变电站继电保护故障问题及排除策略研究
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变电站继电保护故障问题及排除策略研究
【摘 要】继电保护是保证电力系统安全第一道防线,也是变电站中最为复
杂的系统。运行过程中常常出现一些未知的故障,导致继电保护装置异常甚至是
不正确动作。本文对实际运行中遇到的变电站继电保护故障问题进行分析、归纳,
并在此基础上提出一些行之有效的应对策略,以供参考。
【关键词】变电站;微机继电保护;故障排除
变电站是电力输变电系统中的重要组成部分。为保证运行设备安全,变电站
中,特别是高电压等级的变电站配置了冗余的、环环相扣的、复杂的继电保护系
统。由于其配置及接线的复杂性,继电保护故障经常有隐蔽性,故障排除工作难
度较大。
继电保护按构成设备可以分为继电保护装置、二次回路、相关辅助设备,按
被保护设备可以分为线路保护、变压器保护、母线保护、电容器保护、电抗器保
护等。为了便于分析比较,本文按构成设备对工作中遇到的故障进行分类总结。
一、继电保护装置故障及其应对措施
继电保护装置是继电保护系统的大脑,通过计算分析、特征量比较识别故障
点位置及故障类型,并采取针对性的措施有效隔离故障。微机保护装置主要由五
部分组成,分别是数据采集系统、运算处理系统、输入/输出系统、人机接口及
电源系统。其常见故障及应对措施如下:
1、保护装置软件存在缺陷。不同厂家的保护装置,其实现方法、原理特别
是判别故障的算法及逻辑不尽相同。运行中曾出现某型号失灵保护装置,在试验
完毕后其出口节点自保持,需通过装置断电重启后才能复归;某型号母差保护装
置运行中会时常误发CT断线闭锁告警型号,故障情况下可能会导致装置误动或
拒动。
应对措施:随着微机保护装置在电力系统中多年运行的积累,保护装置的版
本不断更新,装置原理已十分成熟,一般情况下其保护原理、逻辑都能正确工作,
但不排除运行中一些异常情况下可能出现的逻辑漏洞。对于新入网的保护装置,
应加强入网检验及现场检验。对于保护装置新的软件版本,应注意比较与旧版本
的区别,仔细校验。在定期检验时应注意查看保护装置运行的历史记录,及时发
现装置运行过程中曾经出现的异常现象,及早消除事故隐患。
2、保护装置硬件故障。实际中运行时间较长的保护装置,特别是服役接近
或超过十年的保护装置电源模块,经常会出现装置“运行灯”熄灭。
电力电子技术的不断发展、完善,使得微机保护装置的整体可靠性不断提升。
但由于发热、老化,电子元器件均存在使用寿命问题。这一点在微机保护中,特
别是采用电子元器件较多的装置电源模件,现象尤为突出。通常情况下,电子元
器件的寿命为7~10年左右,因此,相关规定中明确提出,微机保护装置的开关
电源模件宜在运行6年后予以更换。
二、继电保护二次回路故障及其排除
常规变电站中,保护装置通过二次回路获取被保护设备的运行工况、作用于
被保护设备的断路器、与监控、其他保护进行信息交互。继电保护二次回路主要
包括直流电源回路、交流电压电流回路、控制回路、与其他保护配合的二次回路
及相关监控、故障录波信号回路。二次回路常见的故障主要有:
1、直流接地故障
直流接地故障是一种较为常见的故障。变电站中直流两点接地,可能或造成
断路器跳闸或拒动,影响电网安全稳定运行。变电站中造成直流接地故障的原因
很多,较为常见的有电缆线芯绝缘被破坏,电缆线芯带电触碰金属外壳、接地铜
排等设备接地部分,接线端子绝缘老化,变压器本体保护二次接线盒内潮湿导致
绝缘降低等。
为了避免直流接地故障发生,应加强绝缘检查,特别是注意端子箱、机构箱、
变压器本体二次接线盒等防雨防潮措施检查。需要指出的是,加装加热器、烘潮
器等是常见的端子箱、机构箱防潮措施,但有些加热器、烘潮器受设计或端子箱、
机构箱空间结构限制,安装位置不合理,距离电缆很近,会加速电缆绝缘老化,
给运行带来安全隐患。
在保护改造过程中,对于需要拆除的电缆,要两侧同时拆除,避免遗漏造成
废弃电缆带电。
2、两组直流回路串电
220kV及以上电压等级的变电站,其直流通常具有两组相互独立的直流系
统,以提高可靠性。两组直流回路串电,将影响两组直流系统的独立性,降低可
靠性。此时若发生直流接地故障,则同时影响两组直流系统运行,还可能造成保
护误动。
目前绝大部分直流电源均配有直流接地绝缘监测系统,当发生直流接地或两
组直流串电故障时,通常能够及时发出告警信号。排除直流接地故障的困难之处
在于查找接地点或串电故障点。直流回路存在于变电站中各电压等级的每一个断
路器的控制回路、每一个元件的信号回路。早期人们查找直流接地时,由于技术
手段不发达,只能采用逐一拉路的办法,即断开一组直流电源,观察直流接地是
否消失,若无则恢复该组直流电源,继续断开下一组直流电源,逐一排除。现在
借助先进的仪器,能够在不断电的情况下确定接地点位置,方便了维护人员。但
对于接地点接地电阻较大或接地不稳定的情况,仪器通常不能正常识别,值得进
一步研究。
3、二次寄生回路
寄生回路是二次接线中的一种常见问题,常发生在控制回路中。在“六统一”
实施之前,为了提高保护的可靠性,保护装置之间的回路联系较多,如相互闭锁
回路、启动失灵回路等,也较为复杂。控制回路中,一些断路器机构,特别是液
压机构断路器,其闭锁回路需要利用操作电源作为驱动,且压力低告警、压力低
闭锁重合闸、闭锁合闸、闭锁跳闸等回路较多,加之机构自带的防跳回路、非全
相回路,回路复杂,接线过程中稍不注意,就会形成寄生回路。寄生回路可能导
致两组直流串电、断路器分合过程中不正确动作、位置指示不正确等问题,危害
性较大。因此,防止寄生回路一直是保护专业的一项重要工作。有些寄生回路暴
露的问题较为明显,容易被发现,有些寄生回路具有隐蔽性,在某些特定的情况
下才会暴露。运行维护工作中,需要特别注意二次回路接线的正确性。
4、交流电压电流回路接地不规范引发的保护装置误动或拒动。