探析电力系统继电保护常见故障及预防措施

康 吉

(中国能源建设集团科技发展有限公司)

0 引言

电力系统是社会经济发展的重要基础设施之一,而电力系统继电保护则是保障电网安全稳定运行的重要组成部分[1]。为了提高电力系统的可靠性和安全性, 必须对电力系统继电保护进行有效的预防和治理[2]。本文将就电力系统继电保护常见的故障及预防措施进行探讨。

1 电力系统继电保护的基本原理

电力系统继电保护是保障电网安全稳定运行的重要组成部分。它通过保护装置对发生故障的电网进行断路或保护, 以确保电网运行安全、稳定和可靠。其工作原理主要是依据被保护系统的电气量测值比较与逻辑判断, 实现对故障点的快速检测和切除。如图1 所示。

图1 继电保护装置

电力系统继电保护的基本原理是通过对电力系统的各种参数进行监测和测量, 当被保护设备出现故障时, 保护装置可以根据预先设定的保护算法进行逻辑运算, 确定是否需要启动保护。在保护装置判断需要启动保护后, 它会向所控制的开关发送信号, 使开关迅速动作, 将故障隔离, 从而达到保护电力系统的目的。其中, 保护装置通过测量电流、电压等电网参数, 实时监测电网的状态, 并与设定的保护逻辑相比较。当电网状态与保护逻辑不一致时, 就会触发保护装置的动作, 并发出指令给开关执行动作。在电力系统中, 常用的保护方式包括过流保护、过电压保护、欠电压保护、接地保护和差动保护等。电力系统继电保护的工作原理需要符合以下要求:

第一, 精确度高: 保护装置应能准确地检测出电网上发生的故障并及时启动保护动作, 保证电网的运行安全。

第二, 速度快: 保护装置在检测到故障后应能够快速地启动保护动作, 避免故障被放大造成更大的损失。

第三, 可靠性高: 保护装置应具有很高的可靠性, 避免误动或失灵等情况的发生。

第四, 适用性强: 保护装置应具有适用性强的特点, 能够应对不同类型的故障和不同种类的设备进行保护。

2 常见故障及预防措施

2.1 误动

误动指的是在正常情况下, 保护装置错误地启动或触发, 并导致误操作电力系统的情况。误动一般有以下几种情况:

1.负载变化

当输电线路的负荷变化时, 可能会产生过流或地接故障, 保护设备由于参数未设置正确, 可能导致保护装置误动并使配电系统停电。

2.环境干扰

继电保护装置可能会受到雷击、电磁脉冲等环境干扰, 导致误动的发生。

3.设备老化

继电保护设备长时间使用后, 可能会出现参数偏差或失灵等问题, 导致误动的发生。

2.2 失灵

失灵是指在真实故障中, 继电保护装置没有启动或未能及时切除故障电路, 使电力系统无法得到有效的保护。这种情况可能会导致损失性事件的发生。失灵的主要原因有以下几种情况:

1.设备损坏

保护装置可能会被过电压、短路等因素损坏, 从而导致保护装置失灵。

2.参数设置错误

保护装置的参数设置不正确或与实际操作环境不相符合, 可能会导致保护装置失灵。

3.测试检查不充分

对保护装置进行巡检、测试和调试不充分、不规范, 可能会导致保护装置失灵。

2.3 漏保

漏保是指保护装置未能及时切除故障电路, 从而导致电力系统无法得到有效的保护。漏保可能会引起更严重或更广泛的故障, 造成更大的经济损失。漏保的主要原因有以下几种情况:

1.电力系统改造

对电力系统进行改造或重建时, 可能导致漏保的发生, 例如未及时删除多余的保护装置等。

2.继电保护装置参数设置不当

保护装置参数设置错误或无法适应实际操作环境, 可能会导致漏保的发生。

3 常见故障的预防措施

3.1 误动的预防措施

误动是电力系统继电保护中常见的故障之一, 可能导致设备损坏、对人员造成危害和停电等后果。因此, 预防误动的发生非常重要。下面将从选用合适的继电保护方案、建立完善的测试检查制度和加强保护设备的维护与管理三个方面介绍如何预防误动。

1) 选用合适的继电保护方案

为了确保继电保护装置能够准确快速地检测出故障并进行切除, 需要根据具体情况选用合适的继电保护方案。例如, 在保护输电线路时, 应该选用合适的过流保护或差动保护等方案。在保护母线或发电机时, 应该选用合适的过电压或欠电压保护等方案。此外, 还需要考虑负荷变化、气候条件、地形地貌等因素, 确定相应的保护装置参数和保护逻辑, 以达到最佳的保护效果。

2) 建立完善的测试检查制度

定期对保护装置进行巡检、调试和测试是预防误动的关键步骤。可以建立完善的测试检查制度, 包括定期进行巡视、参数检查和设备故障分析等, 以达到保护装置工作正常和参数准确的目的。在巡视过程中, 需要仔细观察保护装置工作情况, 发现异常情况及时处理。在参数检查和设备故障分析过程中, 需要对保护装置的参数设置、电路连接等方面进行全面检查, 排除故障隐患。

3) 加强保护设备的维护与管理

为了降低误动发生的风险, 还需要加强保护设备的维护与管理。例如, 加强设备清洁、固定、环境屏蔽、密封防潮等措施, 避免因污染、松动、潮湿等原因造成误动。同时, 也应该及时更换老化设备, 规定维修标准和流程, 保证设备的可靠性和稳定性。

以上是预防误动的三个方面, 选用合适的继电保护方案、建立完善的测试检查制度和加强保护设备的维护与管理, 这些措施的综合实施可以有效地预防误动的发生。在实际的工作中, 还需要充分了解电力系统的运行状况和设备特点, 根据不同的情况制定相应的保护策略, 将预防误动作为一项重要的工作内容,并加强对相关人员的培训和管理, 提高其处理故障的能力水平。

3.2 失灵的预防措施

失灵是电力系统继电保护中另一种常见故障, 指的是保护装置在实际运行中出现失效现象。失灵可能会导致对设备和人员造成危害, 甚至引起事故。因此, 预防失灵的发生非常重要。下面从加强电力系统的维护和保护装置的管理、增加保护装置的冗余性两个方面介绍如何预防失灵。

1) 加强电力系统的维护和保护装置的管理

为了防止保护装置失灵, 需要加强电力系统的维护, 以确保设备工作状态良好。可以定期对电力系统的设备进行巡视、测试和维护, 并根据实际操作环境对保护装置进行参数调整。同时, 还应该加强对保护装置的管理, 规范保护装置的使用、维护和检修流程, 严格执行操作规程, 避免由于人为操作或管理不当等原因导致失灵。

2) 增加保护装置的冗余性

在电力系统中, 为了避免单点失效原则带来的风险, 经常采用冗余设计的方式来提高电力系统的可靠性。因此, 在继电保护系统中也需要增加保护装置的冗余性。可以建立双重甚至三重备用保护, 以便在主保护失效时能够及时启动备用保护。这样可以有效避免因保护装置失灵而造成的事故。

除了以上两点, 还有其他一些预防失灵的措施,例如: 严格执行质量管理制度, 加强产品质量监控和审核; 进行设备老化评估, 对老化设备进行更换或加强维护; 加强培训和管理, 提高操作人员的技能水平和安全意识, 从而减少人为失误带来的风险; 使用可靠性较高的保护装置, 比如数字式继电保护装置、智

3.3 漏保的预防措施

漏保是电力系统中比较常见的一种故障, 指的是在电路中出现接地故障时, 保护装置未能及时切断电路, 从而可能会对设备和人员造成威胁。因此, 预防漏保的发生非常重要。下面将从加强电力系统维护和保护装置管理、在电力系统改造或重建中两个方面介绍如何预防漏保。

1) 加强电力系统维护和保护装置管理

为了预防漏电流保护装置失灵或误动, 在电力系统维护或运营中应该对电力系统设备进行定期巡视、测试和调试, 并将保护装置参数与实际操作环境相适应。巡视过程中需要仔细观察电路接线、设备状态和场地情况, 发现异常情况应及时处理。测试过程中需要对保护装置的参数设置、功能检查等方面进行全面检查, 确保其工作正常, 参数准确。同时, 还应该加强对保护装置的管理, 规范保护装置的使用、维护和检修流程, 严格执行操作规程, 避免由于人为操作或管理不当等原因导致漏保的发生。

2) 在电力系统改造或重建中

在电力系统的改造或重建过程中, 应严格按照规范流程进行安装和调试, 防止漏保的发生。特别是在改造、扩建、拆除电缆等施工作业中, 应该加强现场管理, 确保施工作业符合安全标准和规范要求。施工过程中需要对电缆绝缘测试, 确保电缆的绝缘性能良好。同时, 在电力系统改造或重建后, 还要进行定期检查和测试, 以保证漏保情况得到及时发现和处理。

除了以上两点, 还有其他一些预防漏保的措施, 例如: 定期清洗设备及设施, 确保系统绝缘性良好; 采用可靠性高的漏电互感器, 避免故障信号误差; 使用多种保护方式, 如过电压保护、接地保护、欠电压保护等,增加保护装置的冗余性, 提高电力系统的可靠性。

4 结束语

继电保护作为电力系统运行的重要基础设施之一,对于保障电网稳定、安全的运行起着至关重要的作用。本文主要从误动、失灵和漏保三个方面, 分析了电力系统继电保护常见故障的原因以及针对性的预防措施。预防措施包括选用合适的继电保护方案、建立完善的测试检查制度、加强保护设备的维护与管理等。通过对电力系统继电保护故障的预防和治理, 可以提高电力系统的可靠性和安全性, 确保电网稳定、高效地运行。