電力系統(tǒng)繼電保護(hù)常見(jiàn)故障與對(duì)策分析

施清山

（福建省億力建設(shè)工程有限公司福建電力調(diào)試分公司，福建 福州 350000）

繼電保護(hù)是電力系統(tǒng)的重要組成部分，繼電保護(hù)系統(tǒng)在運(yùn)行中發(fā)生故障，會(huì)給電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行造成影響。因此，生產(chǎn)運(yùn)行管理中可以通過(guò)對(duì)典型的、常見(jiàn)的繼電保護(hù)故障進(jìn)行分析探討，舉一反三，并采取有效的處理對(duì)策和預(yù)防措施，提升電力系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。

1 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的概念與作用

1.1 繼電保護(hù)的基本內(nèi)涵

繼電保護(hù)包含繼電保護(hù)技術(shù)和繼電保護(hù)自動(dòng)裝置。該項(xiàng)技術(shù)是一個(gè)完整的體系，它主要由電力系統(tǒng)故障分析、繼電保護(hù)原理及實(shí)現(xiàn)、繼電保護(hù)配置設(shè)計(jì)、繼電保護(hù)運(yùn)行及維護(hù)等技術(shù)構(gòu)成；繼電保護(hù)裝置是有效發(fā)揮繼電保護(hù)功能的關(guān)鍵一環(huán)，在電力系統(tǒng)運(yùn)行設(shè)備產(chǎn)生異常或者出現(xiàn)故障時(shí)，能快速地分析故障的情況，及時(shí)有選擇性地動(dòng)作，進(jìn)而快速切除故障。

1.2 繼電保護(hù)所發(fā)揮的作用

繼電保護(hù)在電力系統(tǒng)發(fā)生內(nèi)部故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，能夠智能識(shí)別電力系統(tǒng)本身的故障或危及安全運(yùn)行的事件，根據(jù)故障的性質(zhì)，在保護(hù)裝置可能實(shí)現(xiàn)的最短時(shí)間和最小范圍內(nèi)，將運(yùn)行的故障設(shè)備從系統(tǒng)中切除，或及時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。具體而言，主要功能包括：（1）監(jiān)控電力系統(tǒng)中設(shè)備的運(yùn)行，當(dāng)被保護(hù)的設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，相應(yīng)的繼電保護(hù)裝置迅速精確地給故障元件相關(guān)的斷路器設(shè)備發(fā)出跳閘指令，讓故障設(shè)備第一時(shí)間從電力系統(tǒng)中切除，將事故影響范圍降到最小，降低對(duì)電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定供電的影響。（2）科學(xué)智能傳達(dá)電氣設(shè)備各種不正常運(yùn)行狀態(tài)，并根據(jù)不正常運(yùn)行狀態(tài)和設(shè)備運(yùn)維條件的迥異而發(fā)出相應(yīng)的指令，警醒值班工作人員及時(shí)高效地采取相應(yīng)的措施，或可由自動(dòng)裝置自動(dòng)進(jìn)行相關(guān)的跳閘及控制。（3）實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)設(shè)備的自動(dòng)化控制和遠(yuǎn)程操作，以及對(duì)工業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)控制。

2 繼電保護(hù)的常見(jiàn)故障類(lèi)型和應(yīng)對(duì)措施

2.1 電流互感器飽和引起的保護(hù)誤動(dòng)

在最近若干年的電力生產(chǎn)中，出現(xiàn)過(guò)電流互感器在保護(hù)區(qū)外故障或大容量電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，因流過(guò)電流互感器電流過(guò)大，造成電流互感器出現(xiàn)飽和，導(dǎo)致差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作的事故。主要原因有：（1）電流互感器在設(shè)計(jì)選型上未選用容量足夠的保護(hù)級(jí)電流互感器。（2）在施工調(diào)試階段，電流互感器因安裝、調(diào)試等因素造成現(xiàn)場(chǎng)組別接線錯(cuò)誤，導(dǎo)致差動(dòng)保護(hù)選用計(jì)量級(jí)電流互感器。

針對(duì)這一故障，應(yīng)采取如下對(duì)策。首先，在設(shè)備選型上應(yīng)進(jìn)行電流互感器的核算，根據(jù)電力系統(tǒng)短路容量來(lái)合理選擇電流互感器的容量，滿足相關(guān)繼電保護(hù)裝置上下級(jí)整定配合和可靠性的要求。其次，在施工調(diào)試階段，應(yīng)認(rèn)真核對(duì)圖紙與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際接線情況，根據(jù)廠家提供的電流互感器銘牌及伏安特性報(bào)告，確認(rèn)CT組別，防止差動(dòng)保護(hù)電流互感器組別選擇不當(dāng)。最后，還可以通過(guò)實(shí)測(cè)差動(dòng)保護(hù)電流互感器CT10%誤差曲線查找最大短路電流下的允許阻抗與實(shí)測(cè)的二次交流負(fù)載阻抗進(jìn)行比較，校核電流互感器在可能出現(xiàn)的最大穿越電流作用下，電流互感器是否會(huì)飽和以及差動(dòng)保護(hù)是否會(huì)誤動(dòng)作。

2.2 CT、PT接地問(wèn)題引起保護(hù)誤動(dòng)及拒動(dòng)

所有互感器的二次繞組回路都必須有且只能有一點(diǎn)接地。現(xiàn)場(chǎng)由于等電位地網(wǎng)及二次回路接地不規(guī)范，二次電氣設(shè)備繁多且二次回路接線復(fù)雜，再加上電纜絕緣老化以及人為接線錯(cuò)誤等因素，導(dǎo)致二次回路經(jīng)常出現(xiàn)多點(diǎn)接地的安全隱患，在外部嚴(yán)重干擾情況下，出現(xiàn)繼電保護(hù)裝置誤動(dòng)作或拒動(dòng)的安全事故。如當(dāng)PT二次回路出現(xiàn)多點(diǎn)接地，在一次系統(tǒng)出現(xiàn)接地故障的時(shí)候，因故障點(diǎn)電位及變壓器中性點(diǎn)電流的影響，造成保護(hù)裝置采樣到的二次電壓與實(shí)際故障相電壓不一致，對(duì)保護(hù)裝置的動(dòng)作行為產(chǎn)生影響，出現(xiàn)保護(hù)拒動(dòng)或者誤動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)；當(dāng)CT二次回路出現(xiàn)多點(diǎn)接地，當(dāng)一次系統(tǒng)出現(xiàn)接地故障的時(shí)候，因二次電流回路存在分流，導(dǎo)致保護(hù)裝置采樣到的電流出現(xiàn)一定的偏差，對(duì)保護(hù)裝置的動(dòng)作行為產(chǎn)生影響，出現(xiàn)保護(hù)拒動(dòng)或者誤動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)。

為了提高繼電保護(hù)的可靠性，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)二次回路的檢查，嚴(yán)格按照相關(guān)的檢驗(yàn)規(guī)程、規(guī)范進(jìn)行檢驗(yàn)，嚴(yán)禁出現(xiàn)少項(xiàng)、漏項(xiàng)的情況。同時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)可通過(guò)二次回路的絕緣檢查，來(lái)排查CT、PT二次回路是否存在多點(diǎn)接地的安全隱患。

2.3 繼電器誤動(dòng)作引起的跳閘事故

近年來(lái)，隨著微機(jī)保護(hù)及集成型斷路器操作箱的廣泛應(yīng)用，繼電器廣泛運(yùn)用于繼電保護(hù)中，繼電器的可靠性直接影響著繼電保護(hù)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。在電力生產(chǎn)運(yùn)行中，常出現(xiàn)因繼電器動(dòng)作功率低，在系統(tǒng)有較大擾動(dòng)時(shí)繼電器誤動(dòng)作，導(dǎo)致斷路器誤跳閘或保護(hù)裝置誤動(dòng)作的事故案例。

為了提高二次回路繼電器的可靠性，現(xiàn)場(chǎng)二次回路及保護(hù)裝置可采取如下預(yù)控措施：（1）在設(shè)計(jì)上應(yīng)對(duì)繼電器的用途、型號(hào)、廠家及參數(shù)進(jìn)行最佳設(shè)計(jì)。（2）對(duì)二次回路中重要的出口繼電器及保護(hù)開(kāi)入信號(hào)，應(yīng)采取防止繼電器誤動(dòng)的措施。如外部開(kāi)入不經(jīng)閉鎖直接跳閘（變壓器非電量保護(hù)、線路保護(hù)遠(yuǎn)方跳閘，母差失靈保護(hù)開(kāi)入等）的重要回路，應(yīng)在啟動(dòng)開(kāi)入端采用大功率中間繼電器，并要求其動(dòng)作電壓在55%～70%Un范圍內(nèi)，動(dòng)作功率不低于5W。（3）保護(hù)裝置重要光耦開(kāi)入信號(hào)應(yīng)使用強(qiáng)電光耦電源。在保護(hù)裝置內(nèi)，涉及直跳回路開(kāi)入量應(yīng)設(shè)置必要的延時(shí)防抖措施（由保護(hù)裝置軟件實(shí)現(xiàn)），防止由于保護(hù)開(kāi)入量的短暫外部干擾造成保護(hù)裝置誤動(dòng)出口。（4）對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)不滿足反措要求的繼電器，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行整改，消除隱患。

2.4 定值整定問(wèn)題引起的保護(hù)誤動(dòng)及拒動(dòng)

電力系統(tǒng)繼電保護(hù)定值的正確整定和執(zhí)行是保證繼電保護(hù)裝置正確動(dòng)作的兩個(gè)重要條件。現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員在執(zhí)行定值時(shí)，往往因?yàn)樵O(shè)備及人為等多種因素出現(xiàn)誤整定的情況。主要原因有：（1）在設(shè)計(jì)、基建、技改等階段未能及時(shí)、準(zhǔn)確地向保護(hù)計(jì)算人員提供有關(guān)的計(jì)算參數(shù)、圖紙等。（2）繼電保護(hù)定值在執(zhí)行過(guò)程中因人為因素導(dǎo)致的保護(hù)誤整定，如定值核對(duì)錯(cuò)誤、保護(hù)定值數(shù)據(jù)執(zhí)行錯(cuò)誤、控制字、跳閘矩陣執(zhí)行錯(cuò)誤、軟壓板執(zhí)行錯(cuò)誤、定值區(qū)執(zhí)行錯(cuò)誤等。

針對(duì)以上發(fā)生誤整定的各種原因，應(yīng)從整定計(jì)算、現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行、定值核對(duì)、人員培訓(xùn)等方面制定措施，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)定值、圖紙的管理，并建立各個(gè)設(shè)備的保護(hù)資料檔案。技術(shù)人員需要詳細(xì)了解保護(hù)裝置和現(xiàn)場(chǎng)情況，定值單內(nèi)容應(yīng)全面、細(xì)致，執(zhí)行時(shí)要認(rèn)真仔細(xì)，具體到每個(gè)細(xì)節(jié)。同時(shí)，根據(jù)相關(guān)定值管理規(guī)定，定期對(duì)保護(hù)定值進(jìn)行復(fù)核。

2.5 繼電保護(hù)裝置質(zhì)量問(wèn)題引起的保護(hù)誤動(dòng)和拒動(dòng)

繼電保護(hù)裝置質(zhì)量問(wèn)題引起的保護(hù)誤動(dòng)或拒動(dòng)主要的原因有：（1）繼電保護(hù)裝置原理和保護(hù)邏輯功能存在缺陷導(dǎo)致保護(hù)誤動(dòng)或拒動(dòng)。（2）繼電保護(hù)裝置零部件質(zhì)量不合格，精度低。（3）繼電保護(hù)裝置運(yùn)行年限及運(yùn)行環(huán)境等問(wèn)題造成元器件的老化，從而影響繼電保護(hù)設(shè)備運(yùn)行的工況。（4）繼電保護(hù)裝置開(kāi)關(guān)電源模塊異常導(dǎo)致繼電保護(hù)裝置退出運(yùn)行甚至引起保護(hù)誤動(dòng)或拒動(dòng)。

針對(duì)上述問(wèn)題，可采取如下措施。首先，保護(hù)裝置的選型、功能配置、邏輯，必須滿足有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、規(guī)程、規(guī)定及其他相關(guān)的設(shè)計(jì)、技術(shù)監(jiān)督文件的要求，并經(jīng)相關(guān)繼電保護(hù)管理部門(mén)同意。保護(hù)裝置選型應(yīng)采用質(zhì)量?jī)?yōu)良、技術(shù)成熟、性能可靠的產(chǎn)品。其次，加強(qiáng)繼電保護(hù)裝置較薄弱環(huán)節(jié)的開(kāi)關(guān)電源模塊校驗(yàn)及更換。最后，繼電保護(hù)裝置應(yīng)嚴(yán)格按照相關(guān)的檢驗(yàn)規(guī)程、規(guī)范進(jìn)行檢驗(yàn)，對(duì)于繼電保護(hù)裝置運(yùn)行年限超期的，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行保護(hù)裝置安全性評(píng)估及升級(jí)改造，提高繼電保護(hù)裝置的可靠性。

3 結(jié)語(yǔ)

繼電保護(hù)工作是確保電網(wǎng)運(yùn)行安全穩(wěn)定的最重要的一道防線，在工作中，一方面應(yīng)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)的各種故障進(jìn)行原因分析及經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)的總結(jié)，并提出相應(yīng)的改進(jìn)措施及預(yù)控措施。另一方面，要加強(qiáng)專(zhuān)業(yè)隊(duì)伍建設(shè)，培養(yǎng)綜合性技術(shù)人才，積極探索新形式下的繼電保護(hù)管理工作，保證繼電保護(hù)的安全可靠，促進(jìn)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定。