浅谈电力系统继电保护装置的故障与处理对策

卢瑞 奚志于

摘   要：继电保护是保证电力系统供电可靠性的关键手段，能反映电力系统的故障，围绕电力系统的故障做出反应，有选择地将故障点切除，保护电力系统。本文基于电力系统的继电保护配置的基本要求，分析了整定计算在一定程度上可以预防继电保护装置故障，并且结合了实际的继电保护装置故障案例，探讨了具体的故障现象以及相应的故障处理对策。

关键词：电力系统  整定计算  继电保护装置  故障  处理

中图分类号：TM774                                文献标识码：A                        文章编号：1674-098X（2019）09（c）-0032-02

现在几乎每一个需要保护的电气设备上都有安装继电保护装置，而继电保护是保证电力系统供电可靠性的关键手段，它可以反映电力系统的故障，并且围绕电力系统的故障做出反应，有选择地将故障点切除，进而保护电力系统。由此可见继电保护装置的重要性，但如果继电保护装置出现故障，对电力系统的供电可靠性影响将非常大。

1  关于继电保护

1.1 继电保护及其基本要求

目前对电力系统的供电可靠性非常重视，国家电网公司在推动智能电网、坚强电网，目的都是为了保证供电可靠性，而继电保护是保证供电可靠性的关键手段之一，是降低电力系统故障损失的关键点。

在继电保护的配置当中，要求必须要配置在电力系统每一个需要保护的电气设备上，要能够反映出系统故障，并且在继电器上发生作用或者是发出信号。当系统存在故障点，继电保护装置要能快速低识别出故障点，并自动判断故障的状况，从而能够有选择地将故障点切除，并且这种选择要可靠，不能误动或者是拒动。

1.2 继电保护的配置问题

结合上文的分析来看，继电保护配置主要需要满足选择、速动、灵敏和可靠四个要求。继电保护装置要正确动作，保证电力系统的安全运行，就必须要满足上述要求，而实际上在继电保护配置上存在一些典型的问题导致不能满足上述要求而出现一些故障问题。实际总结实践当中出现的继电保护装置故障问题，多数都是因为继电保护配置上出了问题，装置没有选对而引发故障的产生。

因此如果从预防的角度来讲，要确保继电保护装置能够正常运行并且发挥作用，就必须要选对继电保护装置，而要选对继电保护装置，一般要靠整定计算。整定计算不合理，那么所选择的继电保护装置就不合适，在电力系统存在故障的情况下，继电保护装置就会出现一些错误的指令或动作，会对整个系统造成难以估量的损失。所以做好整定计算是预防继电保护装置发生故障的重要手段。如果保证整定计算科学合理，可参考如下案例。

某工厂需要接入一个10kV电源，变电站10kV侧引出一条线路进入工厂，在整定计算时，考虑最大运行方式，假设变电站高压侧出现三相短路，线路中会出现5130A的最大电流，假设低压侧发生三相短路，会出现820A最大电流。若考虑最小运行方式，假设高压侧出现两相短路，最小电流为3966A，假设低压侧两相短路，电流为350A。整个系统接地最大电流1.4A，单相接地情况下为15A，变压器中性点不接地。考虑两相电流互感器变比和零序电流互感器变比，分别是300∶5和50∶5。按照这些已知的条件，进行整定计算，重点基于最大电流的瞬时速断电流，然后分析一次回路电流，确定灵敏度，进一步分析两相短路电流来确定合适灵敏度范围。然后考虑最大运行方式下的短路电流计算限时速断，同样考虑一次回路电流情况，再次确定灵敏度，保证灵敏度满足要求，然后确定限时速断的时间要求。进一步根据工厂负荷情况，确定保护动作电流，然后整定。确定最好的继电保护配置方案，这是降低继电保护装置故障率的重要手段。

2  继电保护装置故障与处理

基于上文分析，继电保护整定计算对于选对继电保护装置有着重要意义，进而可以有效地降低继电保护装置的故障率，但一些没有经过合理整定计算的继电保护系统，故障率非常高，在这一部分结合具体的故障事件来进行讨论，并分享一些处理的方法对策。

2.1 案例一

故障现象：某220kV线路光差保护两侧TA误动作。

故障原因：经过对故障现象的分析初步判断可能是因为线路一侧使用了测量电流互感器而导致线路两端类型不一致，引起的区外误动。

具体的故障分析：为了确定故障针对本故障产生的电流波形进行分析来判断事故的具体情况。具体看故障波形揭示了电厂侧电压互感器二次回路出现了多点接地，电压波形存在异常情况。变电站侧二次电流波形显示出C相故障，波形基本可以正确传变。但电厂侧测量互感器二次电流波形不能正确传变。线路两端互感器的二次电流波形出现了很大的畸变。进一步分析波形，变电站侧C相二次波形存在比较明显的直流分量，并且呈现衰减現象，继电器动作后，衰减完成。但电厂侧C相波形有明显畸变。由此判断故障产生的具体原因是线路中一定出现了差流而导致出现误动。

处理方法：互感器励磁阻抗大，电流不会突变，互感器要动作一般都是根据二次产生的自由分量来的，自由分量会出现衰减现象，但是会随着铁芯的饱和降低励磁阻抗，使分配的励磁电流增加，铁芯进入深度饱和，一个不为零的自由分量会产生续流。出于这样的判断，选取SH5P30、1000/1、20VA互感器进行试验，二次负荷0.5Ω，对比后发现一次电流水平提高并且非周期分增量加大，互感器饱和程度增加。尤其20VA互感器其周期分量30kA，非周期分量100%，波形与故障波形非常相似。所以线路两侧电流互感器要选对。理想的处理方法是两侧均选择参数、变比、类别相当的电流互感器。可参考电流互感器和电压互感器选择用计算导则来确定。并且要特别注意二次回路负荷情况，尽可能的将两侧二次负荷调整一致，如果有困难则可以按照国网十八项电网重大反事故措施来进行处理。

2.2 案例二

故障现象：某220kV线路对变压器进行空充，B相合闸，变压器低压侧地线未拆除，线路的分相电流差动保护出现区外误动。

故障分析：根据故障波形看该故障当中线路两侧三相电流只有B相有，且电流中存在近似全偏移的直流分量，并且在此波形状态下，又恰好遇见电压过零时合闸，可判断合闸一定只合了一相，而且变压器低压侧肯定存在接地点。故障发生后现场查验发现判断正确。进一步分析后发现B相电流相位相反，两侧互感器二次接线正确，排除二次回路负荷的影响。在含有直流分量的一次电流中看波形也基本正确传变至二次，说明互感器尚未饱和，而且互感器类型相同。从远故障侧保护装置的录波图显示，当发生误动故障后40ms，B相电流出现畸变，可判断主互感器出现了暂时状态的饱和现象。

处理方法：首先是强化管理，严格按照运行操作规程来作业，特别是要注意带地线合闸这种情况，一定要杜绝。其次要突出检修维护工作的质量，特别注意单相合闸问题。再次，线路光纤电流差动保护可以增加抗互感器饱和与制动的措施，防止因为两侧互感器传变电流不同而误动的情况。最后关键还是要选对互感器，要求选用参数满足要求的互感器，避免互感器剩余励磁对电流传变产生影响。

3  结语

综上所述，电力系统当中的继电保护装置出现故障，通常情况下都是因为装置选择不科学，而且在实际的操作当中有不正确操作的现象，因此考虑继电保护自动化是一个控制继电保护故障率的思路，可以有效降低不正确操作导致的继电保护装置误动，或拒动。同时还需要通过科学的整定计算来确定最佳的继电保护配置方案，也能起到预防继电保护装置故障的作用。

参考文献

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