浅谈继电保护的常见故障及对策

北京奥普电气安装有限公司 石健

1 10kV变电站继电保护的原理和构成

在10kV 变电站继电保护系统中，继电保护系统能够有效地保护相关电器和元器件，同时对电器内外部故障位置给予明确的指示。因此在10kV 变电站继电保护中，为了更好地发挥出继电保护装置自身应有的功能，可以针对继电保护器的灵敏性、可靠性等提出针对性的要求，才能够保证10kV变电站继电器的可靠运行[1]。

通常情况下，10kV变电站继电保护装置由5部分组成，分别是输入、测量、逻辑、执行以及输出部分。其中，根据10kV 变电站继电保护系统的划分，针对被保护对象的不同，继电保护类型通常划分为输电保护部分和主设备保护部分。根据保护装置及处理信号量，可以将继电保护模式划分为模拟保护和数字保护。根据继电保护的功能，则可以划分为短路故障保护和异常运行故障保护。按照保护原理，继电保护则分为电流保护、过电压保护以及低电压等保护类型。

2 继电保护在10kV变电站系统中的重要性

2.1 有利于避免故障继续扩大

当10kV 变电站电力系统中的变压器或者输电线出现故障时，继电保护装置能够按照相关参数对线路进行有效切断，避免故障的继续扩大，防止对设备造成较为严重的影响。在设备正常运行中，工作人员按照一定的顺序对各电器元件进行有序操作，不仅可以确保连接的合理性，也可以使配电装置更好地满足相关要求。在10kV 变电站继电保护系统的工作中，如果设备存在异常时，工作人员能够对存在故障的继电保护位置做到及时调整，并对系统进行全面维护，不仅可以达到延时动作的目的，还能够避免出现错误的动作，确保10kV 变电站继电保护系统的正常运行。

2.2 有利于避免受到其他因素的干扰

10kV变电站继电保护系统的正常运行，必须由相关工作人员对其进行维护，针对继电保护装置进行有效处理，从而避免线路受到其他因素的干扰。相关工作人员通过定时限过流保护的方式，从而延长跳闸时间，避免出现瞬间跳闸的情况。电力变压器通常是该系统中较为重要的组成部分，出现问题时电力变压器不仅会给继电保护系统的运行造成影响，还会给企业带来较大的损失。工作人员需要给予高度的重视，加大对装置的保护力度，确保其稳定运行。

2.3 有利于降低系统的损坏情况

系统出现故障后，需要继电保护实现对系统故障的有效判断，从而避免10kV 变电站继电保护系统的损坏情况发生。因此继电保护装置必须具备以下基本功能，首先是工作人员通过变电站可以采集到更多数据，并对这些数据进行有效处理。其次是具有良好的性能，当继电保护系统发生故障后，相关工作人员对其进行检修时，继电保护系统会根据工作人员的检修情况实现自动记录故障原因，提高故障问题的解决效率。在继电保护装置投入运行时，相关工作人员对通信系统进行设置，该系统主要进行数据收集，并将数据传输到集控中心，以网络技术作为支撑，从而有效促使相关设备的正常运行，保证10kV变电站继电保护系统的稳定性。

3 10kV变电站机电保护常见的故障类型

3.1 元件故障

导致元件故障的主要因素是质量问题以及设备维护不规范，当设备类型不匹配时，会直接或者间接导致安全故障。因此10kV 变电站继电保护装置的元件质量缺陷对其性能有直接的影响，会严重影响到配电站的整体运行水平。

3.2 开关拒合故障

由于10kV 变电站继电保护系统中的电流速断和过电流保护装置主要位于高压进线柜和馈线柜上，从而进行继电保护工作。因此大多数地区供电或者中断主要取决于高压断路器的接通或断开，当高压断路器在投入使用的最初阶段，会具有较为良好的表现性。

但随着开关柜合使用的时间延长，相应的用电负荷以及用电设备之间的容量会呈快速增长的趋势，最终造成高压断路器慢慢出现拒合的现象发生。而导致10kV 变电站继电保护出现开关拒合故障的主要原因包括：承载开关的线路存在短路问题及开关的节点被焊死或者闸卡不能有效恢复到对应的位置而造成的故障[2]。

当技术人员针对开关拒合故障问题给予检修分析时，如果没有出现这两种故障问题，则有可能是因为开关跳跃导致的开关拒合问题。无论是哪种因素导致的开关拒合故障，都会在工作中因为开关拒合现象而存在难以排除性的问题发生。

3.3 隐形故障

在10kV 变电站继电保护系统中，隐形故障会对电力系统造成较为严重的损害，这是由于隐形故障很难被预测。在10kV 变电站继电保护运行中，由于直流回路之间的绝缘性严重下降，因此会出现直流接地的情况发生，引起意外停电事故，整个隐形故障因为处理的难度相对较大，导致故障问题很难实现全面预防。而在日常的用电过程中，大部分情况下的电路故障都属于隐形故障。基于此，在日常的电力维护作业中，需要将隐形故障作为重点检查工作，对电力系统中可能存在的隐形故障进行仔细检查和分析，有助于实现预防的作用。

3.4 低压侧近区故障问题

由于10kV 变电站继电保护系统中的变压器低压侧区域很容易出现短路的情况，所以会出现大量电流冲击变压器的情况，导致10kV 变电站继电保护系统中的变压器被损坏。变压器缺乏对瞬时冲击造成的电流的预防能力，所承受的大电流冲击超过变压器的极限时，变压器就有可能被烧坏。因此在这种情况下，应该对低压侧母线存在的故障及时处理，否则会因为变压器的烧坏而造成10kV 变电站继电保护系统发生一连串的故障问题，严重影响供电的稳定性要求。

3.5 电流互感器过于饱和问题

随着我国电网系统的不断扩大，在10kV 变电站继电保护系统中发生电流短路的概率也会随之增大。而配电站的出口发生短路时，会导致短路电流变得非常大，甚至会超过以往电流的几十倍到几百倍，会比电流互感器的额定电流还要高[3]。在配电系统出现短路的情况下，对应的短路电流往往决定着电流互感器的误差变化情况。因此电流互感器的误差会随之增大，并造成设备的灵敏度下降而导致继电保护存在拒绝动作的现象。当10kV 变电站继电保护系统中的电流互感器发生饱和情况时，发生短路现象时二次侧的电流则有很大的可能性不能真实地反应故障电流，所以在这种情况下，会造成定时限电流速断保护装置不能进行正常工作并且产生拒绝动作的反应。

4 10KV变电站继电保护常见故障的应对策略

4.1 加强元件检测并落实配置方案

在10kV 变电站继电保护中，对于相关人员有较高的技能水平要求，因为只有当继电保护人员具备足够扎实的理论水平和实践操作技能时，才能够有效地保证10kV变电站继电保护工作的正常运行。在继电保护工作中，继电保护人员加强对元件的检测能力，保证相关设备元件质量满足要求，能够有效满足10kV 变电站继电保护系统的专业性工作要求。10kV变电站继电保护系统工作的有效落实，需要保证相关继电工作人员的稳定性，防止出现人员频繁流动的情况发生。有利于确保继电保护人员业务的稳定性和连续性，以此增强对专业技能的有效掌握，实现变电站运行效率的提升。

4.2 解决开关拒合故障的方法

解决开关拒合故障时，必须找到故障问题的原因，选择针对性的有效处理方法。然而由于导致继电保护系统开关拒合的主要原因是发生在继电连接时，在电流回路接入瞬间常开接电的方式下才能实现延时闭合的常开接电。

随着相关操作人员将其接入并进行调试，可以避免出现开关拒合的问题发生。因此在进行合闸时，冲击的电流往往会对设备造成一定的影响，并随着高压断路器的合闸而受到电流冲击产生供电负荷的影响也会比较小，对应的保护装置很难起到有效的应对作用[4]。

但是当时间不断增加时，对应的供电负荷也会不断地增长，并最终造成冲击电流的逐步扩大，一旦电流值达到开启保护装置的临界点，就会导致高压断路器出现拒合。针对这种情况，一般只需要将原有的运行方式进行改变即可实现对冲击电流的减小作用。虽然使用这种方式无法彻底根除合闸冲击电流带来的问题，但是能够确保10kV 变电站继电保护避开冲击电流所带来的影响，实现对开关拒合故障的有效解决。

4.3 加强继电保护设备的常规保护和系统保护

在10kV 变电站继电保护过程中，针对常规的10kV 变电站继电保护必须做好最为基本的保护配置，尤其是对变压器和监控设备的有效保护。在常规保护中，及时做到对设备的有效更换，并及时更新设备的性能，做好日常的检修工作，进而提升继电保护设备的稳定性。

设备性能不稳定是当前电网最为常见的故障之一，很容易造成变压器的烧毁，所以在进行常规的保护过程中，需要合理选择保护装置，同时还要加强对后期设备的保护[5]。因此在整个系统的保护与配置过程中，必须对系统做到双重化的配置，有效明确系统设备的完善性，实现对系统基础功能的有效保护，最终借助系统功能的控制方式完善继电保护，对于加强10kV 继电保护设备有着重要的作用。

4.4 解决低压侧近区故障的方法

针对低压侧近区故障问题，通常可以采取增加过流保护设备的方式做到限流速断，有利于更好地实现对低压出现速断的有效配合。而在高压闭锁的过流中，由于低压侧母线存在较高的灵敏度，在这种情况下，原有的低压侧过流设置成限时速断和过电流这两段。如果同时出现速断则应该给予一定的配合，并重点作用于跳本侧位置。在过电流中给予一定的配合，做到对本侧限跳的方式给予总出口限跳。在增设限时速断的情况下，如果低压侧母线之间存在一定的故障时，就会出现对应的断路器、速断保护等动作，可以实现对限时速断装置故障的及时排除。

4.5 针对电流互感器过于饱和的处理措施

在10kV 变电站继电保护中，相关的电流互感器因为处于饱和处理措施中，因此对应的相关人员可以根据变化情况选择合适的电流互感器，尽可能地减少对电流感器的二次负载。使用较为独立的电流互感器，实现计量装置和继电保护装置的有效运行，有助于实现互不干扰的要求。将电流互感器的保护和测控合二为一，能够避免电流互感器的电流过于饱和的情况发生。在对电流互感器的误差的保护中，保护用电流互感器可以根据对应的工作特点规定两个不同的指标，分别是短路电流倍数和缩小误差范围。

5 结语

10kV变电站继电保护系统能够有效保障供配电的稳定性，因此在电力系统的运营中，相关电力工作人员必须重视对10kV 变电站继电保护系统故障的排查和维修工作。只有当技术人员对存在的故障问题进行及时地排查解决，才能够保证10KV 变电站继电保护系统的正常稳定运行。在现有的基础上，分析10kV 变电站继电保护系统可能发生的故障问题，将这些故障问题提早预防与规避，对变电站供电稳定性的提升具有十分重要的意义。