变电站检修继电保护设备常见问题分析及处理措施

新乡职业技术学院 孙 静

基于状态的设备维修是指在对设备工作进行监测的基础上，对监测和诊断结果进行分析，合理安排维修时间和维修内容。状态监测是基于状态维修的基础，设备诊断依赖于状态监测。我们需要对设备进行监控，维护设备的日常运行，记录和分析故障，最终整合有效信息，得出最终的维护对策。

1 变电站继电保护案例分析

案例1：某变电站1号主变压器低压侧631开关因受热烧毁，导致开关柜三相短路。初步分析如下：1号的接触上一边总会断路，最后发展成梅花的电弧放电的静态接触，导致严重的燃烧，融化的散热器静态接触，大量的烟气含有金属离子和碳化合物，导致地面的相对短路（见图1）。

图1 开关接线图

开关柜故障往往会导致“火营”事故，而且很多开关柜都被电弧烧坏。事故扩大的主要原因有三个：首先由于开关柜的母线室是连接的，当其中一个隔间发生故障时，弧线侵入相邻的柜体，造成“火营”；其次继电保护整定协调不合理，保护动作时间过长或保护不带缺陷动作，故障被上一级保护的动作隔离，故障时间过长加剧了电弧损伤；最后一个原因是高压电弧故障引起的保护损坏或直流电源故障，导致保护失效。短路长时间不消失，几乎整个高压室的所有开关柜都被烧毁。甚至是主变压器的10kV低压架空母线被电弧烧毁，直至分步跳闸，甚至往往主变压器因长时间短路而损坏。

案例2：某110kV变电站因10kV开关短路引发10kV母线故障，造成该变电站全停及10kV部分设备严重损坏。如图2是某变电站的故障详细图。

图2 某变电站的故障详细图

继电保护设备的故障有很多，最常见的有保护装置故障、外部支持装置故障、自动装置故障、交直流系统和通信主控系统故障。事实证明，微机成套保护缺陷少，辅助装置缺陷多。在微机保护体中，模拟量和出口部分缺陷较少，电源部分缺陷较多。设备和安装的质量直接影响微机保护的缺陷次数。故障原因分析：现场检查情况最严重的母联刀闸柜的带电显示器传感器烧损情况，发现A、B相已烧成灰，C相略好；结合刀闸触头烧损情况：C相触头基本完好、A相略有烧损、B相最为严重。推测故障是从B相带电显示器传感器引发，导致电弧相间短路。为了进一步验证造成本次事故的原因，对开关柜内未损坏的带电显示器传感器，抽两只传感器进行解剖，发现内部芯棒填充剂软化，存在绝缘薄弱点。由于10kV系统出现失地引起过电压，使传感器内部局部放电，逐步发展为贯穿性击穿，造成相间短路。

2 继电保护设备状态维修分析

变电站的维护是不可缺少的一个环节。它能显示供电设备的实际情况，准确评估供电设备的可靠性和稳定性，保证供电设备良好稳定运行。浴盆曲线规则是常用的方法，如图3所示。

从图3的曲线可以看出，故障的发生可以分为三种类型：初始阶段、意外期和损失期。基于状态的维修活动的关键是提高设备的可用性，大大降低了设备的低效率。然而，在普通的维修工作中也存在一些不足，不能有效地满足这一要求。因此，我们以计划维护为基础，进行重复的例行检查，然后积累经验进行状态维护。综合考虑设备的实际情况，重点关注易发生故障的设备。

图3 浴盆曲线

3 变电站维修中继电保护设备问题的处理措施

3.1 继电保护装置的最佳维护周期

由于传统的继电保护装置技术相对落后，没有内部检测模块，没有自检功能，在发生故障时无法发出报警和提示。应加强对此类继电保护装置的维护和维修。一旦发现问题或故障，应立即处理，以免影响正常供电，造成更大的影响和损失。继电保护装置的可靠性分析方法包括故障树法、概率法和马尔可夫模型法。随着科学技术的不断发展，新型继电保护系统不仅具有自检功能，还具有一定的自修复功能，因此并不完全适用于概率法进行分析。为了保证分析的科学性和合理性，选择马尔可夫状态模型法对继电保护装置的失效概率进行分析。

3.2 确定故障点

当故障发生时，首先要确定故障点。这时通常有三种方法来确定：第一种是替换法。即用功能正常、操作良好的设备替换可能有故障的设备。如果更换后故障仍然存在，说明更换的设备不是一个故障点或单个故障点，此时有必要继续更换其他可能的故障点。如果某设备更换后故障消除，说明更换的设备就是故障点；第二种是比较法。通过比较设备正常状态和故障状态的数据，发现两者差异较大的数据最有可能是故障点；第三种是去除电路的方法。即依次去除一些电路，从而确定故障点所在的电路，然后对电路中的故障点进行故障排除。由于信息交互标准化带来的维修保护专业化，变电站数据通信过程中应采用统一的标准，有利于不同区域、不同电气设备的调试、安装和维护。

3.3 实施保护装置改造

在电力系统中相关继电保护装置的日常运行中，可能存在不适应当地条件的问题。此外，运行时间很长，超过规定的使用寿命后极易出现意外问题和缺陷。为了解决相关问题，我们可以进一步判断是否需要结合电流的变化启动电压电路的监测功能。线路充电时，三相电压丢失。这种情况可能是由近区断层和环路断层引起的。若附近区域发生故障，应采取减负荷和调整措施；当电路发生故障时，应采取锁紧保护措施。正常情况下，如果没有零序电压，仍可检测到零序电压，则可判断电流电路已故障。此外，电压连接器间的连接一般反馈一次零序电压，因此需要选择三相五柱变压器或一次侧接地变压器，并逻辑选择延时报警和瞬时锁紧，从而保证继电保护状态的正常稳定运行。

3.4 短路故障

短路故障大多发生在变压器低压侧附近。当低压侧附近发生短路故障时，将直接影响变压器的正常运行，损坏侧弧装置。必须采取有效措施解决短路故障，使损失降到最低。

3.5 保护装置失效

目前主要采用110kV变电站。与以往的继电保护装置相比，其性能和质量有了很大的提高，充分发挥了其在电力系统中的作用。但同时也增加了电网运行的风险，设备运行中出现的问题越来越多，严重影响了设备的正常运行。在设备长期工作负荷下，电源和环境问题相继发生，导致大量粉尘颗粒形成导电通道，导致事故发生。

3.6 继电保护设备状态监控

设备状态监测是状态维修的基础。采用直流电路绝缘监测方法对设备进行监测，从而检测直流电源、相关操作和信号电路的直流电流，从而保证监测直流系统的绝缘和电路的完整性。二次设备不同于一次设备。二次设备的状态监测对传感器的依赖不够。可以根据电气二次设备离线检测数据进行状态监测和诊断。

总结：继电保护装置在供电系统中起着重要的作用，影响着供电系统的稳定和安全。因此，要加强继电保护状态的维修和维护，严格控制各个环节，不断提高维修技术水平，提高相关人员的专业素质和专业能力，减少事故发生的概率，更好地服务于人们的生活。