继电保可靠性因素分析及技术措施

冯甜

(四川省电力公司绵阳电业局，四川 绵阳 621000)

前言：随着我国电力建设的快速发展，人们对用电的质量也逐渐提高，一旦电力系统出现故障，将导致大面积的停电，这给社会的经济和人们的日常生活都将带来严重的影响。在电力系统中，继电保护系统的可靠性直接对电力系统稳定运行起到致关重要的作用。为此，提高继电保护可靠性是电力事业发展中需要解决的问题。

1.继电保护系统工作的特征。电力系统的监控与保护都是需要继电保护系统实现的，其本身的工作任务是将“危险”即故障元件从电力系统中分离出来。作为一种智能系统，继电保护可以反映出电力系统中整体元件的运行状态，并发出合理的指令信息，如:跳闸，减负荷，断路等等。这样既保护了无故障部分的电力系统继续工作，也保证了无故障的元件继续运作。

2.继电保护系统可靠性的概述。可靠性是衡量一个系统，设备或者是元件在一定时间和条件内，所完成规定工作量的能力。从继电保护系统角度出发，其可靠性是指在系统的应用范围内发生了它应该启动的事故时，它不能拒绝动作，而在其他应该保护的情况下，它不能误动作。继电保护是在电力系统出现故障的时候开始工作的，所以，继电保护的可靠性不能只取决于装置本身，还要参考电力系统的运行方式，故障统计的规律等因素。在电力系统中各种继电保护装置不是独立的，而是相辅相成，相互配合的。可见，某一装置的可靠性，不仅仅取决于装置本身，还与其他的装置的可靠性有关联。所以，在探讨提高继电保护系统可靠性措施时，需要注意的是，不仅仅要研究单独装置的可靠性，还有对各个保护装置进行配合工作的可靠性进行探讨。

3、影响继电保护可靠性的因素。继电保护装置在投入运行后，便进入了工作状态，按照给定的整定值正确的执行保护功能，时刻监视供电系统运行状态的变化，出现故障时正确动作，把故障切除。当供电系统正常运行时，保护装置不动作。

3.1.继电保护装置的制造厂家在生产过程中没有严格进行质量管理、把好质量关，如:

3.1.1 、某些继电器的工作性能未经实际运行考验却定型生产。

3.1.2 、制造工艺粗糙，如电磁型、机电型继电器零部件的精度低、材质差、易磨损、转动不灵活。

3.1.3 、晶体管保护装置中元器件的质量差，性能变化大，插件板与插座接触不良，配合不紧密，容易发生错动。

3.1.4 、保护装置出厂产品未严格按照试验条件和要求进行可靠性试验。

3.2.继电保护装置在运行过程中受周围环境影响较大。由于其周围空气中存在大量的粉尘和有害气体，同时又受到高温的影响，将加速继电保护装置的老化，导致性能改变。有害气体也会腐蚀电路板和接插座，造成继电器接点被氧化，引起接触不良，失去保护功能。

3.3.晶体管保护装置易受干扰源的影响，如电弧、闪电电路、短路故障等诸多因素，导致发生误动或拒动。

3.4.保护可靠性在很大程度上还依赖于运行维护检修人员的安全意识、技能和责任心。继电保护的可靠性与调试人员有密切关系，如技术水平低、经验少、责任心不强、发现和处理存在问题的能力差等。

3.5.保护装置的正确动作与操作电源有关，特别是电容储能装置，电解电容日久老化、容量下降，故障时断路器不能切闸;而酸性或镉镍蓄电池也存在接地或电压电流不足等问题，如果维护不周，也会造成不可靠。

3.6.互感器质量差，在长期的运行中，工作特性发生变化，影响保护装置的工作效果。

3.7.保护方案采用的方式和上下级保护不合理，选型不当。

3.8.继电保护整定值不准确、各级保护之间整定值配合不当，都将导致保护拒动或误动。

4、改善继电保护可靠性的技术措施

4.1.保护装置在制造过程中要严格进行质量管理，把好质量关，提高装置中各元器件的质量。尽量选用故障率低、寿命长的元器件，不让不合格的劣质元件混进其中。电磁型继电器转动件要求轴尖锥度正确，光洁度好;各零件配合适当;接点镀银处理，接触良好。晶体管保护装置中的元器件要重视焊接工艺质量。晶体管要经过严格筛选和老化处理，在高低温的考验下，功能仍然保持稳定;改进插接座制造工艺，使其不变形，接触良好。

4.2.晶体管保护抗干扰能力较差，易受干扰源的影响，故在设计、安装和调试时应采取有效措施，切断干扰的耦合途径。如设置隔离变压器、滤波器、加设接地电容、输入输出回路采取屏蔽电缆、装置中增设各种闭锁电路等。也可采用晶体管保护巡回监测装置进行监视。

4.3.晶体管保护装置在设计中应考虑安装在与高压室隔离的房内，免遭高压大电流、断路故障以及切合闸操作电弧的影响。同要防止环境对晶体管造成的污染，有条件的情况下要装设空调。电磁型、机电型继电器外壳与底座间加胶垫密封，防止灰尘和有害气体侵入。

4.4.继电保护专业技术人员在整定计算中增强责任心。在计算中进行认真分析再确定，使各级保护整定值准确，上下级保护整定值匹配合理。

4.5.继电保护专业调试人员要不断提高专业技术水平，增强责任心，不断提高发现和处理各种技术问题的能力。在调试工作中认真负责，严格按调试规程的要求进行调试工作。4.6.加强对保护装置的运行维护与故障处理能力并进行定期检验，制定出反事故措施，提高保护装置的可靠性。例如晶体管保护装置中的元器件均有一定的寿命期，其故障特性曲线具有浴盆形状，如图1所示。

图1 元器件故障特性曲线

4.7.从保证电力系统动态稳定性方面考虑，要求继电保护系统具备快速切除故障的能力。为此重要的输电线路或设备的主保护采用多重化设施，需要有两套主保护并列运行。

4.8.供电系统中的供电设备发生故障时，如双重主保护均不动作，则还应加装切除故障的设备保护装置。在保护整定计算时要合理考虑后备保护与主保护的配合特性和选用整定值。

4.9.为了使保护装置在发生故障时有选择性动作，避免无选择性动作，在保护装置设计、整定计算方面应考虑周全、元器件配合合理、才能提高保护装置动作的可靠性。

5.提高继电保护运行操作的准确性

5.1.运行人员在学习了保护原理及二次图纸后，应核对、熟悉现场二次回路端子、继电器、信号掉牌及压板。严格“两票”的执行，并履行保护安全措施票，按照继电保护运行规程操作。每次投入、退出，要严格按设备调度范围的划分，征得调度同意。为保证保护投退准确，在运行规程中编入各套保护的名称、压板、时限、保护所跳开关及压板使用说明。由于规定明确，执行严格，减少运行值班人员查阅保护图的时间，避免运行操作出差错。

5.2.特殊情况下的保护操作，除了部分在规程中明确规定外，运行人员主要是通过培训学习来掌握的。要求不能以停直流电源代替停保护；有关PT的检修，应通知继保人员对有压监视3YJ接点短接与方向元件短接；用旁路开关代线路时，各保护定值调到与所代线路定值相同；相位比较式母差保护在母联开关代线路时，必须进行CT端子切换。特别要注意启动联跳其它开关的保护，及时将出口压板退出。常见的有：100MW发电机组单元式接线的高压厂变差动、重瓦联跳主机、主变开关保护；母线失灵跳主变、线路开关保护；线路过功率切机保护；主变零序一段跳母联开关保护；厂用备用分支过流跳各备用段保护等。

5.3.发现继电保护运行中有异常或存在缺陷时，除了加强监视外，对能引起误动的保护退其出口压板，然后联系继保人员处理。如有下列异常情况，均应及时退出

5.3.1.母差保护。在发出“母差交流断线”、“母差直流电压消失”信号时；母差不平衡电流不为零时；无专用旁路母线的母联开关串代线路操作及恢复倒闸操作中。

5.3.2.高频保护。当直流电源消失时；定期通道试验参数不符合要求时；装置故障或通道异常信号发出无法复归时；旁母代线路开关操作过程中。

5.3.3.距离保护。当采用的PT退出运行或三相电压回路断线时；正常情况下助磁电流过大、过小时；负荷电流超过保护允许电流相应段时。

5.3.4.微机保护。总告警灯亮，同时四个保护（高频、距离、零序、综重）之一告警灯亮时，退出相应保护；如果两个CPU故障，应退出该装置所有保护；告警插件所有信号灯不亮，如果电源指示灯熄灭，说明直流消失，应退出出口压板，在恢复直流电源后再投入；总告警灯及呼唤灯亮，且打印显示CPU×ERR信号，如CPU正常，说明保护与接口CPU间通讯回路异常，退出CPU巡检开关处理，若信号无法复归，说明CPU有致命缺陷，应退出保护出口压板并断开巡检开关处理。

5.3.5.瓦斯保护。在变压器运行中加油、滤油或换硅胶时；潜油泵或冷油器（散热器）放油检修后投入时；需要打开呼吸系统的放气门或放油塞子，或清理吸湿器时；有载调压开关油路上有人工作时。

5.3.6.重合闸。在线路开关事故跳闸次数超标时；系统短路容量增加，断路器的开断能力满足不了一次重合要求时；无压检定的电压抽取装置故障或同期检定来自母线PT的二次电压不正常时；断路器的气压或油压降低到不允许重合闸运行的数值或已闭锁时。

结论

总之，在复杂大电网环境下，继电保护系统的可靠性研究已日益显得重要。随着通讯技术的进步，继电保护向着计算机化、网络化，保护、测量、控制、数据通信一体化和人工智能化方向进一步快速发展。

[1]李烽.继电保护系统的可靠性及应用分析[J].电气工程研究与应用,2010,(3)

[2]宁歆.继电保护系统可靠性研究[J].电气技术,2008.