變電站繼電保護(hù)二次回路隱患排查方法研究

毛天宇

（揚(yáng)州供電公司，江蘇 揚(yáng)州 226000）

0 引 言

電力資源是生產(chǎn)、生活中的一種重要能源，為了保證變電站的正常運(yùn)行，必須對一次設(shè)備實(shí)行繼電保護(hù)。然而，由于二次回路在變電站的運(yùn)行中仍然存在著一些潛在的安全隱患，影響到實(shí)際的繼電保護(hù)工作的開展，因此在目前的變電站運(yùn)行中必須對二次回路的安全隱患進(jìn)行有效的檢查和處理。

1 繼電保護(hù)二次回路的優(yōu)勢

繼電保護(hù)是保障裝置安全可靠運(yùn)行的重要手段，按其功能劃分為數(shù)據(jù)測量、邏輯判斷和執(zhí)行3大模塊，只有3者共同作用，才能使電網(wǎng)穩(wěn)定、安全的工作。繼電器的結(jié)構(gòu)類型可以劃分為機(jī)電型、整流型、晶體管型、集成電路型以及微機(jī)型。繼電保護(hù)設(shè)備可使電網(wǎng)的故障迅速消失，減少故障的發(fā)生。繼電保護(hù)二次回路的優(yōu)勢如下。

（1）二次保護(hù)裝置的結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、拆卸方便，因而在安裝、檢修、維護(hù)時不會耗費(fèi)太多的人力和物力，從而可以節(jié)約成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。

（2）二次保護(hù)裝置采用的是高科技產(chǎn)品，生產(chǎn)工藝先進(jìn)，可以有效提高裝置的質(zhì)量，保證裝置的穩(wěn)定和安全性。

（3）自動控制技術(shù)與繼電保護(hù)二次回路設(shè)備相結(jié)合，提高了設(shè)備的工作效率，并能根據(jù)自己的動作迅速做出相應(yīng)的反應(yīng)，為電網(wǎng)的安全提供了保障。

（4）通過二次回路的有效防護(hù)，大大提高了線路的抗干擾能力，并能有效抵御電磁干擾（Electromagnetic Interference，EMI）所造成的干擾。

2 變電站繼電保護(hù)二次回路存在的隱患

2.1 計(jì)算方面

施工環(huán)境的變化使得與設(shè)想的計(jì)算結(jié)果出現(xiàn)偏差，錯誤的計(jì)算會導(dǎo)致二次回路出現(xiàn)隱患、繼電保護(hù)裝置的運(yùn)行出現(xiàn)問題。對于繼電保護(hù)裝置，需要精確地計(jì)算，以保證裝置的安全、平穩(wěn)運(yùn)行。即使是十分微小的錯誤，也可能使得保護(hù)裝置出現(xiàn)故障。為了使電力系統(tǒng)能夠處于持續(xù)供電的狀態(tài)，符合保護(hù)裝置運(yùn)行的環(huán)境，需要謹(jǐn)慎地計(jì)算，讓電力系統(tǒng)處于安全穩(wěn)定的狀態(tài)，為人們的生活提供便利[1]。

2.2 二次接線方面

二次接線的安全隱患主要是接線端子無法很好地固定，導(dǎo)致相應(yīng)的接線端接觸不良，將導(dǎo)致變電站二次回路的不穩(wěn)定，從而使其保護(hù)效果下降。同時，造成二次回路線路故障的原因與工作人員在線路工作中的操作方法有缺陷相關(guān)。因此，相關(guān)主管部門應(yīng)加強(qiáng)對技術(shù)人員的管理與訓(xùn)練，提高他們的專業(yè)水平。

2.3 多點(diǎn)接地方面

二次回路中存在多點(diǎn)接地的問題，使得中性線的電壓出現(xiàn)偏壓，可能出現(xiàn)相電壓升高和降低的情況，但是在三相電壓平衡中難以及時發(fā)現(xiàn)，需要強(qiáng)化系統(tǒng)故障的改進(jìn)和優(yōu)化。當(dāng)相電壓升高時，若線路出現(xiàn)正方向的故障，電壓偏移和方向元件在判別時存在的難度較低，保護(hù)繼電器時能有效地確保其運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性。但是如果是反方向的故障，若整定值和電壓值出現(xiàn)偏移變化，就可能使得接地距離和繼電器以及工頻變化量的繼電器出現(xiàn)誤判，進(jìn)而出現(xiàn)錯誤動作。而就相電壓降低而言，若線路出現(xiàn)正方向的故障，當(dāng)接地點(diǎn)之間存在抗阻，不會出現(xiàn)偏移電壓較小，此時繼電器可以正常工作。但是出現(xiàn)反向故障之后，即便是接地距離的繼電器和工頻變化量繼電器沒有誤判和誤動，也可能在零序功率方向的繼電器出現(xiàn)誤判。

3 二次回路隱患排查方法

3.1 調(diào)試排查法

調(diào)試排查法是設(shè)備在不穩(wěn)定狀態(tài)下進(jìn)行故障診斷的一種重要手段，它可以根據(jù)設(shè)備的工作特點(diǎn)，對設(shè)備的各種故障進(jìn)行分析，并將其作為設(shè)備的調(diào)試和檢查指標(biāo)。該方法易于掌握，具有很好的針對性，而且分析的結(jié)果也比較準(zhǔn)確，因此受到了大家的認(rèn)同。在二次回路的安全檢查中，可以采用這種方式，對每一個潛在的危險(xiǎn)進(jìn)行檢查[2]。

3.1.1 常規(guī)變電站調(diào)試排查

針對電纜的調(diào)試和排查，采取分段計(jì)量的方法進(jìn)行測試，既能降低檢查工作量，又能確保檢查結(jié)果的準(zhǔn)確性。對AB段電纜進(jìn)行檢測，將其連接到電阻器上，測量該線的兩端阻值是否為0。如果為0，則視為該線纜有故障，此時斷開；若不是0，則視為該線纜工作正常。在電纜故障時，通過減小測量距離、消除非零點(diǎn)，最終鎖定故障部位，發(fā)現(xiàn)安全隱患。對閉鎖電路進(jìn)行調(diào)試和排查，并對隔離回路進(jìn)行檢測，并采取與電纜調(diào)試檢查相同的方式，對各回路進(jìn)行調(diào)試和檢查。在檢查時，必須將閘門關(guān)閉，以完成多個回路的檢查。對控制開關(guān)和閘門進(jìn)行檢查，并對其連接和斷開的線路進(jìn)行檢查。通過改變開關(guān)和水閘的位置，可以檢測出流經(jīng)其線路的電流，以確定設(shè)備有無異常。

3.1.2 智能變電站調(diào)試排查

類似于電纜檢查，逐一檢查每一部分，找出問題所在，并及時進(jìn)行維修。對于智能終端的調(diào)試，在輸入端，采用非參數(shù)作為變量，對每個變量的操作區(qū)間進(jìn)行了調(diào)試。其他參數(shù)在調(diào)試期間不發(fā)生變化，若變量能夠在安全范圍內(nèi)正常工作，說明與此參數(shù)有關(guān)的終端控制裝置沒有任何危險(xiǎn)；反之，則視為智能控制終端存在安全問題，必須及時更換或維修。為了檢查設(shè)備的調(diào)試，在連接二次回路前，由控制器對每一臺設(shè)備進(jìn)行測試。若設(shè)備性能正常，則視為安全；否則，設(shè)備無法正常工作，有回路故障。在對控制單元進(jìn)行調(diào)試和排查時，主要采用硬件電路測試，通過使用萬用表等設(shè)備，逐個檢查各單元的焊接和線路布置，以保證控制單元能夠根據(jù)預(yù)定的控制要求，有效地控制二次循環(huán)的運(yùn)行。按照以上方案進(jìn)行了調(diào)試，確認(rèn)無誤后方能正式投入運(yùn)行，從而防止了二次回路的安全隱患。

3.2 檢修排查法

這種方法是為了解決二次回路短路等問題，在變電站發(fā)生故障后進(jìn)行檢查和維修。根據(jù)以往的工作經(jīng)驗(yàn)，找到問題的源頭，通過確認(rèn)找到問題所在，然后使用維修設(shè)備對故障進(jìn)行處理。針對不同的檢修變電站進(jìn)行不同的檢修排查。

3.2.1 常規(guī)變電站檢修排查

傳統(tǒng)變電站由變壓器、電纜、AC輸入組件、CPU、斷路器、開入開出部件、 AC輸入部件、人機(jī)交互部件以及A/D變換部件等組成。一般情況下，通過二次回路的異常特征，判斷出故障的位置，然后通過檢查裝置，找出故障的部位，確定設(shè)備和線路，然后按照維修的程序，對故障的原因進(jìn)行分析，并進(jìn)行相應(yīng)的處理[3]。

3.2.2 智能變電站檢修排查

與傳統(tǒng)的變電站相比，智能化變電站能引入更多的智能化設(shè)備。它加入了智能終端，能夠從終端讀出二次回路的各種參數(shù)，根據(jù)數(shù)據(jù)的變化來判斷是否有安全隱患，并根據(jù)判斷的結(jié)果進(jìn)行維修，可以極大程度地減少安全事故的發(fā)生。針對這種類型的變電站二次回路檢修，建立了一個目標(biāo)函數(shù)，根據(jù)功能的變化給出判定結(jié)果，確定各裝置的運(yùn)行狀況有無異常。在實(shí)際操作中，根據(jù)智能終端的分析，對特定的設(shè)備和線路進(jìn)行細(xì)致的檢查，獲得詳細(xì)的危險(xiǎn)信息，并根據(jù)維修流程進(jìn)行維修。

4 變電站繼電保護(hù)二次回路隱患排查對策

4.1 完整的接線

在日常的變電站中經(jīng)常會發(fā)生電流互感器（Current Transformer，CT）回路質(zhì)量問題、電壓互感器（Potential Transformer，PT）回路斷線等問題，從而造成二次回路的安全問題，一旦發(fā)生故障，就會面臨停機(jī)、退出保護(hù)等問題。維修時要加強(qiáng)對 PT回路短接現(xiàn)象的重視，力求對 CT的品質(zhì)進(jìn)行嚴(yán)格的控制，尤其是在具體操作中，要對 PT回路的出線、斷線進(jìn)行檢驗(yàn)，并按二次回路的設(shè)計(jì)圖紙逐一查找、逐一排除。與二次回路的設(shè)計(jì)圖紙結(jié)合，對 PT三次接線、二次刀閘、一次熔斷器的安裝和接觸進(jìn)行檢查，以徹底消除二次回路中的各類安全隱患。同時，在 CT的選擇上，工作人員要做好大量的調(diào)查工作，做好實(shí)驗(yàn)和檢查，以保證 CT的質(zhì)量。在此基礎(chǔ)上，還要定期對 CT回路進(jìn)行校驗(yàn)，以強(qiáng)化 CT循環(huán)，確保二次循環(huán)的全面檢查，并適當(dāng)?shù)亟Y(jié)合有關(guān)的歷史資料，進(jìn)行進(jìn)一步的檢驗(yàn)。另外，要注重設(shè)備保養(yǎng)，定期進(jìn)行各種檢查和保養(yǎng)，盡量避免和防止人為因素造成的危險(xiǎn)[4]。

4.2 切實(shí)加強(qiáng)多CPU容錯技術(shù)的應(yīng)用

隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對電能的需求與日俱增，對二次回路安全隱患的排查也越來越嚴(yán)格。為使繼電器二次回路的安全隱患能夠得到及時的檢測，采用CPU的容錯技術(shù)是非常有必要的。在 CPU容錯技術(shù)的應(yīng)用中，它能夠?qū)崟r監(jiān)測各類硬件的工作狀態(tài)，并利用多種傳感器對二次回路的各類電氣設(shè)備的工作狀況進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測。當(dāng)出現(xiàn)異常時，能夠及時向有關(guān)部門報(bào)告。在采用 CPU技術(shù)進(jìn)行二次回路的控制時，要注意數(shù)據(jù)的共享，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定工作。

4.3 制定嚴(yán)格的二次回路隱患排查制度

在對變電站二次回路進(jìn)行隱患排查時，要制訂出一套合理的檢查方案，并在實(shí)際工作中建立一套科學(xué)的檢測體系，對存在的問題進(jìn)行整改。在進(jìn)行檢查時，要嚴(yán)格遵守檢查制度的規(guī)定，確保各項(xiàng)隱患的排查工作都能做好，同時還要對工作人員的工作進(jìn)行考核，提高工作人員的工作責(zé)任心，能夠及時發(fā)現(xiàn)各種問題。在進(jìn)行隱患排查時，可以采取多種方式。為了確保調(diào)查工作的及時、準(zhǔn)確，必須對二次回路的各類安全問題給予充分的關(guān)注，并采用多種不同的方式進(jìn)行檢查。二次回路的工作環(huán)境不同，所產(chǎn)生的各種安全風(fēng)險(xiǎn)問題也各不相同。

要使電力系統(tǒng)安全可靠的工作，就必須合理地選取安全隱患的排查方式。排除法是一種常用的維修方法，它可以對故障進(jìn)行逐個檢查，及時準(zhǔn)確地定位故障所在，及時排除故障，確保設(shè)備的正常工作。在進(jìn)行問題排查時，要根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際情況，認(rèn)真仔細(xì)地檢查每一個部件，發(fā)現(xiàn)問題，加以處理。

4.4 運(yùn)行環(huán)境優(yōu)化

環(huán)境決定了電力系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。要盡量消除二次回路的隱患，就必須盡量改善操作環(huán)境。在進(jìn)行安全隱患檢查時，員工要對二次回路有一個比較清楚的了解，清楚它在維護(hù)中的功能和作用，能及時地維修和更換設(shè)備，調(diào)整各個工作裝置的關(guān)系，保證系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。同時，工作人員應(yīng)充分考慮各種因素，使其能夠最大限度地改善和優(yōu)化主要的操作環(huán)境，使其能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)[5]。

4.5 采取多元化的方法

由于二次保護(hù)系統(tǒng)在不同的工作環(huán)境中，其安全隱患也是不同的，因此在進(jìn)行隱患排查時，要采取有效措施，深入到事故現(xiàn)場進(jìn)行隱患排查，盡量使隱患排查達(dá)到最優(yōu)。加強(qiáng)各種方法的運(yùn)用，特別是要根據(jù)工程實(shí)際，強(qiáng)化隱患分析。通常情況下，排除法是最常用的一種，它可以通過對各種故障進(jìn)行逐一的分析和仿真，從而發(fā)現(xiàn)問題所在，并進(jìn)行相應(yīng)的改進(jìn)。另外，在平時的工作中，要加強(qiáng)設(shè)備的保養(yǎng)，嚴(yán)格按設(shè)計(jì)圖紙來確定其操作方案，最大限度地保證隱患的消除和安全。

5 繼電保護(hù)二次回路維護(hù)檢修的方法

5.1 電流檢修法

在差動保護(hù)裝置中，CT是關(guān)鍵設(shè)備，同時也是構(gòu)成差動保護(hù)模式的重要因素。在對電流互感器進(jìn)行安裝使用過程中，需要對它的具體型號進(jìn)行合理選擇，保證型號、規(guī)格的合理無誤。一般來說，最好是采用差動保護(hù)專用的D級別CT。同時在經(jīng)過保護(hù)裝置外圍的穩(wěn)態(tài)短路電流時，在電流值達(dá)到最大后把差動保護(hù)回路的二次負(fù)荷控制在10%范圍內(nèi)，不能超出這一范圍。

5.2 負(fù)荷檢修法

在變壓器工作時，負(fù)載過大也會對其造成影響，即超負(fù)荷工作，從而縮短其工作壽命。差動保護(hù)在運(yùn)行時應(yīng)嚴(yán)格控制電流互感器的負(fù)載，根據(jù)實(shí)際工作需求，適當(dāng)減小其勵磁電流。另外，減少二次負(fù)載的常用方法有優(yōu)先選用弱電控制的變壓器，并定期檢查變壓器的工作和操作狀況，以保證變壓器的正常工作。

5.3 質(zhì)量檢修法

當(dāng)前電力市場中，CT的產(chǎn)品種類有很多種，不同的類型所適用的范圍也不同，在具體選擇時需要結(jié)合系統(tǒng)的保護(hù)方式來確定，根據(jù)保護(hù)裝置來選擇。對于測電流過大的繼電保護(hù)裝置來說，在進(jìn)行差動保護(hù)過程中，會導(dǎo)致CT的飽和難度進(jìn)一步增大，也就提高了差動保護(hù)裝置的工作性能。一般來說，這種互感器的勵磁電流是非常小的，基于它的這種特性，對于失衡電流也可以起到很好的控制作用。

6 結(jié) 論

隨著我國電力工業(yè)的迅速發(fā)展，必須加強(qiáng)對二次回路的保護(hù)設(shè)備的改造與研究。為了促進(jìn)電力企業(yè)的發(fā)展，必須對二次回路進(jìn)行深入研究，分析二次回路的故障，以便在發(fā)現(xiàn)故障后及時做出判斷，并采取相應(yīng)的對策。