電力系統繼電保護故障分析與排查技巧探究

壽凱勇

（中國集團有限公司上海鐵路局杭州供電段，浙江 杭州 310000）

繼電保護裝置一旦出現故障就不能觸發跳閘，這種情況會嚴重危害高鐵牽引變電所電氣設備的安全運行。一旦發生短路或者絕緣失效的情況，突然增加的電流會直接損害電氣設備中其他電氣元器件的安全性并降低這些元件的使用壽命。研究排查繼電保護裝置的技巧和方法對預防此類問題具有重要的意義。

一、繼電保護概述

高鐵在運行過程中要依靠牽引變電所來提供穩定的牽引電流，而變電所在運行過程中會因為絕緣失效、外物入侵等原因而產生異常現象，嚴重時會產生可引發安全事故的故障。當變電所中的電器元件出現異常或故障時，可由繼電保護裝置發出報警信號，或者直接動作于斷路器，使其跳閘，進而起到保護變電所電氣設備的功能[1]。其主要作用可概括為兩個方面：1.在出現故障時對變電所電力系統及其電氣設備形成保護作用。當系統出現故障時，繼電保護器可向斷路器發出斷路的指令，然后觸發跳閘，這樣就能切斷受保護元件的電源，避免其損壞。2.電力系統在運行過程中要對各種關鍵元器件的運行狀態形成有效的監控，當其出現異常情況時可借助對應的監控裝置發出警告信號。

二、常見故障及排查手段

1.常見故障類型

繼電保護裝置的常見故障具有多種類型，具體可參考表1。以下就其中比較常見的幾種故障類型加以分析。

表1 繼電保護常見故障類型匯總

第一，定值問題。1.1整定計算錯誤。部分元器件參數的標稱值與其實際值存在一定的差距，以其標稱值為基礎所計算出來的整定值也會受到很大的影響，甚至是錯誤的。1.2設備整定錯誤。技術人員在整定設備的過程中難免會出現看錯數值或者看錯指針位置之類的情況，其最終的整定值會因此而出錯。1.3定值自動漂移。繼電保護裝置的元器件受溫度、老化、損壞等因素的影響而造成其定值發生自動漂移。第二，評價繼電保護可靠的主要指標是其在出現異常和故障時不會出現拒動的情況，同時在正常操作和運行時不會出現誤動。但是繼電保護裝置的接線一旦出現錯誤，就容易造成其出現拒動或者誤動的問題。第三，工作電源異常。繼電保護裝置的逆變穩壓電源、電池浮沖的供電電源、UPS供電電源等在運行過程中也可能產生異常情況，如逆變穩壓電源的輸出功率不足時會影響到繼電保護裝置的邏輯配合以及邏輯判斷。

2.排查手段

2.1 分段排查。繼電保護裝置在規格、等級方面存在差異，在具體應用中一般按照等級不同而產生一定的工作順序。因此，在排查繼電保護的故障時可根據變電所呈現出來的故障形態，分析與之關聯的繼電保護裝置，根據其發揮作用的優先級來開展分段排查[2]。例如，當高頻保護收發機發生故障時，可優先檢測收發機本身是否存在故障情況，如果排除了收發機故障，再去考慮與之相關聯的其他電氣裝置。通過這種方法就能比較系統全面地定位出潛在的故障點位。

2.2 短接斷開法。繼電保護裝置會因為線路連接錯誤或者元器件失效等因素，而出現誤動和拒動的問題。在排查其接線上的故障時可采用短接斷開的方法。故障排查人員可按照一定的順序對整個線路中的局部位置逐個實現短接或者斷開，然后根據操作結果來判斷短接部位或者斷開部位是否存在故障，這種排查技巧能夠快速地縮小故障范圍，進而實現最終的故障定位。采用斷開法來檢測原本不該閉合而實際閉合的接點，采用短路法來檢測原本應該閉合而實際沒有閉合的接點。

2.3 帶電負荷法。在新建或者改造變電站的高壓互感器柜（PT）時通常要對其開展極性檢查和二次核相，但是在現場檢查和操作的過程中，容易出現接線錯誤的問題。在這種情況下可利用帶電負荷法來檢查繼電保護裝置是否存在故障，這一環節非常關鍵，對查找繼電保護裝置的交流回路缺陷具有很好的應用。在具體操作時要注意兩點，其一是找到正確的參考對象。其二是明確斷路器潮流的走向。

2.4 替代法。有時候繼電保護裝置回路中的部分元器件出現了故障，但是從外觀上看卻難以發現問題，技術人員可利用短接法、短路法或者測量法等先去大致確定發生故障的局部位置，然后再使用替代法去檢查那些存有疑慮的插件或者元器件，使用相同型號的正常組件代替可能存在問題的組件，如果故障消除，則證明判斷正確。這種方法一般用于排查微機保護裝置故障和單元繼電器故障。

結語

安裝和操作不當、電流互感飽和、變電所電氣設備短路等都可能造成繼電保護裝置出現故障，這一情況會嚴重危害高鐵牽引變電所電氣設備的安全運行。在排查這繼電保護裝置的故障時可采用分段排查、替代法、帶電負荷法以及短接斷開法等多種技巧。