孫新明

[摘? ? 要]變電站繼電保護(hù)情況的好壞，直接影響社會(huì)正常運(yùn)行和國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展情況。變電站繼電保護(hù)裝置運(yùn)行時(shí)涉及到大量復(fù)雜的元件設(shè)備，因此需要加強(qiáng)對(duì)其的保護(hù)與維護(hù)工作，針對(duì)其自身的問(wèn)題以及維護(hù)該設(shè)備裝置的問(wèn)題進(jìn)行詳細(xì)分析。首先總體上介紹了變電站保護(hù)裝置的作用以及其存在意義，再分析器故障發(fā)生原因，最后提出相應(yīng)的維護(hù)對(duì)策，以供相關(guān)行業(yè)人員參考。

[關(guān)鍵詞]變電站;繼電保護(hù);故障分析;對(duì)策探究

[中圖分類(lèi)號(hào)]TM63 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號(hào)]2095–6487（2020）10–0–03

Countermeasures Against Common Failures of Relay Protection in Substations

Sun Xin-ming

[Abstract]The status of relay protection in substations directly affects the normal operation of society and the development of national economy. A large number of complex components and equipment are involved in the operation of relay protection devices in substations. Therefore， it is necessary to strengthen the protection and maintenance of them， and conduct detailed analysis on their own problems and the problems of maintaining the equipment. First， it introduces the function of substation protection device and its significance， and then analyzes the cause of the failure of the substation， and finally puts forward corresponding maintenance countermeasures based on the problems raised for reference by relevant industry personnel.

[Keywords]substation; relay protection; failure analysis; countermeasure research

1 變電站的繼電保護(hù)原理

繼電保護(hù)一般具有兩種基本保護(hù)動(dòng)作：跳閘和報(bào)警。跳閘響應(yīng)時(shí)間由電流大小決定，電流越大，響應(yīng)時(shí)間越短，跳閘速度越快。對(duì)于固定的電流，一旦電流超過(guò)電流定值，則跳閘保護(hù)機(jī)制開(kāi)啟。繼電保護(hù)動(dòng)作越快，則繼電保護(hù)作用性就越高，保護(hù)效果越可靠。如表1所示。

輔助保護(hù) 為補(bǔ)充主保護(hù)和后備保護(hù)的性能或當(dāng)主保護(hù)后備保護(hù)退出運(yùn)行時(shí)而起作用的保護(hù)機(jī)制，例如：斷路器三相不一致保護(hù)、充電保護(hù)等。

2 繼電保護(hù)裝置的設(shè)備狀態(tài)分析

繼電保護(hù)也是整個(gè)電路線路里的一部分，因此要保證繼電保護(hù)正常運(yùn)行、及時(shí)對(duì)故障作出響應(yīng)，則要保證整個(gè)電路的正常運(yùn)作，因此對(duì)所有基礎(chǔ)設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與定期檢修是必不可少的。在此基礎(chǔ)上，繼電保護(hù)才能發(fā)揮應(yīng)有的作用。

由浴盆曲線[2]總結(jié)發(fā)現(xiàn)，設(shè)備由正常狀態(tài)到故障狀態(tài)，大概能夠分為3類(lèi)故障階段：早期失效;中期偶然性失效;損耗。

定期對(duì)電力設(shè)備進(jìn)行完整的檢測(cè)與故障排查，繼電保護(hù)正常發(fā)揮保護(hù)機(jī)制的一個(gè)重要前提。有時(shí)候繼電保護(hù)裝置本身的故障，也會(huì)對(duì)變電站等線路產(chǎn)生極大的危害與影響。實(shí)際檢修故障排查過(guò)程中，需要對(duì)具體的變電站情況作出綜合排查規(guī)劃，將易發(fā)生故障的節(jié)點(diǎn)整列出來(lái)，再主次對(duì)其進(jìn)行排查，以保證故障排查的嚴(yán)謹(jǐn)性與有效性。

變電站繼電保護(hù)故障討論中需列出針對(duì)繼電保護(hù)檢測(cè)裝置本身故障具體問(wèn)題以及相應(yīng)解決方法。

3 變電站繼電保護(hù)裝置的作用分析

變電站的繼電保護(hù)機(jī)制具有多種實(shí)際保護(hù)作用，大致可以總結(jié)為以下3種。

3.1 保障電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性

變電站繼電保護(hù)若要對(duì)故障有及時(shí)響應(yīng)與有效保護(hù)作用，就需要保證整個(gè)電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行與穩(wěn)定，這樣繼電保護(hù)的正常響應(yīng)才有固實(shí)的電力基礎(chǔ)。繼電保護(hù)主要是在電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，對(duì)故障發(fā)起及時(shí)保護(hù)動(dòng)作，同時(shí)通知管理人員，根據(jù)繼電保護(hù)發(fā)出的動(dòng)作響應(yīng)確定故障節(jié)點(diǎn)，從而準(zhǔn)確地對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行故障檢查與恢復(fù)。繼電保護(hù)自動(dòng)切斷機(jī)制與人為檢修干擾機(jī)制兩者結(jié)合起來(lái)，將電力故障對(duì)電力系統(tǒng)的負(fù)面影響最小化，避免了故障對(duì)整個(gè)變電站的進(jìn)一步影響，以保護(hù)電力系統(tǒng)極其運(yùn)行效益。

3.2 有效反映電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)

繼電保護(hù)之所以可以對(duì)變電站故障起到高效的保護(hù)作用，主要依賴(lài)于其對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)運(yùn)行實(shí)際狀態(tài)的整體反映。當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，若只通過(guò)管理人員對(duì)其進(jìn)行一一排查，則耗費(fèi)時(shí)間較多且效率地下，故障對(duì)電力系統(tǒng)的影響也會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大。而通過(guò)繼電保護(hù)對(duì)故障的反應(yīng)以及響應(yīng)機(jī)制，檢修人員可以依靠其給出的故障信號(hào)縮小故障發(fā)生范圍，甚至可以第一時(shí)間解決故障問(wèn)題，降低了電力故障對(duì)電力系統(tǒng)的惡行影響。繼電保護(hù)裝置在運(yùn)作過(guò)程中會(huì)對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)進(jìn)行綜合性故障信號(hào)分析，只要檢測(cè)到具體的故障信號(hào)，繼電保護(hù)會(huì)立即作出預(yù)測(cè)反應(yīng)，強(qiáng)有力地遏制了故障對(duì)電力系統(tǒng)的不利影響。

3.3 提高電力系統(tǒng)的自動(dòng)化水平

繼電保護(hù)對(duì)電路的保護(hù)作用如此高效，其中一個(gè)很重要的原因即為其具有高效的自動(dòng)化響應(yīng)機(jī)制。電力系統(tǒng)如此龐大，單純地依靠管理人員進(jìn)行故障排查與維護(hù)，是極其抵消且成本極高的。繼電保護(hù)裝置運(yùn)用了自動(dòng)化技術(shù)，可以進(jìn)行遠(yuǎn)程自動(dòng)故障排查功能與控制機(jī)制，有效地保證了電力系統(tǒng)時(shí)刻處于全面檢查、故障預(yù)測(cè)的安全運(yùn)行狀態(tài)下，可以說(shuō)，高度自動(dòng)化運(yùn)行機(jī)制對(duì)繼電保護(hù)起到了重要作用，使整個(gè)電力系統(tǒng)處于高度自動(dòng)化控制狀態(tài)，使繼電保護(hù)全面且高效地對(duì)電力系統(tǒng)處于安全運(yùn)作狀態(tài)中。

4 變電站繼電保護(hù)裝置的故障分析

4.1 內(nèi)部故障

繼電保護(hù)裝置的內(nèi)部故障主要有3種：節(jié)點(diǎn)故障、差拍以及裝置元件故障。

接點(diǎn)故障主要體現(xiàn)在接點(diǎn)接觸不良、電力消耗異常（一般為過(guò)大）等，引起接點(diǎn)故障的主要原因?yàn)榻狱c(diǎn)被二氧化硫等硫化物質(zhì)腐蝕，導(dǎo)致接點(diǎn)偏離正常位置，進(jìn)而導(dǎo)致繼電保護(hù)裝置故障。

差拍故障產(chǎn)生的原因主要為電力系統(tǒng)繼電器電壓異?；蚶^電器不符合系統(tǒng)參數(shù)要求，不適用于該電力系統(tǒng)等。差拍現(xiàn)象若產(chǎn)生，則需要檢查繼電器的電壓是否正常，或核對(duì)繼電保護(hù)裝置是否適用于該電力系統(tǒng)。

裝置元件本身的故障則會(huì)導(dǎo)致繼電保護(hù)裝置的保護(hù)作用失效，從而直接引起電力系統(tǒng)故障惡化擴(kuò)大，降低了電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。這類(lèi)故障也有因可循，一般是電流互感器故障引發(fā)的元件本身故障。電流互感器在發(fā)生故障的情況下會(huì)導(dǎo)致繼電器裝置內(nèi)部的電流迅速增加，以至于繼電保護(hù)裝置無(wú)法正常的運(yùn)行并提供保護(hù)作用，瞬時(shí)增加的電流在嚴(yán)重情況下將會(huì)直接燒壞繼電保護(hù)裝置，由此將產(chǎn)生十分嚴(yán)重的不良影響。

4.2 外部故障

繼電保護(hù)如之前所說(shuō)的，若整個(gè)系統(tǒng)發(fā)生故障，則會(huì)從外部直接影響繼電保護(hù)裝置的正常運(yùn)行與保護(hù)作用，這增大了電力系統(tǒng)的故障發(fā)生率與不穩(wěn)定性，因此，若繼電保護(hù)裝置本身發(fā)生故障，則需要對(duì)其進(jìn)行及時(shí)有效的故障排查。

繼電保護(hù)裝置的指示燈是顯示其運(yùn)行狀態(tài)最為直接明顯的信息來(lái)源之一，也是保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)之一。若繼電保護(hù)裝置的指示燈異常反應(yīng)，則會(huì)造成工作人員對(duì)電力系統(tǒng)的判斷錯(cuò)誤，進(jìn)而浪費(fèi)人力資本，耗費(fèi)過(guò)多的時(shí)間去尋找根本不存在的“故障”。

另外一種常見(jiàn)故障則是變電站繼電保護(hù)器燒損，這一般都是由線圈接點(diǎn)燒損引起的，一旦出現(xiàn)燒損故障，工作人員是可以通過(guò)燃燒所發(fā)出的特殊氣味來(lái)判斷是否出現(xiàn)問(wèn)題，以決定是都進(jìn)行下一步排查。

繼電保護(hù)裝置在長(zhǎng)期高強(qiáng)度運(yùn)行下，發(fā)生故障是在所難免的，不但有自身內(nèi)部元件的損耗等因素，也有外界環(huán)境的影響等，因此繼電保護(hù)裝置故障檢測(cè)是需要重視起來(lái)的，若保護(hù)裝置本身受到故障影響，則會(huì)直接影響保護(hù)裝置保護(hù)作用的充分發(fā)揮。

4.3 干擾故障

對(duì)繼電保護(hù)的外部干擾作用主要產(chǎn)自于電磁波輻射影響或靜電干擾等，這些輻射來(lái)源又來(lái)自于工作人員日常所使用的通訊設(shè)備，例如手機(jī)等，這些設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生一定程度的電磁輻射，又因?yàn)槔^電保護(hù)障裝置靈敏度極高，很容易就會(huì)收到這些日常產(chǎn)生的電磁波影響，繼而干擾繼電保護(hù)發(fā)揮保護(hù)功能。這些電磁波的影響可大可小，若收到的影響較大，很可能導(dǎo)致繼電保護(hù)裝置發(fā)出錯(cuò)誤動(dòng)作。另外，工作人員的身上也會(huì)不可避免地帶有一定的靜電，這些靜電也會(huì)對(duì)繼電保護(hù)裝置產(chǎn)生影響，從而導(dǎo)致整個(gè)電力系統(tǒng)被惡性影響。

5 繼電保護(hù)裝置檢修設(shè)備的常見(jiàn)問(wèn)題

5.1 保護(hù)裝置問(wèn)題

對(duì)于110 kV變電站，其繼電保護(hù)裝置在性能和質(zhì)量上都已經(jīng)提升了一定的程度，在繼電保護(hù)時(shí)能夠發(fā)揮更大的功效，然而電網(wǎng)運(yùn)行的風(fēng)險(xiǎn)度也在持續(xù)增大，導(dǎo)致保護(hù)裝置在運(yùn)行中還可能發(fā)生各種故障，對(duì)保護(hù)裝置的穩(wěn)定性和可靠性造成了影響。

5.2 短路問(wèn)題

變壓器的低壓側(cè)容易出現(xiàn)短路問(wèn)題，短路是在沒(méi)有用電設(shè)備時(shí)形成的額外通路，這種通路具備很大的電流，將對(duì)變壓器的相關(guān)設(shè)備造成極大沖擊，繼而影響設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。

5.3 設(shè)備運(yùn)行的環(huán)境問(wèn)題

粉塵對(duì)電路設(shè)備是有一定影響的，影響較小的話會(huì)導(dǎo)致裝置線路老化，反應(yīng)遲鈍等，若影響較大，則會(huì)直接導(dǎo)致線路短路，破壞整個(gè)保護(hù)機(jī)制的回路。另外，一些具有腐蝕性的氣味，例如之前我們提高的硫化氣體，也會(huì)深入裝置內(nèi)部，影響裝置收到腐蝕作用，影響電路正常運(yùn)行。

6 變電站繼電保護(hù)裝置故障的處理對(duì)策分析

6.1 實(shí)施二次回路巡檢制度

對(duì)繼電保護(hù)裝置進(jìn)行定期檢修與故障排查是保證電力系統(tǒng)受繼電保護(hù)的前提基礎(chǔ)之一。二次回路是由護(hù)板器、自動(dòng)裝置以及繼電器組成的電路系統(tǒng)，主要用于對(duì)繼電保護(hù)裝置自身進(jìn)行自主檢查與維護(hù)工作，有效保證了繼電保護(hù)裝置處于正常保護(hù)狀態(tài)下;同時(shí)，該二次回路的檢查作用也可以為工作人員預(yù)先發(fā)出保護(hù)裝置故障警告，二次回路可以說(shuō)是繼電保護(hù)裝置的保護(hù)裝置。因此，嚴(yán)格保證二次回路的運(yùn)行，可有效避免由于繼電保護(hù)裝置的故障從而影響電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

6.2 積極地采取抗干擾措施

繼電保護(hù)裝置靈敏度極高，是其高效工作條件之一，但也是其收到外界影響較為嚴(yán)重原因之一，因此，減少繼電保護(hù)裝置工作環(huán)境中干擾因素是保證其保護(hù)作用正常發(fā)揮的重要前提之一。一些電子設(shè)備所發(fā)出的電磁波或靜電干擾，可能會(huì)引發(fā)繼電保護(hù)裝置錯(cuò)誤動(dòng)作，誤動(dòng)、拒動(dòng)都是繼電保護(hù)裝置可能發(fā)生的故障，這也會(huì)導(dǎo)致繼電保護(hù)機(jī)制失效，進(jìn)一步導(dǎo)致電力系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中的故障不能被及時(shí)檢測(cè)到。

軟件抗干擾措施主要體現(xiàn)在線路板雕刻時(shí)將布線有意識(shí)地劃分出弱信號(hào)與強(qiáng)信號(hào)區(qū)域，從而避免強(qiáng)弱信號(hào)平行現(xiàn)象。另外，軟件抗干擾也需要借助于二次回路的控制作用保證其抗干擾機(jī)制正常運(yùn)行。

硬件抗干擾則是對(duì)外界干擾因素直接進(jìn)行屏蔽作用，避免其收到外界干擾的影響。

6.3 完善繼電保護(hù)管控體系

在電力企業(yè)內(nèi)部需要完善變電站繼電保護(hù)的管控體系，對(duì)變電站繼電保護(hù)進(jìn)行有效的科學(xué)管控，針對(duì)危險(xiǎn)程度較高的工作，可以選用科學(xué)技術(shù)進(jìn)行無(wú)人操作，減小危險(xiǎn)的發(fā)生，促進(jìn)電力系統(tǒng)安全有效的工作。在電力系統(tǒng)中安裝全方位監(jiān)控體系，對(duì)整個(gè)變電站繼電保護(hù)工作進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，以便發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并盡快將問(wèn)題解決，同時(shí)在系統(tǒng)軟件中輸入電力系統(tǒng)運(yùn)行中經(jīng)常遇到的情況，這樣能提升工作效率與工作的準(zhǔn)確性。

6.4 采用多種繼電保護(hù)裝置檢修技術(shù)

6.4.1 數(shù)字式技術(shù)

數(shù)字式技術(shù)是一種常用的繼電保護(hù)狀態(tài)維修技術(shù)。相比于傳統(tǒng)的繼電保護(hù)裝置檢修技術(shù)，數(shù)字式是新時(shí)代的產(chǎn)物，更科學(xué)合理，并具有一定的自主性。因此，使用該設(shè)備對(duì)檢修人員也具有更高的專(zhuān)業(yè)要求，需要具備一定的專(zhuān)業(yè)知識(shí)與操作水平，而不是僅憑自身的經(jīng)驗(yàn)。

6.4.2 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)技術(shù)

繼電保護(hù)裝置自身的維護(hù)系統(tǒng)涉及到大量的復(fù)合技術(shù)，這樣大量的技術(shù)使用與監(jiān)控工作量對(duì)于人工維護(hù)來(lái)說(shuō)過(guò)于復(fù)雜，且失誤率較高，因此需要借助實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)來(lái)對(duì)其進(jìn)行全面綜合的狀態(tài)監(jiān)控，保證各項(xiàng)程序與技術(shù)的穩(wěn)定運(yùn)行。

6.4.3 運(yùn)行分析技術(shù)

繼電保護(hù)裝置的維護(hù)措施，主要內(nèi)容就是對(duì)保護(hù)裝置的各項(xiàng)元件運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)與分析。結(jié)合實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)技術(shù)，工作人員能夠完成遠(yuǎn)程監(jiān)控所有的運(yùn)行設(shè)備，并在其發(fā)生任何狀況時(shí)進(jìn)行及時(shí)有效的遏制措施，保證整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，協(xié)助維護(hù)人員的工作有序進(jìn)行。

7 結(jié)束語(yǔ)

變電站繼電保護(hù)情況的好壞，直接影響社會(huì)正常運(yùn)行和國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展情況。這就需要維護(hù)工作人員在日常工作過(guò)程中，強(qiáng)化對(duì)于繼電保護(hù)裝置的維護(hù)以及管理工作，通過(guò)加強(qiáng)二次回路巡檢、采取抗干擾措施及完善繼電保護(hù)管控體系，從而在實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)裝置的安全運(yùn)行的狀態(tài)之下保障電力系統(tǒng)運(yùn)行的質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

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