电力继电保护故障的检测与维修技术研究

梁杰菠

（柳州市质量检验检测研究中心，广西 柳州 545026）

1 电力系统继电保护装置的故障问题

1.1 开关设备故障

继电保护设备的组合设备和复合开关设备已经成为电力系统的常见设备。复合开关多应用到进口开关线柜内。变压器出口位置的线柜以熔断器开关为主。在使用开关设备时，必须参考实际情况使用。若使用方法不合理，则会引发电路系统故障。当设备发生故障问题时，要及时判断电网异常情况，如开关质量不合格等。

继电保护装置二次回路中，母联开关误跳闸属于常见故障，对电力线路供电影响大，极易导致设备损伤，造成企业经济损失。如220 kV 线路B 相电流，针对同一处电缆保护回路和测量回路，B 相电缆芯一旦被破坏，就会导致电缆芯烧断和破坏问题。如果它搭接到母差保护B 相电缆芯上方，则会严重影响线路输电状态，导致母联开关误跳闸。该现象的原因可能是开关回路设计不合理、存在设计缺陷、技术人员不熟悉母线倒闸操作以及检查不到位等[1]。

1.2 电流、电压互感器故障

配电系统进出线出口发生故障问题时，会导致配电所出现进口线保护问题。对继电保护故障实行系统化检查，从而获得常见的故障问题。技术部门的监管人员要采用集中监管模式，及时发现故障并分析故障原因。当一次电流比较大时，会对电流分量产生影响，使其达到饱和状态，引发二次失真问题，影响系统运行。如图1 所示，电流互感器达到饱和状态会影响断路器保护效果，从而处于拒动状态，对后续运行质量的影响大。如果没有及时处理问题，则会导致变压器跳闸，对电力系统的电路产生影响，降低综合运行水平[2]。

图1 二次失真故障的录波

电压互感器发生二次回路故障时，主要表现在以下几点。

（1）二次回路中，中性点会出现多点接地和未接地现象。二次中性点虚接故障，可能是受到变电站接地网影响。如果接线工艺不合理，则会增加二次回路故障。如果二次未接地，则二次回路会影响电压的平衡性，致使方向元件和阻抗元件拒动。继电保护装置运行过程中，故障排查难度比较大，因此在投运验收时，电力人员应当加大关注度[3]。

（2）PT 开口位置，若出现三角电压回路断线，则会导致零序保护拒动。

（3）PT 二次失压问题，多是二次回路、设备性能不完善所致，属于常见二次回路故障。

1.3 电源故障

电力系统的继电保护工作中电源会维持电力系统运行质量。为了科学分析故障隐患，必须严格监管不良问题，保证运行管控效果。

（1）电力系统电源故障会中断电力系统运行，此时要重点分析继电保护系统的影响因素。

（2）线路运行期间，如果电流超出额定范围，则会加剧线路损坏，影响供电质量[4]。

（3）当运行质量与要求的差距较大时，则会引发停电事故。

（4）在管理供电装置时，由于不同供电装置具备不同的工作电压，如果人为接错电路，则很难发挥电路电压作用，还会影响电力系统的运行安全性，进一步影响管理成效。

（5）在选择继电保护装置时，当电源材料存在质量隐患时，会缩短运行时间，且故障问题会影响供电过程，从而出现供电终止情况。

1.4 干扰绝缘故障

监管继电保护系统的安全时，干扰绝缘故障会影响运行效益。继电保护装置设置绝缘外皮，如果长期未更换，则会导致绝缘保护装置破损，对安全管理工作的影响较大。尤其是阴雨天气，会由于绝缘性能丧失出现短路故障，影响电力系统的运行质量。

管理继电保护装置时，外部因素的影响明显。高强电磁场会产生巨大影响，严重干扰继电保护装置的运行，还会影响电力系统的运行质量。电力继电保护增加导线阻抗数值后，可能会影响滤波，很难遵照标准化流程操作。

1.5 线路越级跳闸

电力系统110 kV 线路受外部因素影响，很容易出现断线接地问题，进一步引发电路越级跳闸问题，对线路输电安全性的影响大。针对故障线路母线，变压器选跳保护时间配合不佳，会自行切除母线中性点接地变压器，导致中性点不接地变压器和母线连接，造成中性点电位升高。主变压器升温着火，会加剧经济损失。

2 电力继电保护故障检测技术

2.1 基于空间电磁场，探测单相接地故障

小电流接地系统运行期间，如果出现单相接地故障，那么接地点的后向支路、前向支路、无故障支路的零序电压与电流，都会呈现明显不同的特征，但是周边电磁分布相同，此时可以通过零序电场、磁场明确接地故障点[5]。

2.2 识别故障短路、故障接地相方法

当出现小电流接地故障后，会出现明显暂态过程，建立数学模型，可以获取一段时间内的电压、电流波形，同时对电流畸变量进行测量，对接地点电流、电压信号实行小波变换处理，获取频谱图像。分析电流特征量和故障频带特征值，在维持电力系统运行正常的同时，确定故障线路的故障点。小波变换法的局限性较强，要结合蚁群算法、神经网络，高效检测故障问题，明确故障类型。

2.3 应用综合故障分析系统

微机保护装置的网络化水平提升，继电保护关键装置可以实现纵联串联、差动保护，为系统主站提供通信、数据传输、数据处理的支持。按照继电保护装置反映的电气量，找寻故障位置、性质、参数等，并且将命令发送至系统保护装置，掌握故障元件与设备信息，降低故障经济损失，提升系统的安全性、稳定性。

3 电力继电保护故障检修方法

3.1 直观检修法

直观检修法具备操作简单、快捷等优势。在继电保护故障中，不能使用技术装置处理所有故障，而是要派遣专业检修人员处理故障。检修人员密切观察继电保护装置的外观，查看明显变化内容，如高温导致的颜色变化、结构变化、短路烧焦气味等[6]。采用肉眼观察法，对继电保护故障位置进行判断。

3.2 短接检修法

短接法可以检修线路连接点异常故障。检修人员对检修装置实行短路短接处理，将导线与检修装置的金属线连接后接通电流，全面检测并记录电流数值。当电气设备运行正常时，则要对运输线路的故障进行判断，将故障点控制在短路范围内。针对检修设备，则要实行短路短接处理，减少检修设备的数量，明确故障位置。

3.3 排除检修法

排除检修法主要用于回路故障检修，快速找寻故障点。检修人员拆除系统内的并联电路，参考原有顺序，将拆卸的电气元件、装置进行还原安装。连通电流之后，密切观察二次回路的运行状态[7]。当二次回路存在故障问题时，则要对回路装置故障进行判断。检修人员拆分设备之后，采用直观检修法分析故障问题。

3.4 替换检修法

替换检修法检修效果理想，然而检修效率比较低。当检修工作量较大时，很难使用替换检修法。检修人员要准确分析故障位置，将故障点限定在电气元件内。检修人员按照疑似故障的装置准备同规格装置，拆解故障元件，替换新的元件。如果电力系统运行正常时，则表明原有系统的元件出现了故障。如果电力系统运转异常，则要替换故障元件，直到找到故障元件。

3.5 对照检修法

电力继电保护故障中，对照检修法比较常用，可以对照系统的装置运行参数，准确测量故障线路的数据，对比正常运行参数。对比数据后，找寻故障区间，但并非所有数据对比结果不一致都要划定到线路故障中。当测量组、对照组数据存在明显差异时，则更换同规格继电器，再次对比数据。

4 电力继电保护故障的检修措施

4.1 断裂故障的检修

继电保护装置损坏后，可能会出现断裂、坠落风险，引发母线短路。检修操作中，针对性处理绝缘子断裂情况。

第一，保证绝缘子的强度，按照设备结构与运行需求，选择高强瓷或普通瓷。

第二，日常巡视、维护工作中，定期巡检绝缘子，观察绝缘子的触变形、裂纹问题，同时对继电保护器的引线进行检修，避免拉力异常导致出现故障。

4.2 开关过热的检修

在变电所内，继电保护装置应用广泛。继电保护装置的导电结构连接点、传动结构非常多，动触头的行程距离远，触头暴露时间长，会加剧粉尘污染、金属氧化问题，进一步引发热故障[8]。在处理接触表面时，应当重点处理氧化层，使用二氧化钼润滑剂开展养护管理，形成完整的保护膜，实现隔水处理效果。使用填平、补平方式，补偿接触面的磨损情况。全面检查接头，更换导电膏，以免影响检修效果。同时要控制好接头压力，当设备长期运行后，接头会出现松动和磨损问题，技术人员要及时检修故障，将压力施加在接触电阻，减少接头不稳定问题。

4.3 短路故障的检修

继电保护装置中，短路故障是常见基础故障。在检修和维护继电保护装置时，要详细检查短路保护。在优化设计继电保护装置时，及时处理缺相故障。针对主电路容量，则要设计独立熔断器，维持电路控制效果。电气控制系统运行状态下，当电流数值较大时，则会改变电动机转矩，加剧机械转动部件的损伤。在检查电动机时，使用接触器控制回路，能够实现过流保护效果。针对绕线转子异步电动机，则要采用过电流检修法。

4.4 电网运行故障的检修

为了确保继电保护装置的运行效益，必须做好电网运行检修工作。在检修操作中，注重判断电路的运行温度，观察局部高温情况。当发现不良问题时，要停止装置检修，防止继电保护装置运行失灵。注重检修继电保护装置的二次回路，逐一排除潜在运行故障，降低继电保护装置的故障率。

5 结 论

电力系统运行过程中继电保护装置的作用突出，因此要关注继电保护故障的排查与处理。在检测继电保护故障时，检测人员可以借助现代技术与设备，掌握故障类型与原因，采用针对性措施予以处理，保持继电保护装置的运行效益。在未来发展中，还要持续探索继电保护故障的检测技术、维修技术，提升继电保护系统的运行效益，进一步加强电力系统的运行质量与安全，为社会提供优质的电力服务。