電力系統中電氣二次回路常見故障及防范分析

鄭廣森

（國網安徽省電力有限公司 合肥供電公司，安徽 合肥 230000）

0 引 言

隨著居民生活水平的不斷提高，用電的需求以及對供電質量的要求越來越高，因此電力系統運行的穩定性和高效性得到重視。由于電力系統中電氣二次回路經常出現故障，會對整個電力系統的穩定運行造成一定影響，妨礙電力系統的高效供電。為了快速排除電氣二次回路故障，需要分析和總結故障類型，并在此基礎上積極采取防范措施。

1 電氣二次回路概述

二次設備通過相互連接對一次設備進行檢測、保護以及調控的電氣回路即為電氣二次回路，其能夠為電力系統的發電過程提供安全保障，維持關聯設備的穩定運行，從而為住宅用戶提供高質量的供電服務。由于電氣二次回路能夠直接決定電力的傳輸效率和傳遞質量，屬于電力系統的重要組成基礎，因此需要維護人員提高檢查力度，充分了解其結構組成和工作原理，完成電氣參數的有效分類，以保證當出現電路故障時，能夠采取針對性的應對措施，確保電力系統的正常運行，提高故障的解決效率。為了保證電氣二次回路便于安裝、使用與檢修，需要將回路中的所有設備連線進行標號處理，標號通常采用數字與文字的組合形式完成標注，用以表明回路的實際用途與工作性質。在標號時需要注意用3或3以下的數字表明回路的相別，必要時可在數字標號前添加文字注釋，表明回路的主要特征。同時電氣設備的電阻和電容等元件間隔線段要保持標號的差異性，幫助維護人員進行元件類型的區分，便于檢修工作的有效開展。

2 電力系統電氣二次回路的常見故障

2.1 二次短路

二次短路是電壓互感器常見的故障問題，具體表現為電路中的阻抗處于無限大狀態，二次電壓值為零，磁勢也不會產生任何變化，導致一次電壓此時全部作用在激磁上，使鐵心嚴重飽和，正弦交變磁通轉變為梯形波段，此繞組的感應電流提高，引發鐵損發熱，當設備長時間處在高負荷運轉狀態時，便會破壞繞組的絕緣性能，燒斷熔絲，破壞回路中的熔斷器，產生跳閘現象。如果情況嚴重，甚至會直接損壞保護裝置，使其發生誤動操作，進而燒毀電壓互感器。二次短路故障產生的原因眾多，如回路中聯結電纜短路、內部存在金屬缺陷以及戶外端子箱受潮嚴重導致端子連接處出現銹蝕等。因此想要進一步確定故障產生的原因，從源頭上完成安全隱患的排查較為困難，需要工作人員提前做好設備的檢查和保養，保證使用環境的干燥、恒溫，才能消除二次短路故障產生的可能性。

2.2 二次側開路

二次側開路是發生在電流互感器中的一種回路故障，其具體表現包括以下幾點。（1）電流互感器發出“嘟嘟”的異響，本體發熱狀況嚴重并伴有刺激性氣體的產生。（2）在開路故障點出現火花放電聲，呈現冒煙和燒焦等現象，并且故障點的電壓大幅度升高。（3）由負序和零序電流啟動的繼電保護裝置會頻繁產生誤動行為，有時還會產生跳閘狀況，部分繼電保護設備在特殊條件下會出現自動閉鎖的情況，屬于二次回路斷線閉鎖功能的一種。（4）功率表、三相表以及電流計量表指示不正常。（5）相關檢測系統的數據顯示不符合實際標準。

產生二次側開路的原因可分為以下幾方面。（1）交流電路回路的接線端子在結構或質量上存在缺陷，導致運行時螺桿與螺孔的接觸不良。（2）電流回路中的電子連接片膠木頭過長，造成旋轉端子金屬片難以有效壓在連接金屬片上，反而誤壓在膠木頭上，引發二次側開路故障。（3）檢修工作不夠嚴謹，沒有保證繼電器內部的觸頭連接完好，或是在設備調節試驗后沒有及時完成二次接線工作，導致電流無法有效傳遞。（4）二次線端子觸頭不夠緊實，當回路中傳輸的電流過大時，造成氧化過熱現象，燒斷回路電線，形成開路[1]。

2.3 繼電保護故障

繼電保護故障的表現類型與形成原因十分復雜，具體原因可分為以下幾點。（1）定值問題，電力系統的元件參數標稱值與實際值存在偏差，影響定值的準確推算，其產生原因主要是受環境因素的影響，大多是由于元器組件在長時間使用過程中出現老化和銹蝕的狀況，導致組件功能無法正常使用，從而造成定值自動漂移，產生繼電保護故障。（2）三極管的檢修不到位，出現漏電現象，過高的電流會導致保護出口發出錯誤的運行信號，影響裝置的正常使用。（3）回路絕緣受到破壞，表現為電路接地引起開關跳閘，造成絕緣擊穿，通常是由于帶電導體的靜電作用，使灰塵被吸附到接線焊點四周，并在潮濕的環境下產生導電通道，引發停機事故。（4）人員操作不規范，在設備尚未完全停止運行時進行帶電拔插件操作，使保護裝置的邏輯處理出現混亂，造成保護裝置出現誤動和拒動等故障狀況。（5）抗干擾性差，由于電力系統的運行環境較為復雜，容易受人員操作、沖擊負荷以及直流回路接地等因素干擾，從而影響集成電路、晶體管與微機等裝置性能的有效使用。如果在保護屏附近有人使用對講機進行交流，則很容易引發邏輯元件的誤動作，甚至出現跳閘狀況，因此需要設計人員提高繼電保護裝置的抗干擾性能，才能切實解決此類問題。（6）直熔絲配置問題，直熔絲的作用在于保證回路短路時熔絲的選擇性，一旦出現配置混亂的狀況，便會引發回路電流過載，產生熔絲越級熔斷的現象和繼電保護故障。

3 電力系統二次回路常見故障的防范措施

3.1 加強設備檢測

互感器是配電網設備中非常重要的部分，被使用于電力監控和電力保護，作用是轉化電壓和電流，主要被分為電流互感器和電壓互感器兩種。

3.1.1 電壓互感器

電壓互感器在行業內也被稱為儀器變壓器，不僅可以在固定的容量下長期運行，而且在電壓值不低于10%的狀態下也可以充當降壓器使用，實現正常運行。因為其具有不可替代的作用，工作人員在實際維護中要加強對這項設備的重視，做到事事留心，即便是表面細小的裂紋也不能放過，積極查明原因，做好及時維護。此外，電力施工人員在處理二次回路的故障時需要明確故障發生的位置，將實際狀況報告給調度人員。當互感器發生明顯的異常時，需要在完成載荷的安全轉移后再進行停電。如果電力系統中裝置發生了誤動，施工人員則需要在第一時間確認交流回路中零線是否處于切斷狀態[2]。

3.1.2 電流互感器

電流互感器是可以將大電流轉換為小電流的設備，在檢查該設備運行狀態時除了檢查設備有無異味和噪聲之外，還要檢查設備的接頭溫度是否處于適中狀態，最后再確認其電流表的指示值是否超過了最大值，接地保護的措施是否正確實施。在日復一日維護互感器的工作中，電力人員必須嚴格要求自己，按照正確的工作流程開展檢查維護工作。另外，工作人員還需要養成定期清潔設備的好習慣，避免因不明物質腐蝕設備的外殼，減少互感器的使用壽命，妨礙其正常工作[3]。

3.1.3 斷路器

如今還有部分電力系統采用的是傳統繼電設備斷路器來進行二次回路的監測，其運行原理是應用串聯保護節點，落實繼電保護的系統。當二次回路中發生斷線故障時，該裝置通過發出信號來提醒電力人員。但由于其只能夠做到監控而無法進行補救，導致保護作用十分有限。因此，檢修人員需要對斷路器進行改進確保其完成二次操作，并在此基礎上擴大監測的范圍，提高感應的敏感程度。對斷路器進行技術上的更新能夠不斷優化其操作功能，在確保其原本性能的前提下，只需要將輔助節點增添至線路中的兩個常閉節點之間，就能夠使其保持在線狀態。為了更好地避免二次回路中故障的發生，對斷路器進行檢修和改進是必不可少的工作。

3.2 提高檢修技術

加強二次回路的檢修工作可以從以下3方面入手。（1）積極引進先進的檢修技術，充分挖掘二次回路中存在的故障隱患，提高檢修的工作效率，同時優秀的技術支持還能夠分擔檢修人員繁重的壓力。（2）更新檢修的手段，采取較為先進的智能巡檢技術，彌補人工巡檢不夠細致的問題，對于再小的故障隱患都能夠發現。其主要運用的是先進的信息技術手段結合運算能力對整個電網中的輸變電線路進行建模，再充分利用三維空間的定位技術，將其運行中涉及到的設備進行可視化，同時利用大數據的聯通將巡查機器人和電廠中的各項識別技術以及無線通信結合起來，構建巡查網絡。（3）依據不同的情況制定針對性的檢修方案。在繼電保護中實施二次回路的檢測工作時，需要關注設備的運行、故障警告、保護動作以及SV運行狀態等信息。此類信息應當全面且真實，在采集與監測此類信息時最好利用網絡報文的裝置對其進行記錄分析。但由于該裝置涵蓋的信息量較多，要想獲得更好的工作效果，則需要對其進行過濾篩選，確保數據信息的真實有效。倘若接收裝置沒有在規定的時間之內接收到有效信息，系統就會發出預警信號。此外，在進行回路信息采集的過程中應當充分考慮回路接口，使其特殊性得到關注，進而更好地完成檢測工作[4]。

3.3 做好后勤工作

3.3.1 人 員

在招聘人員時，需要注意其專業性與綜合素質，必須要求具備相關工作的專業資格，能夠順利解決二次回路運行時的突發問題。還需要具備積極進取的精神，能夠跟隨時代發展的步伐，不斷學習新的故障處理技術，提高自身的工作水平。更需要具備強烈的責任心，能夠切實認真地完成自己的任務，履行自身職責，注重集體榮譽感。此外，由于電氣系統中二次線路的故障防范和施工者操作規范性具有一定關系，因此要求操作人員必須嚴格遵守電氣安全規范，保持安全防范意識。

3.3.2 設 備

二次回路中的設備使用時間過長必然會出現各種各樣的故障，倘若不能夠及時解決設備問題，則通常會影響其正常運轉。因此相關工作人員要主動做好設備的檢修工作，對于需要修理的設備要及時報修，不能自行判斷隱瞞檢測結果。從購買設備開始，應當選擇質量好且性價比高的設備，此類設備的使用壽命較長比較可靠，同時還需要嘗試新型設備，積極運用新科技構造的設備，提高整體設備水平[5]。

3.4 落實智能監控

電氣二次回路需要得到實時的監控才能夠確保其運行順暢，因此需要利用智能監控系統對其運行狀態與運行設備實施全方位監控，逐一排查安全隱患，并發出預警，充分降低出現風險的概率。智能監控系統能夠在數據一體化的幫助下預判漸變性的故障，當該故障發生惡化且判斷其趨勢即將到達故障上限時，系統則會自動報警，并將該故障的位置顯示出來，向工作人員提供詳細的資料，幫助其分析故障的根本原因。除了檢測設備故障之外，該系統還可以監控二次回路的運行流程，對其工作的時間和負荷發生的變化等各種工況進行監測，提前判斷運行異常的狀況并提醒工作人員進行適當調整。該技術完美利用了人工智能的相關技術，結合大數據的優勢，讓電力系統的智能化向前邁進了一大步，大幅提升整個電網的工作質量。其具體的工作流程是利用智能監測的技術識別設備和二次回路異常運行的情況并自主分析原因，向工作人員提供相應的數據參數，幫助進行防范和排除工作，之后找到徹底優化設備性能的方法，進而保障電網中電力調控系統和設備能夠平穩且安全地長期運行。

4 結 論

保證電力系統的穩定高效運行，必須要以電氣二次回路的正常工作為基礎，減少二次回路中故障的發生，才能夠給予電力系統穩定運行的內部環境，因此防范二次回路的故障刻不容緩。只要工作人員加強設備的檢測工作并不斷提高自身的檢修技術，落實智能監控系統，實時監控二次回路的狀態，必定能夠降低二次回路故障發生的頻率。