110kV变电站继电保护缺陷分析及应对策略

赵立文

（广东电网有限责任公司江门供电局，广东 江门 529000）

1 引言

对变电站中继电保护工作的重视，就是对电力系统稳定供电的重视。变电运行中的继电保护关系到电网的安全稳定运行，其可靠性和及时性占有重要的地位。而在实际的工作中，继电保护存在着很多的缺陷。只有防范不必要的问题的出现，及时处理好存在的缺陷问题，才能确保变电站能够正常供电，才能提高整个电力系统的供电效率，为人们的生产和生活提供优质的服务。

2 继电保护存在的缺陷及案例分析

2.1 出现变压器后备保护故障

一般有三种情况容易导致变压器的毁坏：（1）低压侧无双重保护，以及缺乏断路器失灵保护装置。如果110千伏侧过流保护拒动或断路器故障，高压侧过流不能感应低压侧故障灵敏度，加上断路器开断不起作用，这样就不能及时排除低压侧故障；（2）变压器的低压侧区域出现短路，使得变压器遭受高电流的影响，破坏其动态稳定。若存在长时间的短路，导致变压器内部出现故障而烧毁；（3）110千伏线路出现间隔故障。如果配电装置的内部电器间隔距离不大，同时配电设备质量不高，就会造成母线故障。

案例1：2014年6月5日，110kV翠山站的监控通知工作人员出现“#3主变低后备装置异常”告警信号，运行人员到现场检查长沙站后台机发“#3主变低后备装置异常”告警信号，#3主变低后备装置面板“装置异常”灯亮（见图1），报“开入开出异常”，工作人员怀疑开入开出插件损坏。经相关厂家分析，故障原因是：#3主变低后备保护装置开入开出插件损坏，引起保护装置异常，退出运行。装置投运时间不足一年，插件故障是由于产品质量引起。

图1 #3主变低后备装置面板“装置异常”灯亮

2.2 出现馈线继电保护装置故障

现时变电站的负荷馈线越来越多，10kV线路保护装置也相应增加，10kV线路保护装置及二次回路的可靠性要求越来越高，主要原因是许多出线负荷要求供电可靠性要求高，一但10kV线路保护装置因线路故障无法及时切除故障电流，会引起主供电源开关保护动作而跳闸，对所供电线路的母线造成失压，没有故障的出线负荷因而停电，令事故进一步扩大。由于历史原因，个别变电站设计不规范，对10kV线路保护装置出现故障只能通过装置报文送到监控后台，重要信号（如：装置故障、控制回路断线等）没有通过装置硬接点动作经公共测控送到监控后台，由于所有综合自动化变电站都实行无人值班，装置故障报文只通过软报文送到监控后台，很容易掉失，如果装置有故障，而监控后台又没有即时收到和发现，在此期间如果馈线线路有故障，很可能会引起主供电源开关保护动作而越级跳闸，进一步扩大事故。

案例2：2012年12月3日，运行人员在110kV平富岗站日常巡视中发现10kV田野线保护装置告警，监控后台没有异常信号上报。经继保检修人员现场对保护装置检查后发现，保护装置故障是由于装置电源插件故障引起（见图2），装置故障后监控后台没有异常信号是由于装置故障时无法将报文送到监控后台且没有接入硬接点信号到监控后台，更换电源插件后装置经试验正常，同时对故障信号上送进行整改，重新接入装置硬接点信号到监控后台。装置电源插件故障经厂家分析，插件故障原因是电源板所处装置工作温度较高，高温会使得电解电容的寿命明显缩短，导致其容量下降及漏电流增大。而该批次的电源模块所使用的电解电容品质较差也是板件发生故障的原因之一，后期供货的电源模块已使用更高品质的电解电容。

图2 保护装置故障电源板件（多个电解电容已鼓起）

2.3 出现二次回路故障

电力系统在正常运行条件下，如果没有出现任何故障，系统是不会受到任何影响的，但是二次回路或继电器保护装置，很可能存在故障隐患。例如：继电保护接线端子、继电器保护出口的压板、电流互感器、电压互感器等，一旦发电装置发生故障或电力系统出现问题，这些潜在的隐形故障就会影响到电力系统，甚至严重导致设备损坏或重大安全事故，影响整个电力系统的供电作业。有许多因素都会产生隐形故障，例如不合理的设定值、设定值计算误差；动力系统部件的损坏、老化；插件接触不良；电力系统运营商或维护人员误操作、误触电源设备；保护检查不规范；二级回路存在寄生回路；工作环境差；电力系统的运行和维护人员进行操作时，没有提供良好的设备维护。

案例3：2011年04月27日，110kV恩美线C相故障，美华站侧保护电流差动及重合闸动作，开关重合不成功，监控后台发控制回路信号，控制回路红绿灯熄灭。相关检修人员对控制线路进行了及时检查（见图3）。经相关技术人员分析，得出故障原因是：开关在合闸状态时，正常储能完毕，储能微动开关SL导通，KA1储能控制中间继电器长期励磁，线圈发热烧断，无法吸合动作，常开接点打开，切断合闸回路，导致开关无法重合并发出控制回路信号。

图3 恩美线控制回路图

3 继电保护缺陷的应对措施

3.1 变压器后备保护的措施

（1）采用过流保护。在所有电力设备的电路运行中，任何时候都会有两套完全独立的继电保护装置，分别由两个完全独立的断路器控制进行保护。这样，当一组保护装置或任何一台断路器不能正常工作，另一套保护装置或另一个断路器可安全断开，故障排除。在变压器的低压侧，建立一组过电流保护，两组交流和直流的是相互独立的，这样的设备可以防止原低电压侧过流保护失去作用时变压器缺乏保护。

（2）防止直流电源消失。当所有的变压器保护设备使用同一个直流电源时，如果发生故障导致低电压侧直流电源消失，那么后果不堪设想，可能令保护设备动作失效或断路器拒动，导致变压器损坏。

（3）选择正确的CT位置。在110kV侧紧挨着断路器并且位于母线侧安装变压器差动CT是最佳位置。其优点在于，当110kV断路器的分断失效时，可以马上通过差动保护进行故障的排除。而相间过流CT安装时，必须靠近变压器，使导线、套管在其保护范围内。

3.2 对继电保护设备故障采取的措施

（1）及时更换故障组件。及时发现存在故障隐患的部件，更换成好的或正常规定同规格的元件。这样替换之后，判断是否是组件坏掉导致故障的出现，这样可以缩小故障范围。在处理综合自动化保护装置的内部故障时，经常使用这种方法进行故障排除。如果更换后故障消失，则说明旧的组件存在故障；如果故障仍然存在，根据这种方法在其他位置继续查找故障。该方法可以不断缩小故障范围，可节省时间，减少人力的浪费。

（2）技术参数的比较。即参照法，是将出现故障的设备的技术参数与正常设备的技术参数相比较，根据比较的结果，找出存在故障的具体位置。在布线错误检查、定制校验中进行故障查找时，这种方法很实用。

（3）由于综合自动化变电站大多是无人值班，对有故障的保护装置能远程监控到保护设备故障信号是非常重要的，保护装置在故障情况下应有可靠的手段监视到设备故障信息。

3.3 对二次回路故障的防范措施

（1）加强二次回路绝缘电阻的测定。测定回路的绝缘电阻，是检查电气设备的绝缘状态最简单的方法。通过测定的结果，就可以分析出是什么原因导致电气设备导电部分的绝缘故障，这些原因包括：绝缘油劣化、老化、击穿；绝缘整体或者局部脏污或受潮等。另外，也要格外重视安装在户外的一些设备，包括电流互感器、断路器控制箱、电压互感器以及二次回路与变压器相连的二次端子箱等。因为户外较差的条件、环境，会严重影响设备的绝缘性。因此，现场继电保护人员要重视对二次回路的绝缘检测，防止检测只存在于形式。

（2）加强二次回路的整组试验。在进行正式输电之前，需要经过试验来测试二次回路以及保护装置是否合理，确保安装的质量。在试验过程中，首先要进行必要的模拟故障试验，还要对继电保护装置在正常运行情况下的运行状态进行试验，在正常的工作状态下，检查对保护回路的整定值，确保改值的正确性。另外，在整个试验过程中，要根据试验程序严格的进行，试验中决不允许采取认为操作的方法或者简单的方法对保护装置进行试验。在装置正式使用之前，要保证装置完成整组试验，以此作为装置能够可靠的运行的保证。

（3）二次回路的定期维护检查。从近几年事故事件教训看，对设备进行定期维护是非常必要的，如开展一年一度保护出口传动断路器试验，对断路器定期分合操作及对定期断路器机构内部元件维护检查等。

4 结束语

电力科技的不断发展，也加快了继电保护装置的更新步伐，对继电保护装置的安全运行有了更高的要求。110kV继电保护设备，是我国电力系统能够稳定、安全运行的重要保障。作为电力工作人员，对110kV继电保护中存在的问题，要及时进行全面、系统的分析，采取经验处理、定位处理、分段处理法等手段，及时、有效地解决问题，保证人身、电网和设备的安全。

[1]周新堂，陈杰.浅谈继电保护的常见故障及处理办法[J].科技致富向导，2012(07):277-278.

[2]魏杰，张宜.变电运行中有关继电保护的问题研究[J].科技创新与应用，2012(12):164-167.

[3]赖学强.提高110kV数字化变电站继电保护可靠性的措施[J].高科技与产业化，2010(08):73-75.