電力系統繼電保護常見故障及預防措施

孫衛國

[摘 ? ?要]隨著我國經濟的發展，各行各業對于電力資源的需求也不斷上升，電力系統的穩定運行直接關系著我國社會各行業的穩定發展。所以為了滿足各行各業的需求，提供穩定的電能，加強電力系統維護是必不可少的工作。電力系統借助繼電保護裝置來保證持續穩定運行，但是由于在各種不確定因素的影響下，繼電保護裝置也會出現不同的故障。從電力系統繼電保護的原理、作用出發，詳細介紹電力系統繼電保護常見故障，并提出相關預防措施。

[關鍵詞]電力系統繼電保護;常見故障;預防措施

[中圖分類號]TM77 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2021）03–0–03

[Abstract]With the development of my country's economy， the demand for power resources in all walks of life is also rising. The stable operation of the power system is directly related to the stable development of all industries in our society. Therefore， in order to meet the needs of all walks of life and provide stable electrical energy， strengthening the maintenance of the power system is an indispensable work. The power system uses relay protection devices to ensure continuous and stable operation. However， due to the influence of various uncertain factors， the relay protection device is prone to different failures. This article will start from the principles and functions of power system relay protection， introduce in detail the common faults of power system relay protection， and propose relevant preventive measures.

[Keywords]power system relay protection;common fault;preventive measure

當前電力資源是我國最為常用并且需求量較大的資源，而繼電保護裝置是維持電力系統穩定運行的主要保障，其是否能穩定運行，關系著我國電力系統的正常運行及各行各業的發展，所以為了避免電力系統繼電保護裝置出現不必要的故障，各發電、輸送、用電企業需要完整了解其原理以及故障發生的原因，并尋找相關辦法進行預防或解決，從而保證電力系統的安全穩定。

1 電力系統繼電保護的含義及意義

1.1 電力系統繼電保護的主要概念

電力系統繼電保護是指在繼電保護技術與繼電保護裝置的相互配合下來切除故障。繼電保護技術主要包括故障原因分析、系統穩定運行、故障修復等。繼電保護裝置主要是傳統型和微機型兩種，兩者主要區別在于裝置的構成成分。詳細來說，繼電保護就是當電力設備或者相關線路出現類似短路等問題時，保護裝置及時準確可靠、快速的動作，跳開相應斷路器切除故障，防止事故擴大。

1.2 電力系統繼電保護運行原理

根據電力系統繼電保護的基本概念可以了解到，繼電保護主要是當電力系統出現故障后結合保護技術，在最短的時間內明確故障原因，并切除故障。這種保護技術能夠方便技術人員在第一時間發現故障原因并準確解決。一般來說，繼電保護裝置的運行原理主要可分為兩種。①立即保護，當繼電保護裝置發現電力系統供電不穩，出現電流劇增或者電壓較低等情況，繼電保護裝置會立即運行，切除故障。②先模擬后判斷是否需要保護，目前電力系統繼電保護裝置基本采用的都是自動化控制技術，當其感應到故障信號時，及時接收并進行故障模擬，通過模擬結果來判斷是否需要進行保護。

1.3 電力系統繼電保護的主要特性

繼電保護裝置作為維持電力系統穩定運行的主要保障，具備以下特性：①速動性。指繼電保護以允許而又可能的最快速度動作于斷路器的跳閘，斷開故障元件或線路。快速切除故障可提高系統穩定性、減少在低電壓下的動作時間、減少故障元件的損壞程度，避免故障進一步護大。②選擇性。指繼電保護動作時，僅將故障元件或線路從電力系統中切除，使系統無故障部分繼續運行。選擇性就是故障點在區內就動作，在區外不動作。當主保護未動作時，由近后備或遠后備切除故障，使停電面積最小。③可靠性。對電力系統繼電保護的最基本性能要求，即要求保護在應動作時，不拒動;保護在不應動作時，不誤動。影響可靠性有內在的和外在的因素。內在的為裝置本身的質量，包括元件好壞、結構設計的合理性、制造工藝水平、內外接線簡明觸點多少等;外在的為運行維護水平、安裝調試是否正確。④靈敏性。繼電保護對設計規定的保護范圍內發生故障及異常運行狀態的反應能力。繼電保護的靈敏性一般指在最不利的條件下，保護裝置對故障反應能力。

1.4 電力系統繼電保護的意義

1.4.1 繼電保護的必要性

由于電力系統穩定運行直接關系到各行業的發展，所以作為保障電力系統安全的繼電保護必須引起電力企業的重視。除此以外，考慮到影響電力系統的因素較多且復雜，很難第一時間對故障原因做出判斷，而繼電保護具備自動化以及選擇判斷性，這一特點便于直接確定故障原因，便于工作人員準確針對問題進行維修。

1.4.2 繼電保護的重要性

目前我國經濟發展處于中高速發展，對于電力的消耗需求量也逐步提升，國家對于電力系統供電穩定性有了更高的要求，并提出相關文件來完善電力系統相關基礎設施，所以基于此，電力企業加強電力系統繼電保護是非常重要的。另外，當電力系統發生故障時，繼電保護系統就起著重要的作用，所以為了保障設備的安全運行，企業需加強繼電保護裝置的維護和保養。

2 電力系統繼電保護中常見故障

2.1 設備元件故障

目前電力資源的應用在社會發展中非常普遍，電力系統在發電、傳輸、使用的各個環節穩定性要求也相對變高，故對繼電保護裝置設備元件的精密性以及準確性的選擇也是非常重要的。當前較為常用的繼電保護裝置都是由電流互感器、二次保護回路、測量元件及執行輸出等部分構成，當這些元件的精密性或者準確性出現偏差時，繼電保護裝置將可能做出錯誤的判斷，出現誤動，影響電力系統的安穩性。另外，由于不同設備所承載的電流電壓等級不同，需要電力企業在安裝繼電保護裝置過程中結合具體的承載標準進行選擇，確保所選設備與實際相匹配。

2.2 開關設備故障

一般來說，當繼電保護裝置與電力系統裝置之間存在匹配度不合適的情況時，即可造成繼電保護裝置誤動或拒動故障，影響系統的安全運行。由于開關設備有一定的使用期限，隨著使用時間以及運行強度的增加，相關工作人員需要及時更換開關設備或加強開關的維護保養，保障開關的正常運行。

2.3 電流互感器出現飽和

隨著對電力需求增加，繼電保護所承載的電流強度也逐步增加。作為繼電保護裝置主要的元件，電流互感器容易出現飽和，出現故障。一般來說，電流互感器出現飽和故障的原因主要有3點：①電流互感器容量較小。當電力企業在選擇互感器時，如果沒有考慮到該設備的電流，選擇容量較小的互感器時，一旦超過量程范圍時，電流互感器會因為承載不了過大的電流而損壞。②安裝出錯。一般繼電保護裝置在安裝時，相關人員均會進行調試來保證設備的安穩運行。但是在安裝電流互感器時，由于工作較為復雜，所以工作人員容易出現接錯線的失誤，這種失誤會直接造成后續一系列故障發生。③電流負荷比例異常。一般當繼電保護裝置與電流互感器的電流負荷比例存在異常，就表明設備出現了電流互感飽和故障影響。

2.4 參數錯誤、設備老化故障

考慮到電力系統的復雜性與變化性，電力企業在安裝繼電保護裝置時都會注意到定值變化這一問題，但是由于該定值的具體數據、裝置的安裝與使用都是人工計算，受人為因素影響較大，例如，相關人員的專業知識能力，數據計算能力等。這種人為因素會導致繼電保護裝置定值差異較大，無法完美適應電力系統的運行。另外，由于不同類型的繼電保護裝置，其質量、使用壽命也會不同，但是在使用過程中均會隨著時間流逝而出現老化、破損等狀況，這種情況會直接導致繼電保護裝置定值的起伏變化，不利于繼電保護裝置的準確運行。

2.5 實際運行故障

由于繼電保護裝置屬于長期運行設備，所以電力企業在安裝繼電保護裝置時，除了要考慮其質量和功能性以外，還需要考慮其實際運行中受損情況。在實際運行過程中，繼電保護裝置一般受到內部因素和外部因素的雙重影響，內部因素有長期負荷運轉，電網運行溫度等，外部因素有所處環境區域，人員維修時間等。如果繼電保護裝置處于強電磁干擾環境，加之長時間的負荷運轉，工作人員長時間才檢測維修，該裝置就極其容易破損，功能性急劇降低，無法長期運行。

3 電力系統繼電保護裝置故障預防措施

3.1 替換維修處理措施

對繼電保護裝置實施替換維修的方式是當前解決繼電保護裝置故障的常見措施。該措施的主要概念是指當繼電保護裝置出現故障后，相關人員通過新舊元件的更替來解決繼電保護裝置元件設備故障或者元件運行不穩故障。這種替換排除故障的方法較為簡單，對于傳統型裝置而言，主要是更換備用元件;對于微機型裝置，主要是通過更換新的設備插件來確定故障所在。如果采用替換維修方式對故障進行處理后發現問題消失，電力系統重新恢復穩定運行，則說明該方法有效，如果發現故障依舊存在，則需要相關人員進行下一步深入分析直至找出故障所在。

3.2 參照法對比措施

參照法主要是借助參照對象進行問題核查，其主要概念是當電力系統繼電保護裝置出現問題后，相關人員參考正常運行設備信息與故障設備進行對比，分析故障所在。該方法使用范圍較廣，例如借助相關方法避免后續操作失誤，借助同類型數據確定故障范圍等。這種對接式或者定檢式排查有利于迅速明確故障點，節省排查時間。

3.3 分段法排查措施

分段法排查一般來說用于較為復雜的情況，因為分段法主要是指將設備可能出現故障的原因劃分為幾個部分進行分析排查，一步步縮小范圍，最后確定故障。例如當繼電保護裝置中的高頻保護裝置出現故障，無法及時發出故障報警信號時，相關工作人員就可以依照裝置的通道設備，將其分段核查檢驗，最后確定故障區域進行元件替換。

3.4 技術革新措施

隨著我國經濟的進一步發展，我國各行各業對于電力系統的運行要求會越來越高，在這種趨勢下，電力企業需要革新科學技術，為該行業注入新的力量。由于繼電保護系統直接關系到整個電力系統的安穩性，所以電力企業需要尤其注重該方面的革新。目前來說，繼電保護裝置出現的部分問題只有革新技術才能最終根除。

3.5 加強安全防范意識

除去上文所提到的常見故障原因以外，部分企業電力系統繼電保護裝置出現故障的原因還有相關工作人員的安全操作失誤。為了解決這一問題，企業需要開展相關的安全知識培訓來保證操作人員能夠清楚意識到安全操作的重要性并且時刻把安全操作牢記于心。除此以外，企業需要建立相關的安全制度并保障制度的完善落實，將安全生產原則貫穿于企業內部的日常運行當中。

4 結束語

繼電保護裝置作為保障電力系統安全穩定運行的主要設備手段，其對我國電力系統的運行、各行各業的發展以及整個社會的穩定秩序都會產生重大影響。面對目前我國電力系統繼電保護裝置所出現的設備元件故障、開關設備故障、電流互感器出現飽和、定值變化故障、實際運行故障等問題，電力企業可以采取本文所提出的替換維修處理措施、參照法對比措施、分段法排查措施以及技術革新措施、加強安全防范意識來解決出現的問題。隨著我國經濟的不斷發展，電力企業需要不斷對預防措施進行深度研究來保障電力系統的穩定運行。

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