參數，并以此為依據，尋找故障點。如果接線錯誤或定值校驗過程中的測試值與預想值差異較大，可選擇該種故障檢查的方法。電力系統在進行回路改造時如果不能恢復正確的接線，可以運用參照法根據同類設備的接線位置進行檢查，來縮小故障發生的范圍。

3.2.2 替換法

借助替換法可以快速地更換電力系統中斷電保護裝置出現故障的設備，并及時恢復其保護的正常功能。比如：替換故障或存在隱患的電氣設備或元件，判斷其故障是否由元件出現故障問題而導致。因此，在使用替換法前，需技術水平較高的維修人員及時并準確地定位故障發生的位置。

3.2.3 直觀法

該故障處理方法在電子設備檢修過程中應用較普遍。在發生繼電保護故障時，通過采用此種方式能及時對故障類型、原因等進行判斷和處理。比如：繼電器的表面顏色發黃或者元件有異味，都可作為故障判斷的依據。

3.2.4 短接法

通過判斷故障是否處于短接線范圍內，以此為依據對故障范圍進行界定，該故障判斷方法目前在電力系統中應用較為廣泛。比如：轉換開關接點判斷、電流回路開路等[5]。

3.3 確保電力系統繼電保護正常運行的應對措施

電力系統繼電保護過程中需進行科學合理的人員配置，并明確繼電保護的目標，確保其處于穩定運行狀態。

結合繼電保護的特點，完善其具體的管理規范及相關規章制度，比如：完整的設備臺帳、事故分析、定期校驗和缺陷處理等，并將網絡計算機技術應用到電力系統繼電保護檔案管理工作中，提高繼電保護工作的質量和效率。同時，依托狀態監測方法，對二次設備進行檢查，以達到良好的狀態監測效果，最大程度避免產生各種故障問題。

4 結語

繼電保護工作直接影響著電力系統是否能正常運行。工作人員需結合日常的實際工作，了解電力系統繼電保護特點及作用，通過具體案例對其典型性故障進行分析，提出具體的應對措施及保護處理流程，來提高電力系統運行的穩定性，促進電力企業的持續發展。