继电保护与二次回路故障分析及处理

许晔

摘  要：文章首先对继电保护的工作原理以及主要任务进行分析的基础上，探讨了继电保护二次回路的基本结构以及接地方式和造成故障的主要原因，然后从继电保护装置的技术管理、运行以及故障处理等方面提出了对应的技术处理和管理措施。

关键词：继电保护;二次回路;故障

中图分类号：TM77     文献标识码：A      文章编号：1006-8937（2015）06-0078-02

电力系统中广泛采用了二次回路结构，而二次回路由于结构形式多样，不但包含测量回路、继电保护回路和操作电源回路，同时还包括信号回路、开关控制回路和断路器等，这极大的增加了二次回路的结构复杂性。尤其是继电保护回路，其与电网的安全稳定运行直接相关，一旦继电保护的二次回路出现故障，将造成电力系统中的相关电气设备出现损坏，使得整个电力系统出现崩溃，从而造成极大的经济损失。

因此，针对继电保护回路的特点，文章结合实践运行过程中继电保护二次回路的典型故障，分析造成故障的原因，并提出对应的处理技术，对提高电力系统的稳定性与安全性尤为必要。

1  继电保护的原理及主要任务

1.1  继电保护的原理

继电保护动作作用原理是基于电力系统短路等非正常情况而造成的电气量改变而建立起电力系统的继电保护动作数学模型，在结合其他物理量变化信息（例如变压器油箱内的瓦斯含量、变压器油的流速与压强等）之后，建立起继电保护动作的综合模型。通常，继电保护装置中不论是基于何种电气量的变化而动作，其基本构成都包括测量、逻辑以及执行等部分。

1.2  继电保护的主要任务

1.2.1  切除故障部件、保证非故障系统正常工作

继电保护的一个重要任务是将故障部件迅速切除的同时，将非故障部分所构成的系统组合起来正常供电。在整个电力系统中，若部分电气元件出现短路故障时，则根据所设置的选项，及时的发出跳闸指令给与该故障距离最短的断路器，尽快将该故障部件与整个电力系统相分离，从而在最大程度上降低对电气元件的损坏，避免故障在整个电力系统的蔓延，保证电力系统的安全稳定运行。

1.2.2  体现电力系统中非正常运行设备

除了将系统中的故障情况体现出来之外，继电保护装置必须能够及时的将电力系统中非正常运行的电气设备反映出来，并向现场运行人员及时的发出对应的指令，提示工作人员进行处理。同时，也可以利用继电保护装置进行相关的调整，例如通过带有对应延时动作的断路器进行跳闸处理。

1.2.3  与供、配电系统相配合

通过合理选择短路类型，设置合适的分支系数，实现与供、配电系统中自动化装置的相互配合，能够有效降低因为故障而造成的停电时间，最大程度地确保整个供电系统的运行可靠。

2  继电保護二次回路结构及接地

继电保护二次回路的基本结构如图1所示。

为了确保二次回路的整体安全性能，必须在二次回路中设置接地点，基于电力系统继电保护事故预防措施等相关技术规定，通过控制室相连的多组电压互感器的二次回路当中，应该在控制室的N600点处接地，同时应该将互感器的二次中性点在可能断开的接地点断开;为了提高接地的可靠性，应该避免将可能断开的开关、熔断器等接入互感器的中性线。同时，对于已经设置有一点接触的二次回路，应该开关设备处的各个电压互感器中性点上使用氧化锌避雷器进行接地，从而能够有效避免一次过电压侵入而对二次回路和电气设备造成的损害。但是，在接入避雷器的过程中，避雷器的击穿电压必须达到对应的要求。

3  继电保护与二次回路典型故障

继电保护与二次回路的故障主要包括端线故障和线圈故障等，同时多点接地以及回路阻抗过大等问题也会造成对应的故障问题。

3.1  电压互感器二次回路中的断线故障

所谓断线故障，通常是指出现保险熔断的问题，主要包括以方面：

①一相保险熔断，出现一相保险熔断之后，电力线路的线电压并不会因为保险熔断而受到影响，因此故障之后线电压保持不变。但此时相电压会明显下降，但是保持在0以上，即此时存在感应电压，但是电压值比直接接地的电压要高。

②两相保险熔断，当出现两相保险熔断时，熔断相电压不会出现对应的变化。当保险没有出现熔断时，相电压指示则正常。

③当出现三相保险熔断时，熔断相电压没有对应指示。这时，表明三相都出现了断线故障。该种故障在电压器的二次回路中出现的概率较高，其直接造成的结果是继电保护由于不能获得其中任何一相电压而出现误动。因此，为了避免该种情况的出现，必须设置断线锁闭保护装置。

从继电保护的实际运行情况来看，造成电压互感器二次回路出现断线故障的主要原因是电压互感器与继电保护设备之间出现了不对称和对称断线。

同时，电缆质量因素也是导致二次回路熔断的一个重要原因，这主要是因为在长期的使用过程中，电缆的保护层受到一定程度的破坏，从而造成保险熔断。

3.2  线圈故障

线圈部分出现故障的类型主要包括以下几种：

3.2.1  线圈断线故障

导致线圈端线的原因主要包括超声波清洗过程中对线圈造成的破坏、线圈上的过电压造成的破坏。

3.2.2  线圈供电不足

线圈供电不足时会导致线圈节点和粗线不动作的问题，从而影响继电保护装置的正常动作。

3.2.3  线圈极性接反

在继电保护装置的内部设置有二极管继电器，若安装过中连接的极性相反，则会造成接点动作无反应。

3.2.4  线圈供电错误

线圈包括交流和直流线圈两种，若在供电过中供电电源接反，则交流线圈会由于接上直流电而发热，最终烧坏线圈;而给直流线圈接上交流电，则会使得其中的铁片反复振荡，导致继电保护装置不能正常工作。

3.2.5  长时间通电

长时间通电导致线圈持续发热，使得线圈绝缘情况恶化，造成继电保护装置不能正确动作。

3.3  其他典型故障

3.3.1  二次回路多点接地故障

當二次回路出现多点接地问题时，回答造成二次回路电压不稳定。这主要是因为多点接地时，中性线电压会出现偏移，从而造成电压表现出升高或者降低的趋势。同时，因为形成了相位变化，继电保护装置会因此出现误动作，影响继电保护装置的正常工作。

3.3.2  二次回路阻抗过大故障

当二次回路中阻抗过大时，同样会对二次回路的电压值造成影响。若继电保护电压值比实际电压值低时，会导致中性线电压发生偏移，最终形成零序电压。另外，若二次回路的阻抗过大，还会对计量的精度造成影响，从而影响继电保护装置动作的精度。

4  继电保护与二次回路故障的处理技术

4.1  二次回路故障检测

通常在电源系统中设置有大量的保险器和绝缘监控系统、电容储能装置以及硅整流稳压元件等。因此，当继电保护装置出现故障时，应该首先对熔断器的状态进行检查，确保熔断器外观完好、电压正常;其次，要对交流输入、变压器、硅堆、直流输出、支路输出、绝缘监测等部分进行检查;最后，要检查电容储能回路的稳定性，确保其正常工作。

另外，当操作回路出现故障时，主要表现为断路器拒动、误动等。这时主要从操作保险、开关辅助接点、动作线圈、继电器接入点、转换开关接入点、配线以及动作机构等部位着手检查。其他回路的故障同样可以以最终的动作结果作为依据，采取逐层向上的方式对上级元件的情况进行检查，最终找到故障位置。

4.2  二次回路故障的预防技术

当前，国内较为先进继电保护装置中设置的主保护装置通常自带有对应的自诊断功能，能够在线对装置出现的异常情况进行监测，及时的发现存在的问题。因此，在预防二次回路故障的过程中，首先要加强对技术设备的管理，建立严格的技术管理规章制度体系，形成完善的继电保护装置及设备的基础技术台账，保证继电保护装置在运行过程中的维护、检修以及管理及时、到位。同时，要将设备运行过程中出现的微小变化予以记录，通过对比分析的方式找到继电保护装置运行过程中可能潜在的故障隐患，从而有针对性的进行处理。在预防处理过程中，要尽量降低这种潜在故障隐患对设备造成的影响，以免出现大规模的故障事故。

4.3  提高继电保护的可靠性

①在220 kV及以上的电网中，对所有的运行设备都必须安装两套交、直流输入/输出回路，并保证两者的相互独立，当一台出现故障时，另一套能够立即投入运行。同时，两套继电保护装置以及开关系统获得直流电源必须采取从不同熔断器供电的方式。

②在继电保护装置系统的运行过程中，要结合变电站二次设备的实际运行环境以及主要工作特点，对保护装置的运行维护以及故障处理能力予以王华，提高反事故以及事故应急措施，保证继电保护装置的整体可靠性。

参考文献：

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