微机继电保护现场故障分析处理

摘要：随着电力系统的不断发展，微机保护装置的大量应用。保护装置本身问题越来越少，但是相应的二次回路问题以及新老设备结合、设备改造换型所带来的问题越发体现出来。本文对继电保护现场实际工作中所遇问题作一小结，希望能与大家共同解决更多的实际问题。

关键词：直流回路；寄生；故障分析；故障处理

0、引言

组合电器式开关直流回路寄生会造成当发生直流接地在断空开时接地不消除或接地发生转换，严重时可能会引起误动作；两路直流系统寄生会使绝缘监察装置误报接地告警信号；切换母线电源与电度切换电源回路共用切换回路会造成直流回路寄生；开关操作回路中交直流回路共同布线当交流回路发生烧毁时会造成开关跳闸；中性点不接地系统PT一次接地端未接好会造成PT二次回路电压畸变； SF6开关在发生直流接地或直流系统波动较大时会引起母联开关正常运行时跳闸。

1 问题及原因分析

1.1 操作回路切换引起的直流回路寄生

组合电器式开关由于远近控操作回路切换引起的直流回路寄生。

某新建变电所竣工验收工作时，在对110kV组合电器设备电源回路检查时发现，当对开关作就地及远方切换回路时两组电源存在寄生回路。此回路导致开关就地操作电源与保护屏操作箱电源之间存在电联系。根据规程：每组断路器的直流电原仅且只能由一组熔断器供电。简单图示如下：

由此图可以看出保护操作箱负电源以及开关柜内负电源都未引入开关柜处远方就地切换把手，而且开关机构的负电源唯一使用由开关操作机构空开提供的负电源，此回路造成保护操作箱与开关操作机构负电源寄生。此问题会造成当发生直流接地在断空开时接地不消除或接地发生转换，严重时可能会引起误动作。改进方法如图1中虚线所示，即两组正负电源均经切换把手。

1.2 绝缘监察装置误报接地告警信号

由于闪光回路的原因引起两路直流系统寄生，从而使绝缘监察装置误报接地告警信号。

某220kV变电所进行了主变保护双重化换型工作，在换型之后该220kV变电所直流系统未进行双重化。换型工作时，保护装置按两套直流系统接入但是对于闪光回路三侧操作箱回路只能用一套。随后不久，该变电站进行了直流系统双重化改造。在一年内的定期检验工作中，传动主变跳三侧的保护时。每当开关位置与操作把手位置不对应时，直流绝缘监察装置就会发接地报警信号。经分析查找原因如下图所示：

由图2可以看出，当220kV侧开关与110kV侧开关发生不对应时，两套直流系统通过闪光回路连接。此类直流系统特点为：当两套直流系统一旦有连接点，相应的绝缘监察装置就会报接地信号。后来经过与直流班共同核实证实，此次直流双重化改造时第二套直流系统未引入闪光母线。经过保护人员与直流班人员共同努力加装了第二套直流系统闪光母线，后来再次传动开关问题得以解决。加装后接线如图中虚线所示,并在图示处断开原有接线。

1.3 共用切换回路造成直流的回路寄生

因电压切换回路切换母线电源与电度切换电源回路共用切换回路，造成直流回路寄生。

有些变电所内存在电压切换回路专用母线，此切换母线专用于对电度表的切换。但是保护装置的电压也需要切换，而且这两个回路共用一组刀闸辅助接点。这种回路会造成控制电源与切换母线之间存在寄生回路。而且电度表的切换继电器为110V继电器，而保护装置的切换箱大多采用220V电源在此情况下会多次发生烧毁电度表切换继电器的事件。另外当发生直流接地时，当断开保险时接地减弱

但不会完全消失，此类情况多发生在设备换型老站改造过程中。因为电度回路，受重视程度不够且本身不属于保护人员维护范围所以容易忽视。但问题还是存在而且还很严重。具体情况如图所示：

如图所示实线为原接线方式，又因为KM为220V而GQM为110V所以会发生烧毁切换继电器的情况。改造后接线如图中虚线所示，并且应该断开相应的断开点。

1.4 造成开关跳闸

由于开关操作回路中交直流回路共同布线，当交流回路发生烧毁时造成开关跳闸的原因分析。

某变电所220kV开关机构箱内，采用交流电源作为开关操作打压电源。而保护操作电源回路为直流回路，这两个回路本身并未使用同一根电缆而且也无电联系。按常理说符合我们的要求，但是交直流回路在机构箱内厂家出厂配线为捆扎在一起。由于新疆地区环境条件恶劣，特别是冬季室外寒冷夏季炎热，再加之交流电缆长期通过大电流电缆芯线的防护层受损严重。在某年冬季由于机构箱内加热电源小时一段时间后，又发生打压接触器线圈烧毁，相应的交流熔断器未能及时熔断，造成交流线烧化从而引起捆扎在一起的直流跳闸回路线烧毁，最终导致开关跳闸。此次事故教训惨重引起我们的高度重视，首先先联系厂家要求他们对此类交直流回路共同配线的机构箱给予整改。

1.5 Pt二次回路电压畸变

对于中性点不接地系统由于PT一次接地端未接好，造成PT二次回路电压畸变原因分析。

某35kV变电所二次改造保护换型后送电时发现：10kVI母三相电压不平衡且开口三角有电压，三相电压及开口电压数据如下表：

由以上数据可以看出C相电压明显偏低，A、B相电压偏高，LN有电压。但所有相间电压正常，一般情况下会认为是10kV线路发生接地或者是10kV母线发生铁磁谐振，但是经过检查以上两种情况都不是。后来怀疑为PT本身有问题，经过检查发现PT一次C相接地不良好。关于上述现象理论分析如下图所示：

对于中性点不接地系统PT实际构成了它的中性点且为接地如图5所示，但是PT的一次阻抗值极大，所以相当于不接地。但是，PT二次电压的大小与PT一次系统的平衡度及是否接地关系很大，如果三相PT接地良好则所得出的向量关系如图4中实线所示，如果象上述C相接地不良好时，所得出的结果如图4中虚线所示。所以由以上分析可以看出，当PT三相电压出现不平衡时可能的原因有以下几种：

（1）不接地系统发生单相接地；

（2）10kV母线发生铁磁谐振；

（3）PT一次发生断线（保险熔断或刀闸接触不良好）；

（4）PT一次接地不良好或未接地；

1.6 母联开关正常运行时跳闸

由于SF6开关机构中跳闸线圈启动功率较小，当发生直流接地或直流系统波动较大时引起母联开关正常运行时跳闸的原因分析。

某220kV变电所内110kV母联开关正常运行情况下突然跳闸，经保护人员检查系统无故障，也没有相关的保护装置动作使之跳闸。又经检修一次人员检查开关一次机构未发现异常现象。经过协商决定暂时先投运110kV母联开关，但是经过三天后再次发生110kV母联开关正常运行情况下突然跳闸情况。经过查找有关资料及对开关的实际有关跳合闸参数进行测定，发现此母联SF6开关机构跳闸线圈动作电压偏低（≤50额定电压），具体原因分析简图如下：

图6中C1、C2为直流系统对地分布电容；C3为母联控制电缆对地分布电容。以上所述跳闸原因为若当A点发生直流正极接地时，此时地点电位上升为＋220V由于电容两端的电压不能突变，所以C3电容的负端电位亦上升，有关资料计算表明此时加于TQ两端的最高点压为50额定电压即110V。所以如果开关的跳闸线圈电压低于50额定电压则在发生直流正极接地时有可能会发生误动，另外C3的电容值越大更易引起TQ动作，所以母联因为所接的跳闸回路最多所以相应的C3值最大，所以这就是该220kV变电所多次跳母联的原因。

所以规程规定：跳闸出口继电器的启动电压不宜低于50直流额定电压，以防止继电器线圈正电源侧接地时因直流回路过大的电容放电引起的误动作；但也不应过高，以保证直流电源降低时的可靠动作和正常情况下的快速动作。

2 结束语

以上6个问题是继电保护现场工作中遇到的，问题的分析可能不够详细和彻底。希望大家能够批评指正相互提高，解决更多的继电保护现场实际问题，为我们的电网安全稳定运行而努力。

注：文章中涉及的公式和图表请用PDF格式打开