電力繼電保護故障的檢測與維修技術研究

梁杰菠

（柳州市質量檢驗檢測研究中心，廣西 柳州 545026）

1 電力系統繼電保護裝置的故障問題

1.1 開關設備故障

繼電保護設備的組合設備和復合開關設備已經成為電力系統的常見設備。復合開關多應用到進口開關線柜內。變壓器出口位置的線柜以熔斷器開關為主。在使用開關設備時，必須參考實際情況使用。若使用方法不合理，則會引發電路系統故障。當設備發生故障問題時，要及時判斷電網異常情況，如開關質量不合格等。

繼電保護裝置二次回路中，母聯開關誤跳閘屬于常見故障，對電力線路供電影響大，極易導致設備損傷，造成企業經濟損失。如220 kV 線路B 相電流，針對同一處電纜保護回路和測量回路，B 相電纜芯一旦被破壞，就會導致電纜芯燒斷和破壞問題。如果它搭接到母差保護B 相電纜芯上方，則會嚴重影響線路輸電狀態，導致母聯開關誤跳閘。該現象的原因可能是開關回路設計不合理、存在設計缺陷、技術人員不熟悉母線倒閘操作以及檢查不到位等[1]。

1.2 電流、電壓互感器故障

配電系統進出線出口發生故障問題時，會導致配電所出現進口線保護問題。對繼電保護故障實行系統化檢查，從而獲得常見的故障問題。技術部門的監管人員要采用集中監管模式，及時發現故障并分析故障原因。當一次電流比較大時，會對電流分量產生影響，使其達到飽和狀態，引發二次失真問題，影響系統運行。如圖1 所示，電流互感器達到飽和狀態會影響斷路器保護效果，從而處于拒動狀態，對后續運行質量的影響大。如果沒有及時處理問題，則會導致變壓器跳閘，對電力系統的電路產生影響，降低綜合運行水平[2]。

圖1 二次失真故障的錄波

電壓互感器發生二次回路故障時，主要表現在以下幾點。

（1）二次回路中，中性點會出現多點接地和未接地現象。二次中性點虛接故障，可能是受到變電站接地網影響。如果接線工藝不合理，則會增加二次回路故障。如果二次未接地，則二次回路會影響電壓的平衡性，致使方向元件和阻抗元件拒動。繼電保護裝置運行過程中，故障排查難度比較大，因此在投運驗收時，電力人員應當加大關注度[3]。

（2）PT 開口位置，若出現三角電壓回路斷線，則會導致零序保護拒動。

（3）PT 二次失壓問題，多是二次回路、設備性能不完善所致，屬于常見二次回路故障。

1.3 電源故障

電力系統的繼電保護工作中電源會維持電力系統運行質量。為了科學分析故障隱患，必須嚴格監管不良問題，保證運行管控效果。

（1）電力系統電源故障會中斷電力系統運行，此時要重點分析繼電保護系統的影響因素。

（2）線路運行期間，如果電流超出額定范圍，則會加劇線路損壞，影響供電質量[4]。

（3）當運行質量與要求的差距較大時，則會引發停電事故。

（4）在管理供電裝置時，由于不同供電裝置具備不同的工作電壓，如果人為接錯電路，則很難發揮電路電壓作用，還會影響電力系統的運行安全性，進一步影響管理成效。

（5）在選擇繼電保護裝置時，當電源材料存在質量隱患時，會縮短運行時間，且故障問題會影響供電過程，從而出現供電終止情況。

1.4 干擾絕緣故障

監管繼電保護系統的安全時，干擾絕緣故障會影響運行效益。繼電保護裝置設置絕緣外皮，如果長期未更換，則會導致絕緣保護裝置破損，對安全管理工作的影響較大。尤其是陰雨天氣，會由于絕緣性能喪失出現短路故障，影響電力系統的運行質量。

管理繼電保護裝置時，外部因素的影響明顯。高強電磁場會產生巨大影響，嚴重干擾繼電保護裝置的運行，還會影響電力系統的運行質量。電力繼電保護增加導線阻抗數值后，可能會影響濾波，很難遵照標準化流程操作。

1.5 線路越級跳閘

電力系統110 kV 線路受外部因素影響，很容易出現斷線接地問題，進一步引發電路越級跳閘問題，對線路輸電安全性的影響大。針對故障線路母線，變壓器選跳保護時間配合不佳，會自行切除母線中性點接地變壓器，導致中性點不接地變壓器和母線連接，造成中性點電位升高。主變壓器升溫著火，會加劇經濟損失。

2 電力繼電保護故障檢測技術

2.1 基于空間電磁場，探測單相接地故障

小電流接地系統運行期間，如果出現單相接地故障，那么接地點的后向支路、前向支路、無故障支路的零序電壓與電流，都會呈現明顯不同的特征，但是周邊電磁分布相同，此時可以通過零序電場、磁場明確接地故障點[5]。

2.2 識別故障短路、故障接地相方法

當出現小電流接地故障后，會出現明顯暫態過程，建立數學模型，可以獲取一段時間內的電壓、電流波形，同時對電流畸變量進行測量，對接地點電流、電壓信號實行小波變換處理，獲取頻譜圖像。分析電流特征量和故障頻帶特征值，在維持電力系統運行正常的同時，確定故障線路的故障點。小波變換法的局限性較強，要結合蟻群算法、神經網絡，高效檢測故障問題，明確故障類型。

2.3 應用綜合故障分析系統

微機保護裝置的網絡化水平提升，繼電保護關鍵裝置可以實現縱聯串聯、差動保護，為系統主站提供通信、數據傳輸、數據處理的支持。按照繼電保護裝置反映的電氣量，找尋故障位置、性質、參數等，并且將命令發送至系統保護裝置，掌握故障元件與設備信息，降低故障經濟損失，提升系統的安全性、穩定性。

3 電力繼電保護故障檢修方法

3.1 直觀檢修法

直觀檢修法具備操作簡單、快捷等優勢。在繼電保護故障中，不能使用技術裝置處理所有故障，而是要派遣專業檢修人員處理故障。檢修人員密切觀察繼電保護裝置的外觀，查看明顯變化內容，如高溫導致的顏色變化、結構變化、短路燒焦氣味等[6]。采用肉眼觀察法，對繼電保護故障位置進行判斷。

3.2 短接檢修法

短接法可以檢修線路連接點異常故障。檢修人員對檢修裝置實行短路短接處理，將導線與檢修裝置的金屬線連接后接通電流，全面檢測并記錄電流數值。當電氣設備運行正常時，則要對運輸線路的故障進行判斷，將故障點控制在短路范圍內。針對檢修設備，則要實行短路短接處理，減少檢修設備的數量，明確故障位置。

3.3 排除檢修法

排除檢修法主要用于回路故障檢修，快速找尋故障點。檢修人員拆除系統內的并聯電路，參考原有順序，將拆卸的電氣元件、裝置進行還原安裝。連通電流之后，密切觀察二次回路的運行狀態[7]。當二次回路存在故障問題時，則要對回路裝置故障進行判斷。檢修人員拆分設備之后，采用直觀檢修法分析故障問題。

3.4 替換檢修法

替換檢修法檢修效果理想，然而檢修效率比較低。當檢修工作量較大時，很難使用替換檢修法。檢修人員要準確分析故障位置，將故障點限定在電氣元件內。檢修人員按照疑似故障的裝置準備同規格裝置，拆解故障元件，替換新的元件。如果電力系統運行正常時，則表明原有系統的元件出現了故障。如果電力系統運轉異常，則要替換故障元件，直到找到故障元件。

3.5 對照檢修法

電力繼電保護故障中，對照檢修法比較常用，可以對照系統的裝置運行參數，準確測量故障線路的數據，對比正常運行參數。對比數據后，找尋故障區間，但并非所有數據對比結果不一致都要劃定到線路故障中。當測量組、對照組數據存在明顯差異時，則更換同規格繼電器，再次對比數據。

4 電力繼電保護故障的檢修措施

4.1 斷裂故障的檢修

繼電保護裝置損壞后，可能會出現斷裂、墜落風險，引發母線短路。檢修操作中，針對性處理絕緣子斷裂情況。

第一，保證絕緣子的強度，按照設備結構與運行需求，選擇高強瓷或普通瓷。

第二，日常巡視、維護工作中，定期巡檢絕緣子，觀察絕緣子的觸變形、裂紋問題，同時對繼電保護器的引線進行檢修，避免拉力異常導致出現故障。

4.2 開關過熱的檢修

在變電所內，繼電保護裝置應用廣泛。繼電保護裝置的導電結構連接點、傳動結構非常多，動觸頭的行程距離遠，觸頭暴露時間長，會加劇粉塵污染、金屬氧化問題，進一步引發熱故障[8]。在處理接觸表面時，應當重點處理氧化層，使用二氧化鉬潤滑劑開展養護管理，形成完整的保護膜，實現隔水處理效果。使用填平、補平方式，補償接觸面的磨損情況。全面檢查接頭，更換導電膏，以免影響檢修效果。同時要控制好接頭壓力，當設備長期運行后，接頭會出現松動和磨損問題，技術人員要及時檢修故障，將壓力施加在接觸電阻，減少接頭不穩定問題。

4.3 短路故障的檢修

繼電保護裝置中，短路故障是常見基礎故障。在檢修和維護繼電保護裝置時，要詳細檢查短路保護。在優化設計繼電保護裝置時，及時處理缺相故障。針對主電路容量，則要設計獨立熔斷器，維持電路控制效果。電氣控制系統運行狀態下，當電流數值較大時，則會改變電動機轉矩，加劇機械轉動部件的損傷。在檢查電動機時，使用接觸器控制回路，能夠實現過流保護效果。針對繞線轉子異步電動機，則要采用過電流檢修法。

4.4 電網運行故障的檢修

為了確保繼電保護裝置的運行效益，必須做好電網運行檢修工作。在檢修操作中，注重判斷電路的運行溫度，觀察局部高溫情況。當發現不良問題時，要停止裝置檢修，防止繼電保護裝置運行失靈。注重檢修繼電保護裝置的二次回路，逐一排除潛在運行故障，降低繼電保護裝置的故障率。

5 結 論

電力系統運行過程中繼電保護裝置的作用突出，因此要關注繼電保護故障的排查與處理。在檢測繼電保護故障時，檢測人員可以借助現代技術與設備，掌握故障類型與原因，采用針對性措施予以處理，保持繼電保護裝置的運行效益。在未來發展中，還要持續探索繼電保護故障的檢測技術、維修技術，提升繼電保護系統的運行效益，進一步加強電力系統的運行質量與安全，為社會提供優質的電力服務。