電力系統繼電保護動作的故障分析

張興超

摘要：伴隨經濟社會發展，對供電可靠性要求愈來愈高，而繼電保護作為重要屏障，在系統安全運行中作用顯著。本文重點探討配電網保護配置，并分析故障下的保護動作情況，以作借鑒。

關鍵詞：電力系統;繼電保護;故障;動作;分析

為適應配電網發展需要，限制配網故障停電范圍，提升配網故障防御能力，紛紛采取“三級保護”的策略。在此基礎上，將以更小停電范圍、更快反應速度完成配網故障的切除。

1配電線路繼電保護配置

配電線路在配置各類開關時，需根據位置特點對其進行分類，具體涉及分支、分界等開關類型，然后與變電站出線開關配合，共同組成完整的線路保護體系。其具體配置如下：

1.1出線開關保護配置

為保證足夠靈敏度及保護范圍，通常會配置三段式過流保護：首先是速斷保護，其保護靈敏度最高，且反應最快（0s），可快速切除線路近端故障，在速斷保護設置中，可通過加設復壓保護，有效限制其保護范圍，以防與下級配電開關同時動作;其次是限時速斷保護，其有著較高靈敏度，動作時間較速斷保護略長（0.4s），保護范圍也得到延伸，可用于切除較嚴重線路故障，但在定值設置時，要注意與上級（主變保護）、下級（配電開關保護）配合;最后是定時過流保護，在出線開關三段保護中，其動作時限最長（0.6～0.8s），但可以保護線路全長，但要注意的是，保護上下級配合問題，以防因越級而擴大故障范圍。

1.2分支開關保護配置

為將故障限制在某分支范圍，在分支開關保護配置中，通常也是以過流保護為主，而且僅需要配置兩段過流保護。一是限時速斷保護，其在分支保護中靈敏度高（0.2s），可切除較嚴重故障，但不能保護分支全長，而且要與出線開關限時保護配合，也就是在分支故障時，分支開關可早于進線開關動作，進而達到縮小停電范圍的效果。二是定時過流保護，其優勢在于可保護支線全長，但其動作時限較長（0.4s），需與出線開關定時保護配合，若是分支末端故障，則可優先分支開關動作。

1.3分界開關保護配置

通常在配網建設中，對于配變用戶或較大負荷，當其故障時，需要以更靈敏的方式切除，便需要用到“看門狗”開關，也就是這里講的分界開關。其同樣采取的是兩段式過流保護，但不同于分支開關的是，其動作時限更短，分別是由速斷與定時保護構成。在分界開關所轄負荷故障時，可根據其故障電流大小，若超出速斷定值閾值，則分界開關會瞬時跳閘，若是僅超出定時過流定值，則會在延時0.2s后，完成分界開關跳閘動作，有效切除相應配電用戶。但要注意的是，分界與分支開關的配合關系。

2配網故障保護動作分析

受外力、運維、設備、自然因素等影響，配電線路故障時有發生，且因其覆蓋范圍廣、線路總長規模大，在整個電力系統中，最為常見的便是配網故障。為確保故障電流快速切除，并有效限制故障發展，要求繼保及自動裝置準確動作，現針對不同故障情況及設備狀態，就繼保裝置動作做細致分析。

2.1保護及開關裝置動作正確

（1）線路發生瞬時性相間故障

在線路正常運行中，開關、保護均能可靠動作，若突發近端相間瞬時故障，由于其產生瞬時故障電流大，超出速斷保護限值，則線路開關會第一時間跳開，實現對故障的快速切除，若是開關重合閘投入，則會在特定時限（1s）后重合，因其屬于瞬時性相間故障，所以該線路將恢復供電，完成整個事故處置過程。同時，若是瞬時故障點在于遠端，則相應開關過流保護將動作，然后經特定延時開關跳開，再延續相同動作過程，實現對線路供電的可靠恢復。

（2）線路發生永久性相間故障

在線路實際運行中，若故障發生在近端且為永久性，則對應的速斷保護會動作，此時，因故障被切除而故障象征消失，電力系統將恢復正常。而為快速恢復線路供電，通常會投入三相一次重合閘，在該保護配置下，出線開關會在特定時限后重合，但由于故障點并未消除，線路重合不會成功，出線開關會再次速斷保護跳開，這種情況下，便需要檢修力量介入，在完成故障點消除或隔離后，再行恢復相應線路負荷。同時，若是故障為遠端永久故障，在開關、保護均正常情況下，也將先后完成跳開、重合、再跳開過程。而若故障點上游有分界或分支開關，則將先于出線開關而跳開，也就避免了全線停電問題，需要注意的是，分界或分支在保護配置上，通常并不包含重合閘，避免對分支線路故障二次沖擊。

2.2開關動作正常，保護拒動

在保護裝置長期運行中，難免會因二次接線或節點老化，而出現保護拒動情況，在這種情況下，若是線路發生相間永久故障，無法依靠出線開關切除故障，此時，主變低后備保護將動作，但因無法判斷那條出線故障，在保護策略中，會先行跳閘母線分段，明確故障線路所在母線，然后再跳開該側主變開關，便完成線路故障的隔離。但因線路主保護拒動、后備保護動作，直接導致故障停電范圍擴大化，所以，要重視出線保護裝置定檢，及時發現并消除保護拒動隱患。在繼電保護裝置故障時，需合理運用檢測手段，如直接檢驗法、逐個拆解法、參考比較法等，快速確定故障元器件或回路，確保保護可靠動作。

2.3保護動作正確，開關拒動

在電網設備中，開關發揮關鍵作用，但在長期分合操作中，難免會因機構卡澀、分閘線圈燒壞等，而導致開關拒動問題。在此情況下，若是線路發生相間永久故障，即使保護裝置正確發出動作信號，也會因開關拒動而導致保護失效，便會發生越級動作的情況，故障將由主變低后備切除。為此，也需要重視開關檢查，定期開展設備檢修，確保能夠可靠切除故障，維持系統運行穩定。

3結束語

綜上所述，配電網作為電能輸送最終環節，直接關系廣大用戶用電安全，而為降低配網故障的頻率，需重視其線路及開關設備。當前，智能配網建設成為主流趨勢，其保護功能實現是建立在“三級保護”基礎上的，作為電力工作者，要熟知配網故障動作過程，以便更好地開展線路運維工作。

參考文獻

[1]陳明泉.電力系統繼電保護常見故障分析與檢修技術探討[J].江西電力職業技術學院學報，2021，34（07）：10-12.