继电保护工作中常见缺陷分析及处理措施

张敬平,王建杰,张旭东

(沧州供电公司,河北 沧州 061001)

1 概述

继电保护是指反应电力系统中电气元件发生故障或不正常运行状态,并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。继电保护工作是保证电力系统安全稳定运行的重要防线,电力系统在运行的过程中难免出现各种缺陷,对于继电保护专业而言,缺陷主要是继电保护装置问题和二次回路问题所引起的,及时、准确的确定缺陷性质并进行有效治理,是保证电力系统安全运行的有效手段。本文针对继电保护检验维护工作中的常见缺陷进行分类分析,并结合现场实际工作经验提出具体的处理措施。

2 继电保护装置缺陷分析及处理措施

继电保护设备和元件故障主要是由于两个方面的原因造成的。第一是指由于温度过热造成元件或设备烧毁、机械故障、电气击穿以及性能变劣等。第二是由于装置本身算法、装置软件、装置硬件、装置原理、装置的升级服务配合等方面的问题造成的。

2.1 温度过热引起的设备烧毁和装置老化故障分析及处理措施

温度过热引起的设备烧毁和装置老化主要是运行时间过长和设备所处的环境决定的。对于继电保护装置一般运行期限是十年,在运行期间,由于设备制造性能和工艺的差别以及环境的影响致使插件烧毁或元件老化的现象时有发生。这就要求第一产品要保证质量,以保证设备和元器件长期安全稳定运行;第二要为运行的设备提供良好的环境,如室内配备空调和温度整定,夏季继电保护室内使用窗帘,防止装置受阳光的直射,室外装置要注意驱潮、散热等。巡视人员对于装置的异常状态要及时上报,以便在较短的时间内发现问题、解决问题。现有保护一般采用微机保护,微机保护装置采用通用机箱、插件结构,装置由电源插件、CPU插件、模数转换插件、开关量输入插件、开关量输出插件、交流输入插件、信号插件、控制插件、打印机插件等组成[1]。

在进行装置故障处理时,要根据设备的状态和插件的功能判断哪个插件或具体到哪个插件的继电器或芯片出的问题,以此更换芯片或插件,尽量降低成本,杜绝不必要的整体更换。这就要求继电保护工作者要有扎实的理论知识和实际操作技能,对装置原理和实际接线了如指掌,才能在实际工作中又快又准消除故障。

2010年 2月 6日,某站监控机发 101保护装置告警,电源消失信号。到现场查看,发现 101保护装置面板运行灯熄灭,装置背板+5V、24V灯也熄灭,测量进保护装置电源正常。初步怀疑装置电源件损坏。关闭装置电源,更换电源件后,装置恢复正常运行。由此可见,保护装置运行时间过长,造成电源件损坏。

2.2 装置原理性缺陷引起的故障分析及处理措施

由于装置原理性缺陷引起的故障主要有装置本身算法、装置软件、装置硬件、装置原理、装置的升级服务配合等方面的问题造成的。按责任分有制造部门的责任,主要有制造质量不良(又可分为硬件损坏、光耦损坏、插件问题及电源问题)、原理缺陷及软件问题等;基建部门的责任,主要有调试质量不良、误整定、误接线、误碰等;设计部门的责任,主要有设计不合理、设计接线错误等;还有验收人员的责任等等。这就要求各级部门层层把关,对于装置原理了如指掌,装置设计原理有缺陷的,设计部门要从图纸设计上进一步完善,以确保装置发挥正常保护功能,保证系统正常稳定运行。而且对于发现的某装置的原理性缺陷进行统一整改,防止类似情况发生。

2010年 1月 3日,110kV某站后台机显示 383位置为合位,383断路器的实际运行位置为合位,而监控机在接线图中显示分位,显示位置与实际位置不一致。检查 383保护与测控装置正常,检查装置通讯情况正常,在后台机检查装置与远动机的通讯情况,发现网关通讯正常,但网关与装置通讯异常。查看远动机设置,发现程序设置中未设置程序自动召唤装置通讯,致使装置异常后一直处于通讯不通状态,更改程序设置后,缺陷消除。可见此故障是由于远动机程序设计缺陷引起。

3 二次回路运行缺陷分析及处理措施

继电保护二次回路主要包括：CT回路、PT回路和直流回路。继电保护二次回路缺陷的发现一般是在设备停电检修和设备运行伴随有报警或其他异常情况出现而被值班或巡检人员发现的,处理此类缺陷,要求作业人员不但要熟悉保护装置和二次回路,而且要具有丰富的现场工作经验。

3.1 CT回路缺陷分析和处理措施

CT回路的缺陷主要有 2种：CT回路开路和输出电流偏差大[2]。其中,CT回路开路,将在开路处产生高电压,危及设备和人身安全。造成 CT回路开路的主要原因有：(1)交流电流回路中的试验接线端子,由于结构和质量上的缺陷,在运行中发生螺杆与铜板螺孔接触不良,而造成开路;(2)电流回路中的试验端子压板,由于胶木头过长,旋转端子金属片未压在压板的金属片上,而误压在胶木套上,致使开路;(3)修试人员工作中的失误,如忘记将继电器内部接头接好,验收时未能发现;(4)二次线端子接头压接不紧,回路中电流很大时,发热烧断或氧化过甚造成开路;(5)室外端子箱、接线盒受潮,端子螺栓和垫片锈蚀过重,造成开路。造成CT输出电流偏差大的主要原因有 2种：一是 CT本身输出存在问题;二是 CT回路又发生一点接地,产生分流现象。

对于 CT回路缺陷的处理措施：(1)发现电流互感器二次开路,应先分清故障属哪一组电流回路,开路的相别,对保护有无影响,汇报调度,解除可能误动的保护;(2)尽量减少一次负荷电流,若电流互感器严重损伤,应转移负荷,停电检查处理(如有旁路,可采用旁路供电,保证供电的可靠性);(3)尽量设法在就近的试验端子上,将电流互感器二次短路,再检查处理开路点,短接时应使用短路专用短接线,短路应妥善可靠,禁止采用熔丝或一般导线缠绕,并按图纸进行;(4)注意短接时的现象,若短接时有火花,则说明短接有效,故障点就在短接点以下的回路中,可进一步查找,若短接时无火花,可能是短接无效。故障点可能在短接点以前的回路中,可以逐点向前变换短接点,缩小范围;(5)在故障范围内,应检查容易发生故障的端子及元件,检查回路有工作时触动过的部位。对检查出的故障,能自行处理的可立即处理,然后投入所退出的保护,若开路点在互感器本体的接线端子上,应停电处理。

3.2 PT回路缺陷分析和处理措施

PT回路的缺陷主要是 PT回路断线。发生 PT回路断线后,对于继电保护装置,将使部分保护退出运行;对于发电机励磁调节器,将使其调节功能由自动转为手动;对于计量回路,将使其失去断线期间的电费计量。

查找 PT回路断线,应先从回路的薄弱环节考虑,如熔断器、过负荷开关及刀闸辅助接点等。2010年 8月3日,110kV某站 32PTC相保护电压失压。到现场发现端子排处 A、B相保护电压正常,C相电压仅为 2.9V。现场测量辅助开关保护电压正常,初步怀疑辅助开关至端子排 C相电压二次线断线。将 32PT拉至检修位置,取下电压二次插头,发现辅助开关至插头背板二次线脱落一根,正为保护 C相电压二次线,重新焊接牢固,缺陷消除。

3.3 直流回路缺陷分析和处理措施

直流回路的缺陷主要有 3种：直流回路接地或短路、信号回路缺陷和操作回路缺陷。在变电站日常运行维护和异常处理工作中,最复杂的就是直流系统接地的查找与处理。直流系统发生一点接地时对设备系统不会造成影响,不及时处理查找,出现两点接地后,就可能发生短路、装置误动、拒动等严重后果。

直流回路查找最有效的方法是拉路法,停电时间不超过 3秒。拉路查找的原则按照“先室外后室内,先低电压等级后高电压等级,先信号回路后控制和保护回路”逐一查找。

2010年 7月 21日,110kV某站 I段直流负极接地。到现场发现,1号馈电柜“I段母线绝缘异常”光子牌亮,绝缘接地装置上的“接地”灯亮。现场采用拉路方法,先信号后控制,发现断开 3613线路控制电源后直流恢复正常,因此判断 3613控制回路中存在接地点。测得保护屏后 3613的 2端子对地电压-3V,7端子对地电压 4V,把去机构的 2端子挑开后,直流系统正接地,把去机构的 7端子挑开后直流恢复正常,可以判断接地点在断路器机构合闸回路中。因断路器机构中合闸回路要经过断路器辅助接点和合闸线圈,断开辅助接点依然接地,断开合闸线圈后直流系统恢复正常,又对线圈对地摇绝缘,发现摇表回零,判断线圈内部存在接地点。

4 结束语

从事继电保护工作对于缺陷的出现第一要采取预防措施,从设备改造、保护校验、日常维护及执行反措等方面来保证设备处于良好状态防止缺陷发生;第二,对缺陷要做好总结分析,建立缺陷消缺手册,积累经验,相互交流,防止类似缺陷再次发生;第三,厂家、设计人员、用户要及时进行信息交流和沟通,提高继电保护装置的运行水平;第四,提高现场工作人员的消缺水平,定时进行保护装置和二次回路培训工作,提高人员本身素质和提升操作技能,进一步提高预防缺陷和处理缺陷的能力。

[1]何世恩,郭跃华,赵毅.微机母差保护误动的分析与相关问题对策[C]//.2004全国电力主设备保护学术研讨会论文集,203-205.

[2]张冲.继电保护二次回路运行缺陷处理要点分析 [J].大众科技,2009(9)：121-122.