电力系统继电保护常见故障与对策

2022-03-21版权声明我要投稿

  摘要:电力系统是电能的生产和消费系统。随着时代的进步,越来越多的生产活动需要以电能作为能源,对电力系统的安全性提出了更高的要求。继电保护系统是电力系统的重要组成部分,一旦出现故障会严重威胁电力系统的运行。对于继电保护系统故障及其对策的研究对电力系统的正常运转有重要意义。

  关键词:电力系统;继电保护;故障处理;

  继电保护系统是电力系统的危机保障,是故障出现时将损失降到最低的核心措施,继电保护系统的故障维修和处理需要迅速且有效。实践案例中的故障排查能为今后的继电保护系统维护提供宝贵经验,对于电力系统继电保护故障和相应对策的研究具备较高的研究价值。

1 继电保护

  电力系统是一个组织架构相对庞大、运行情况相对复杂、专业技术要求较高的系统,既涉及发电系统,也涉及输电和配电系统。发电系统的每个子系统都包含着十分复杂的结构。电力系统组织结构较为复杂,电力系统子系统会配置对应的控制系统,通过控制系统保障每一个环节正常运行,以此保障整个电力系统的稳定运转,保证用户用电安全[1]。

  电力系统的组织结构相对复杂,电力系统中每个组织元件都与其他元件相关联。在缺乏保护机制的情况下,任何一个细微环节的元件出现故障,都可能导致整个电力系统的瘫痪。电力系统中所使用的每一个电力元件都应具备相当高的稳定性,在根本上避免因元件发生故障而产生的后续影响。一旦某个元件出现故障,需要在规定时间内定位到故障点,处理故障点的问题,并尽快检查电力系统中的继电保护设备,保证电力系统的正常运转。电力元件出现故障是无法完全避免,要求电力系统故障维修人员具备较高的职业素质。在面临元件故障情况时,维修技术人员应以最高的效率准确定位故障,并对故障进行高效地排查和处理。如果处理速度较慢,故障会对其他环节的电力设备和元件造成影响,对电力系统造成二次伤害。处理的总时长会直接影响元件的损毁程度,处理越慢,损毁程度可能越高。

2 电力系统继电保护故障分析

  2.1 源头性故障

  源头性故障是一种常见的继电保护故障,指继电保护装置的软件或硬件配置出现问题[2]。例如,继电保护系统中的电路出现短路现象或接地现象,致使整个电力继电保护装置进入故障状态,威胁电力系统。此外,继电保护装置自身软件或硬件的质量不符合行业标准时,容易造成意外的损毁。这种损毁导致的故障同样也属于源头性故障的一种,常见的类型是保护误动或拒动。

  2.2 运行过程故障

  运行过程故障指继电保护装置在运行的过程中受到了外界的干扰,其自身原本良好的运行状态出现了波动,产生变电故障。外界的干扰主要包括二次回路、定值整定、压板投退和通道状态等。出现此类问题时,虽然整体的电力系统并不会出现严重的故障,但继电保护装置的性能会大幅下降,导致电力系统的安全性大幅降低。一旦电力系统出现故障,继电保护装置难以提供应有的保护,导致严重后果。

  2.3 电流互感器饱和故障

  人们的经济水平和生活方式具有相关性,生活水平的提升会导致居民用电量的总体提升。用电量的总体提升对我国整体电力系统的设备性能提出了新要求,对我国的电力系统终端和继电保护装置也是一种挑战。当前已经出现多种原因的负荷导致继电保护装置故障,电流互感器饱和故障就是其中最常见的类型之一。当电流互感器因为用电量的增大而进入饱和状态时,励磁阻值变小,导致电流值的增大,造成电流互感器在测量和检测数值上的误差,导致电力系统中继电保护装置无法正常地运转。但如果电流互感器的励磁阻值抵抗力变高,产生的励磁电流会随之变小,就可以忽略产生的误差[3]。电流互感器饱和故障的主要原因是电流互感器达到了饱和,导致电流过大,产生了意料外的数值误差,导致继电保护装置的运行状态出现一定的错误。

  2.4 继电保护系统出现的设备故障

  继电保护系统出现的设备故障指在继电保护设备的安装过程中,没有按照行业规定的规范条例和适合设备型号的方法进行安装,安装过程中的疏漏可能导致继电保护系统在正常的运行状态下出现故障。从理论角度分析,继电保护系统的运行较为安全,基本不会出现继电保护装置故障的问题,实践中的故障实例不多[4]。但一旦继电保护系统出现了故障,多数都是继电保护系统中的设备和装置出现问题。出现问题的主要原因是安装继电保护装置的工作人员在安装继电保护装备的过程中,没有重视继电保护装置的统一性运转原理,没有规范地安装相应的组成元件。安装工作的疏漏导致的结果是继电保护系统在运行过程中出现综合性能不统一的情况,阻碍继电保护装置正常运行。检测此类故障的方式比较相似,最主要的区别就是供电负荷大小的不同。在正常的继电保护系统中,不同的系统环节需要的电流、电压负荷强度可能不同,如果某个环节的负荷强度没有达到应有的标准,会出现整个供电系统的不稳定现象,影响电力系统整体。出现不稳定的情况通常是因为继电保护装置自身的元件没有被规范安装或负荷量没有达到正常运行的标准。

3 继电保护故障处理方法的类型

  3.1 经验判断方法

  故障出现时,电力系统的工作人员可根据其积累的经验对故障进行准确的定位和修复。从业人员利用多年从业经历中的实践经验提升对继电保护系统的认识水平和对其他相关电力系统的了解程度,在工作的同时不断学习科学理论知识,包括对继电保护系统在内的众多电力系统组件的运行机制进行系统化的理解,培养自身对继电保护装置故障的判断能力,真正落实经验判断法。具有丰富经验的工作人员可以在故障出现时,利用理论知识和实践经验对现场情况进行迅速判断。例如在维修过程中,为了阻止故障系统对其他系统的侵害,维修人员充分观察现场情况后,利用开关分闸控制故障系统。如果故障本身是开关分闸系统故障导致的继电保护系统预警的故障,工作人员应通过主观分析和判断,控制开关分闸的开合,实现对故障的控制。如果维修人员缺乏丰富的实践经验和理论知识或在实践过程中出现判断失误的情况,都难以保障继电保护故障能够在第一时间得到妥善处理[5,6]。

  3.2 分析法

  分析法是通过对故障现场情况的判断和分析得出故障原因的方法。与经验判断法相似,不同之处在于经验判断法的重点是技术人员的自身能力,分析法的重点是故障现场的具体情况。例如重合闸发生故障,故障现场出现明显的放电闭锁现象,现场维修人员应先对电量总量进行控制,控制成功后再对故障原因进行现场分析,得出放电闭锁现象出现的主要原因。分析法的另一特点便是其事后的记录性,故障维修完成后,参与维修的工作人员需要将此次维修活动的具体细节整理为故障维修分析报告,为今后类似的维修活动提供理论依据和实践经验。

4 继电保护故障问题对策分析

  4.1 发电机轴电流故障

  继电保护系统正常运转时,轴电流的故障会导致电流保护装置跳闸停机,此时维修人员需要根据标准维修方法,对电流保护装置进行及时处理,迅速调试环境,使其满足大轴的运行条件,通过接地和刷地的方法把对地电位确立,使上导轴承进入绝缘状态。在继电保护装置运行时,轴承的绝缘设备可能被破坏,绝缘材料失效后,大轴、轴承和接地刷之间可能会有电流产生,导致设备出现内部放电的现象,陷入故障。针对此问题,维修维护人员可在大轴上施加适量的轴电流,并细心保护轴电。

  保护措施完全落实后,会导致发电机的上导轴承出现与轴电对应的接地点,此时维修人员仔细检查系统会看到继电保护设备的油箱里出现挡油圈焊接部位脱落的现象。挡油圈脱落触发大轴,加剧跳闸停机的现象,由此定位故障原因。为了预防这种情况发生,在日常设备检查环节中,可以对即将脱落的挡油圈进行焊接加固[7,8]。

  4.2 发电机转子接地故障

  电力系统正常运转时,如出现因转子接地导致的继电保护装置报警现象,说明接地保护措施正处于转子的回路上。一般情况下,此时会出现重叠的交流电压,维修人员应及时测评转子的绝缘情况,如果因此导致系统故障,需要立刻停机排查,确保转子的绝缘回路恢复稳定。通过电阻箱完成保护回路的接地操作。检查转子保护继电器,手动开机使设备空转,如果没有出现励磁电流,完成故障的排查,分析转子的绝缘情况后,绝缘电阻为0。

5 结语

  综上所述,在相似的继电保护系统中,故障类型主要分为源头性故障、运行过程故障和电流互感器故障等几种类型。利用常规的经验判断法、分析法和电位变化法,可有效解决常规的继电保护故障。此外,出现发电机轴电流故障或发电机转子接地故障等类似的继电保护故障问题时,工作人员应充分利用理论知识积累和实践经验的指导,借鉴过往的处理方法,迅速排查和解决故障,提升我国电力系统运转的稳定性。

参考文献

  [1]妮鹿菲尔·毛吾田.探析电气继电保护的常见故障及维修技术[J].科技创新与应用,2017(10):213.

  [2] 任志刚.浅谈电气继电保护的常见故障及维修技术[J].魅力中国,2019(17):364.

  [3]叶磊.110 kV变电站继电保护常见故障与对策分析[J].通讯世界,2018(2):244-245.

  [4]张志伟.电气继电保护常见故障及维修技术探讨[J].冶金丛刊,2017(12):128-129.

  [5]曾勇.变电站微机继电保护常见故障分析及对策[J].中国新技术新产品,2012(22):119.

  [6]李雪晨,陆静,束云豪.电力系统继电保护隐性故障分析[J].电子元器件与信息技术,2021,5(3):102-103.

  [7]冯焕松,崔远远,梁睿,等.电力系统继电保护常见故障及预防措施[J].中国科技信息,2021(1):30-31.

  [8]张良武,杨帅,南东亮,等.基于自动检测系统的继电保护移动运维平台研究[J].机电信息,2020(30):50-52.

作者:冯建伟 单位:国网江苏省电力有限公司邳州市供电分公司

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