國(guó)網(wǎng)安徽省電力有限公司利辛縣供電公司 馮建華 羅 斌 趙 杰

1 引言

當(dāng)前，電力設(shè)備逐漸朝向多功能、大體積方向發(fā)展，對(duì)電力穩(wěn)定運(yùn)行提出更高要求。通常在電力設(shè)備中會(huì)安裝相應(yīng)的繼電保護(hù)裝置，對(duì)提升電力運(yùn)行安全性與穩(wěn)定性有著明顯作用。然而在繼電保護(hù)裝置運(yùn)行期間，也會(huì)受到設(shè)備、產(chǎn)源以及電力運(yùn)行環(huán)境等因素影響出現(xiàn)故障隱患，因此有必要針對(duì)電力設(shè)備繼電保護(hù)裝置故障類型及處理技術(shù)展開針對(duì)性探究，明確故障處理要點(diǎn)，進(jìn)而構(gòu)建起安全、穩(wěn)定的繼電保護(hù)系統(tǒng)。

2 案例介紹

某110kV 變電站運(yùn)行期間，站內(nèi)繼電保護(hù)裝置長(zhǎng)時(shí)間處于高峰運(yùn)行狀態(tài)下，導(dǎo)致出現(xiàn)不同程度的燒壞情況，影響到其內(nèi)部控制元件及繼電保護(hù)設(shè)備的正常運(yùn)行。技術(shù)人員經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)檢查，發(fā)現(xiàn)存在的繼電保護(hù)故障包括線路燒毀、元件受損以及系統(tǒng)故障等，同時(shí)在上述故障的共同作用下導(dǎo)致電力設(shè)備運(yùn)行效率降低、供配電傳輸不穩(wěn)定[1]。

3 電力設(shè)備繼電保護(hù)原理與要求

3.1 電力設(shè)備繼電保護(hù)原理

隨著我國(guó)電力技術(shù)的發(fā)展，各類繼電保護(hù)裝置得到廣泛運(yùn)用，在保證電力系統(tǒng)傳輸安全性與穩(wěn)定性中發(fā)揮重要作用。作為電力系統(tǒng)中的重要組成部分，整套繼電保護(hù)裝置構(gòu)成包括測(cè)量元件、邏輯環(huán)節(jié)以及執(zhí)行輸出，其運(yùn)行結(jié)構(gòu)原理如圖1所示。具體來看，測(cè)量元件的功能是測(cè)量被保護(hù)電氣元件的物理參量，通過數(shù)據(jù)比對(duì)與分析調(diào)整保護(hù)裝置的啟動(dòng)情況。例如，測(cè)量元件可測(cè)量電力設(shè)備參數(shù)并生成數(shù)據(jù)表格，通過數(shù)據(jù)分析得到設(shè)備的故障狀態(tài)；邏輯環(huán)節(jié)的功能是識(shí)別已經(jīng)出現(xiàn)的故障，發(fā)揮繼電保護(hù)裝置的故障識(shí)別作用，根據(jù)具體的故障類型及故障范圍來控制斷路器跳閘、發(fā)出信號(hào)等動(dòng)作；執(zhí)行輸出是通過執(zhí)行輸出模塊對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行表達(dá)，技術(shù)人員可通過執(zhí)行輸出模塊傳遞的指令完成保護(hù)裝置系統(tǒng)功能。

圖1 繼電保護(hù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

3.2 電力設(shè)備繼電保護(hù)要求

電力設(shè)備運(yùn)行期間，繼電保護(hù)裝置的運(yùn)行要求包括以下幾方面：一是可靠性。繼電保護(hù)裝置系統(tǒng)運(yùn)行期間需要根據(jù)要求設(shè)定順序動(dòng)作，確保在發(fā)生故障時(shí)可及時(shí)將設(shè)備與故障線路斷開。二是選擇性。在出現(xiàn)故障時(shí)，繼電保護(hù)裝置可以借助斷路器隔離故障，同時(shí)啟動(dòng)失靈保護(hù)起到避免越級(jí)跳閘的作用。三是靈敏性。若設(shè)備保護(hù)范圍內(nèi)出現(xiàn)接地或斷路故障，可通過繼電保護(hù)裝置完成靈敏度設(shè)置，保證故障設(shè)備接觸的安全性。四是速動(dòng)性。一旦出現(xiàn)故障，繼電保護(hù)裝置可在第一時(shí)間隔斷故障點(diǎn)，采取針對(duì)性技術(shù)手段消除故障風(fēng)險(xiǎn)。

4 電力設(shè)備繼電保護(hù)故障類型

4.1 運(yùn)行故障

繼電保護(hù)裝置經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后，其局部溫度將明顯提升，導(dǎo)致裝置失靈，難以避免電力系統(tǒng)中故障問題的出現(xiàn)。繼電保護(hù)裝置運(yùn)行故障集中表現(xiàn)在主變差動(dòng)保護(hù)開關(guān)拒合，受二次電壓回路影響，削弱了電壓互感器內(nèi)部部件性能，而繼電保護(hù)設(shè)備保護(hù)動(dòng)作仍處于初始狀態(tài)，進(jìn)而導(dǎo)致電力設(shè)備故障的出現(xiàn)。

4.2 產(chǎn)源故障

產(chǎn)源故障主要受到繼電保護(hù)裝置生產(chǎn)質(zhì)量影響，電力設(shè)備運(yùn)行期間，對(duì)繼電保護(hù)裝置部件材料、精度等均提出較高要求，若存在質(zhì)量不達(dá)標(biāo)或精度不合格等情況就會(huì)增加出現(xiàn)故障問題的概率。與此同時(shí)，繼電保護(hù)裝置運(yùn)行質(zhì)量還會(huì)受到晶體管性能的影響，一旦出現(xiàn)質(zhì)量問題就會(huì)導(dǎo)致裝置運(yùn)行不協(xié)調(diào)，甚至出現(xiàn)拒動(dòng)故障。

4.3 設(shè)備故障

設(shè)備故障是繼電保護(hù)故障中的常見類型，當(dāng)前在繼電保護(hù)裝置運(yùn)行期間，相關(guān)工作原理已經(jīng)相對(duì)成熟，采用的故障檢測(cè)方法也較為類似，最主要的差異就是繼電保護(hù)裝置工作負(fù)荷。因此在對(duì)電力系統(tǒng)安裝繼電保護(hù)裝置時(shí)，應(yīng)根據(jù)具體的工作負(fù)荷選擇合適的設(shè)施。然而在實(shí)際運(yùn)行期間，若個(gè)別設(shè)備出現(xiàn)問題將會(huì)影響到整體繼電保護(hù)系統(tǒng)的運(yùn)行，導(dǎo)致工作質(zhì)量與效率大幅降低。

4.4 電流互感飽和故障

繼電保護(hù)裝置運(yùn)行期間，其設(shè)備終端負(fù)荷會(huì)隨著用電需求的增加而增加，當(dāng)達(dá)到一定限值時(shí)就會(huì)導(dǎo)致電力系統(tǒng)出現(xiàn)短路問題。在線路故障狀態(tài)下，短路電流與電流互感器呈現(xiàn)出線性正相關(guān)關(guān)系，隨著電流增加，保護(hù)裝置的靈敏程度會(huì)降低，短路故障指令的執(zhí)行也會(huì)出現(xiàn)滯后問題[2]。電流互感器飽和狀態(tài)下的電流波形如圖2所示。

圖2 電流互感器飽和狀態(tài)下的電流波形

4.5 開關(guān)保護(hù)設(shè)備故障

設(shè)備運(yùn)行實(shí)踐中，常見的開關(guān)設(shè)備故障類型為繼電保護(hù)裝置與電力系統(tǒng)不匹配，不滿足電力系統(tǒng)的工作強(qiáng)度，因此在選用繼電保護(hù)裝置時(shí)應(yīng)確保與電力系統(tǒng)工作負(fù)荷相適應(yīng)。現(xiàn)階段，人們生活中的用電需求大大增加，電力系統(tǒng)用電負(fù)荷增加后并沒有及時(shí)更換匹配的繼電保護(hù)裝置，導(dǎo)致裝置運(yùn)行期間存在老化、超負(fù)荷等問題，進(jìn)而降低了繼電保護(hù)裝置精度，并對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行帶來不良影響。

5 電力設(shè)備繼電保護(hù)故障的處理技術(shù)

5.1 加強(qiáng)電力設(shè)備的日常巡查

技術(shù)人員應(yīng)針對(duì)電力設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)做好日常巡查工作，做到以直觀檢查法為核心，根據(jù)繼電保護(hù)裝置顏色、氣味等判斷是否出現(xiàn)故障問題。通常情況下，直觀檢查法可以應(yīng)用在專業(yè)電子儀器的測(cè)試和檢查中，進(jìn)而對(duì)繼電保護(hù)故障類型進(jìn)行判斷與分類，再根據(jù)故障的輕重緩急提出解決方案，進(jìn)而從根本上杜絕該類型故障的再次發(fā)生[3]。

5.2 做好保護(hù)性檢修工作

保護(hù)性檢修工作主要是進(jìn)行元件的檢修與更新，這也是電力系統(tǒng)運(yùn)行期間解決繼電保護(hù)裝置故障問題的重要方法。在此期間，技術(shù)人員應(yīng)定期對(duì)繼電保護(hù)裝置的各類電力元件進(jìn)行檢查，同時(shí)對(duì)存在嚴(yán)重問題的元件進(jìn)行及時(shí)更換，確保電力設(shè)備和繼電保護(hù)裝置處于安全、穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)。在開展保護(hù)性檢修工作時(shí)可采用直接處理法，即通過直接的、針對(duì)性強(qiáng)的手段進(jìn)行故障處理，這種方法同樣還適用于不能通過儀器設(shè)備進(jìn)行故障類型檢測(cè)的情況中。

5.3 完善繼電保護(hù)管理體系

為加強(qiáng)繼電保護(hù)裝置的驗(yàn)收試驗(yàn)與故障分析，應(yīng)針對(duì)電力設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)落實(shí)完善的繼電保護(hù)管理體系。首先，針對(duì)繼電保護(hù)裝置故障檢修落實(shí)責(zé)任規(guī)章制度，技術(shù)人員保證在制度指導(dǎo)下完成故障的發(fā)現(xiàn)、分析、解決及統(tǒng)計(jì)，從而為電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行提供保障。其次，針對(duì)相關(guān)工作人員落實(shí)相應(yīng)的培訓(xùn)工作，促進(jìn)其專業(yè)能力與崗位素質(zhì)的提升。電力系統(tǒng)運(yùn)行期間，很多故障都是由于技術(shù)人員操作不合理，不僅影響到電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行，還會(huì)給人員人身安全帶來威脅。因此有必要加強(qiáng)技術(shù)人員的技術(shù)培訓(xùn)與安全教育工作，在提升操作規(guī)范性的同時(shí)樹立安全生產(chǎn)意識(shí)，促進(jìn)技術(shù)人員專業(yè)水平的提升。最后，還應(yīng)對(duì)電力設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行改造升級(jí)，保證可及時(shí)獲取設(shè)備、系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，一旦出現(xiàn)故障可及時(shí)采取相應(yīng)的解決措施。

5.4 落實(shí)多元化故障處理方法

除了上述技術(shù)方法外，在發(fā)揮機(jī)電保護(hù)裝置作用期間，還應(yīng)對(duì)多種技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)綜合運(yùn)用。

一是置換處理法，即通過運(yùn)行穩(wěn)定、性能良好的設(shè)備替換故障設(shè)備。當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障后，技術(shù)人員應(yīng)在第一時(shí)間判斷其故障類型與故障范圍，并針對(duì)某一部件進(jìn)行替換。當(dāng)前，置換處理法得到了較為廣泛的應(yīng)用，在使用該方法后，若設(shè)備恢復(fù)正常則說明被替換部件存在故障；若設(shè)備仍無法正常運(yùn)行，說明需要進(jìn)一步對(duì)其他部件進(jìn)行檢查。

二是參照對(duì)比法，這一方法的應(yīng)用需要以明確繼電保護(hù)裝置中的正常與不正常設(shè)備為基礎(chǔ)，進(jìn)而對(duì)二者的技術(shù)參數(shù)進(jìn)行對(duì)比分析，進(jìn)而為故障點(diǎn)分析提供數(shù)據(jù)支持[4]。當(dāng)前，參照對(duì)比法主要應(yīng)用在因電路交互導(dǎo)致的接線錯(cuò)誤檢查中，值得注意的是，受到繼電保護(hù)裝置復(fù)雜性影響，導(dǎo)致數(shù)據(jù)獲取精準(zhǔn)性難以得到保障，為縮小測(cè)試值與實(shí)際情況的差異，應(yīng)采取定值檢測(cè)進(jìn)行輔助。

三是設(shè)備狀態(tài)檢修法，即將狀態(tài)檢修技術(shù)應(yīng)用到繼電保護(hù)設(shè)備檢修中，及時(shí)處理故障問題，同時(shí)消除風(fēng)險(xiǎn)因素，為設(shè)備及人員安全提供保障。以往在進(jìn)行裝置檢修維護(hù)時(shí)，技術(shù)人員往往要面臨強(qiáng)度高、工作量大、危險(xiǎn)性高的問題，隨著設(shè)備檢修裝置的引入，可以有效解決上述問題。在設(shè)備檢修技術(shù)的應(yīng)用下，可以實(shí)時(shí)獲取電力設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，既保證了檢修工作頻率，又可以為生產(chǎn)計(jì)劃的制定提供參考。

除此以外，技術(shù)人員通過對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)及監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析，可以有效促進(jìn)繼電保護(hù)裝置運(yùn)行質(zhì)量的提升。

5.5 加強(qiáng)繼電保護(hù)信號(hào)傳遞

結(jié)合上述內(nèi)容可知，繼電保護(hù)裝置故障問題不僅影響到電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行，還會(huì)導(dǎo)致電力用戶用電水平降低。這說明應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)繼電保護(hù)裝置的應(yīng)用，做好故障識(shí)別與處理工作。

根據(jù)110kV 變電站運(yùn)行故障問題，應(yīng)開展相應(yīng)的變電站改造工程，在此期間比較關(guān)鍵的就是加強(qiáng)通信技術(shù)的應(yīng)用，起到調(diào)整繼電保護(hù)裝置控制信號(hào)、優(yōu)化信號(hào)傳遞的作用。電力設(shè)備運(yùn)行期間，技術(shù)人員往往需要通過繼電保護(hù)故障信號(hào)進(jìn)行故障判斷，因此可以將無線通信技術(shù)引入其中，在保證安全、穩(wěn)定的環(huán)境下實(shí)現(xiàn)故障識(shí)別。

與此同時(shí)，在無線通信技術(shù)的應(yīng)用下，可以進(jìn)一步增強(qiáng)繼電保護(hù)裝置信號(hào)傳遞，將獲取的數(shù)據(jù)信息傳遞至控制中心，技術(shù)人員則通過顯示裝置獲取設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。此外，通信技術(shù)在控制系統(tǒng)中還發(fā)揮了重要的傳輸作用，在正常運(yùn)行狀態(tài)下，通信技術(shù)可完成參數(shù)數(shù)據(jù)的傳輸與存儲(chǔ)；而異常狀態(tài)下可發(fā)出警報(bào)提醒技術(shù)人員。就當(dāng)前的繼電保護(hù)裝置控制系統(tǒng)運(yùn)行情況來看，無線通信模式憑借其準(zhǔn)確性強(qiáng)、操作簡(jiǎn)便、遠(yuǎn)程控制等優(yōu)勢(shì)得到廣泛應(yīng)用，為繼電保護(hù)裝置控制技術(shù)升級(jí)提供保障。

6 結(jié)語(yǔ)

繼電保護(hù)裝置就是根據(jù)電力系統(tǒng)參數(shù)變化判斷其運(yùn)行狀態(tài)，并為技術(shù)人員檢修操作提供依據(jù)。日常在進(jìn)行繼電保護(hù)裝置維護(hù)和故障排除工作時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)分析故障形成的原因，提高檢修方案技術(shù)含量，根據(jù)具體的故障狀態(tài)提出切實(shí)可行的解決措施。在此期間，應(yīng)通過綜合性技術(shù)手段提高電力設(shè)備繼電保護(hù)裝置故障的維修效率，為電力系統(tǒng)工作運(yùn)行提供更加安全、穩(wěn)定的環(huán)境。