電力系統繼電保護故障分析與處理措施

蘇瀟雨

【摘?要】隨著經濟的不斷發展，社會生產對電力供應的需求越來越大。在電力系統中繼電保護裝置是保證電力系統安全運行的重要保障。事實證明，如果繼電保護裝置在運行中出現問題，不僅會造成嚴重的后果，還會擴大事故影響。所以，必須對電力系統繼電保護裝置的故障現象進行分析，并提出有效的解決措施，以此來保障電力設備的穩定運行。

【關鍵詞】電力系統;繼電保護裝置;存在問題;解決措施

前言

隨著我國經濟水平的不斷提高，無論是日常生活還是社會生產，對電力供應的需求都越來越大，對電能質量的要求都越來越高。當電力系統發生故障或異常工況時，繼電保護裝置在可能實現的最短時間和最小區域內，自動將故障設備從系統中切除，或發出信號由值班人員消除異常工況根源，以減輕或避免設備的損壞和對其他設備的影響。因此繼電保護裝置是電力系統安全運行的重要保障。但與此同時，繼電保護裝置本身或其附屬設備也存在一定程度的故障幾率，這些設備發生的故障也為電力系統增加額外的故障因素，因此就需要對其產生的原因進行分析研究，并對研究發現的問題進行解決，以保證繼電保護設備在電力系統中的正常運行，發揮其應有的功能。

一、繼電保護裝置的作用

在電力系統運行的過程中，可能發生各種故障狀態和不正常運行狀態。如因雷擊、鳥獸跨越電氣設備、人為不當操作、電氣設備絕緣強度下降等原因造成的短路等故障，以及過負荷、系統功率不足造成的頻率降低、系統甩負荷過程中出現的過電壓、電力系統振蕩等不正常運行狀態。兩種狀態都可能在電力系統中引發事故。即系統或其中一部分的正常工作狀態遭到破壞，并造成對用戶少送電或電能質量變壞到不能允許的程度，甚至造成人身傷亡或電氣設備損壞。

系統發生事故之后，一方面要迅速找出發生事故的電氣元件，并將其切除或報警;一方面，為防止事故擴大，應對某些電氣設備進行反事故操作。這些工作由繼電保護設備與安全自動裝置完成。[1]

二、繼電保護裝置常見故障因素：

1.干擾因素：

繼電保護裝置必須有能夠正確區分被保護元件是處于正常運行狀態還是故障狀態的能力。保護裝置要實現這一功能，需要采集電力系統發生故障前后電氣物理量，并以這些物理量變化的特征為基礎來進行運算與分析。這些電氣物理量以電壓、電流等模擬量與反映各種設備狀態的開關量為主。如果這些物理量在傳輸的過程中未采取抗干擾措施，一旦受到擾動會直接影響繼電保護裝置運行，從而產生誤動作或者拒動的現象。

2.定值因素

繼電保護裝置運行的過程中，需要將采集到的物理量與保護定值進行比對、運算以判斷系統運行狀態。通常保護定值需要以設備參數、系統結構、保護算法等為依據，人工進行整定計算。這個過程對相關人員專業能力要求較高。[2]如果在整定計算工作中，由于方法不規范，設備參數、系統結構不準確甚至誤輸入，都會影響到繼電保護裝置的正常運行，導致誤動作或拒動現象發生。

3.電流互感器飽和問題：

電流互感器是依據電磁感應原理將一次側大電流轉換成二次側小電流的設備。繼電保護裝置依靠電流互感器采集系統中的電流量進行計算。當系統發生故障時，故障電流較大，極易引起電流互感器鐵芯磁通密度過大，導致鐵芯出現磁飽和，此時互感器勵磁阻抗大幅度降低，導致其輸出的二次電流與一次電流不再是線性的比例關系，保護裝置采集到的電流值將小于系統實際值。[3]發電廠高壓廠用變與啟動變配備的差動保護，在發生區外故障的過程中，故障電流從變壓器一側流入，另一側流出。如果電流互感器配備不符合要求，常會因故障電流導致其中一側電流互感器飽和，進而導致差動保護采集的兩側電流不一致而發生差動保護誤動作。

4.二次回路因素：

繼電保護與安全自動裝置的二次回路是引發故障的重要因素。其中保護出口回路、電壓互感器與電流互感器的二次回路一旦出現問題，可能出現保護退出運行、保護拒動、誤動等問題發生。例如，某發電機正常運行過程中發變組保護動作跳閘，故障信號為“發電機差動保護動作”。經進一步檢查為發電機中性點電流互感器二次回路斷線，導致差動保護誤動作。

5.高頻收發信機因素：

在光纖線路保護普及之前，利用輸電線路的高頻載波通訊的線路保護裝置曾經大量應用。高頻收發信機故障會嚴重影響數據與指令的傳輸。目前隨著光纖通訊線路保護裝置的大量普及，高頻通訊技術在繼電保護領域中已基本淘汰不用。

6.插件問題：

隨著技術進步，近年來微機型繼電保護裝置已大量普及。模塊化的設計在微機保護中廣泛采用。因個別插件問題導致的保護裝置無法正常投入甚至誤動作問題時有發生。例如某電廠曾因一批次進口變壓器保護采樣插件存在設計缺陷問題導致差動保護誤動作。

三、對電力系統繼電保護裝置故障的應對策略

1.故障數據分析：

故障數據分析是繼電保護裝置動作后判斷保護裝置動作是否正確的必要流程。在故障發生后，需要對繼電保護動作記錄、故障錄波器相關故障記錄中相關輸入量進行統計與分析，通過系統各相關物理量故障時采集值、系統正常運行值以及對應故障狀態的理論值三者之間的相互比對，判斷保護裝置是否正確動作。并根據結論制定有效的故障處理方案。目前，大部分繼電保護裝置均配備有故障錄波功能，發電廠按規程要求均配置有故障錄波器，二者相互配合可以得到故障時的系統參數，進而為下一步的分析判斷提供有利條件。

2.保護裝置的檢驗：

對繼電保護裝置的正確檢查與校驗是判斷保護裝置有無問題的有效方法。常用的檢查方法包括順序檢查法、逆序檢查法及整組試驗法。順序檢查法即按照檢驗規程要求，對保護裝置依次進行外部檢查、絕緣檢測、定值檢查、電源性能測試、保護校核等檢查工作。逆序檢查法則從事故發生的結果開始分析，模擬保護動作時故障現象，直至找到事故根源，適用于保護裝置誤動作等故障的檢查。整組試驗法主要是對保護裝置的動作邏輯、動作時間等進行檢查，模擬故障，從而判斷問題所在。檢驗工作結束后，應及時提出報告。只有正確、規范地開展保護檢驗工作，才能為判定繼電保護裝置能否正常運行提供科學依據。

3.加強日常管理，提高繼電保護系統運行的穩定性

除上述檢查處理措施外，還要從日常工作著手，提高繼電保護系統運行的穩定性。一要注意對繼電保護裝置的接線端子、二次回路、插排連接件等附件維護與檢查。二要規范保護定值管理工作，定期按照規程要求開展保護定值校核工作。三是要加強設備管理工作，建立全面詳實的設備臺賬，關注相關設備軟硬件版本更新信息，及時消除故障隱患。四要重視工程基建管理，從電氣一次設備選型、保護配置、整體設計等方面層層把關，避免將基建問題帶入后續生產運行過程中，為各項工作打好基礎。五要加強人員培訓工作，為相關從業人員創造培訓機會，形成良好的學習機制，重點提高其分析問題、解決問題的實際能力。

四、結束語

綜上所述，無論在發電企業或用電企業的生產過程中，電力供應的穩定與可靠是至關重要的，因此保障繼電保護裝置的可靠運行尤為關鍵。引發電力系統繼電保護裝置故障的原因眾多，這就要求在工作中，不但能夠徹底分析引發故障的原因，采取及時有效的解決措施，還要加強對設備的檢修和維護，加強從業人員能力培訓工作，以此來避免繼電保護裝置出現故障，全面提升電力設備運行的可靠性。

參考文獻：

[1]張艷霞.電力系統保護與控制：76-77.

[2]廣東省電力調度中心.地區電網繼電保護整定計算：106.

[3]鄭小敏.CT飽和引起變壓器差動保護誤動的分析與對策.電力系統保護與控制，2005，V33（8）

（作者單位：元寶山發電有限責任公司）