110kV电力系统继电保护故障分析及预防

【摘 要】当前经济社会的飞速发展对电力的依赖程度越来越高，国家电网公司系统的优质服务、社会责任以及电力法规等对电力系统安全、可靠供电的要求越来越高。系统对继电保护装置的准确性与实时性提出了更高要求。本文主要就110kV电力系统继电保护的故障分析以及预防、应对措施等方面进行了简要的分析。

【关键词】电力系统；继电保护；故障分析

电力系统的故障或非正常运行状态，对于安全、可靠供电有着很大的威胁，可能造成线路、变电设备损坏而对用户停电，甚至可能造成电网崩溃、大面积停电等严重后果。为了保证电力系统的正常运行，必须安装并投入继电保护装置。继电保护装置的作用是在电力系统发生故障时，能在最短的时间和最小的范围内，自动将故障从系统中切除或者把信号传递给工作人员进而消除不正常运行状态，从而将故障对电力系统的影响控制在最小范围。

1　继电保护在电力系统故障中的作用

1.1保证可靠性是发挥继电保护装置作用的前提

可靠性是发挥继电保护装置作用的前提。一般来说继电保护的可靠性主要由配置合理、质量和技术性能优良的继电保护装置以及正常的运行维护和管理来保证。

1.2继电保护在电力系统安全运行中的作用

继电保护在电力系统安全运行中的作用主要有以下三点：

（1）保障电力系统的安全性。当被保护的电力系统元件发生故障时，　应该由该元件的继电保护装置迅速准确地给离故障元件最近的断路器发出跳闸命令，　使故障元件及时从电力系统中断开，　以最大限度地减少对电力系统元件本身的损坏，　降低对电力系统安全供电的影响，　并满足电力系统的某些特定要求（如保持电力系统的暂态稳定性等）。

（2）对电力系统的不正常工作进行提示。反应电气设备的不正常工作情况，　并根据不正常工作情况和设备运行维护条件的不同（例如有无经常值班人员）发出信号，　以便值班人员进行处理，或由装置自动地进行调整，　或将那些继续运行会引起事故的电气设备予以切除。反应不正常工作情况的继电保护装置允许带一定的延时动作。

（3）对电力系统的运行进行监控。继电保护不仅仅是一个事故处理与反应装置，　同时也是监控电力系统正常运行的装置。

2　继电保护装置的基本要求

继电保护装置的基本要求是灵敏性、可靠性、速动性、选择性。

当系统故障发生时，在继电保护装置的保护范围内，保护装置能够正确、快速完成动作，将故障限制在最小范围内。而在未发生故障或故障在该装置保护范围范围以外，能够可靠不动作。如继电保护装置不能满足要求，反而会成为扩大事故或直接造成故障的根源。

3　110kV继电保护的故障分析

继电保护工作的技术性非常强，继电保护的技术性在对电路故障的分析和解决上能够更高程度的体现出来。进一步了解继电保护在运行中的故障，有效地提出解决方案，是继电保护工作者的重要任务。

3.1电压、电流互感器二次回路故障问题

电压、电流互感器二次电压回路故障是继电保护运行过程中的重要故障。互感器作为继电保护检测系统运行状态的开始点和主要依据，在二次系统运行过程中起到了重要的作用，同样，在其二次回路上出现的故障对继电保护的影响是致命的。

3.1.1互感器二次回路无接地或多点接地。

如果互感器二次回路无接地点，一次侧的高电压将通过互感器一、二次线圈间的分布电容和二次回路的对地电容进入二次回路，威胁二次工作人员和保护装置的安全。互感器二次多点接地时，其中性线、地网和多个接地点构成了一个回路，接地网中的不同接地点间存在受流入地网的接地电流影响的电位差，叠加在多个接地点之间，产生电压叠加或电流分流，造成电压或电流测量不准确，导致保护误动或拒动。

3.1.2电流互感器二次端子接线错误。

电流互感器二次端子接线决定其变比、准确级、极性等特性，直接关系二次电流能否正确反应一次电流大小及相位，而且，接错准确级等问题无法通过带负荷试验检查来判断并排除，有些问题甚至存在较长时间不能被发现，但其却一定会造成继电保护误动或拒动。如保护用流变二次回路如果接入测量用的0.2（S）或0.5级，在一次侧出现短路时，数倍甚至数十倍于额定电流的短路电流会使电流互感器迅速饱和，误差大大超出允许的10%范围，严重的会使电流不升反降，造成测量电流的保护拒动，及差动保护区外故障的误动。

3.2微机继电保护装置硬件故障问题

微机继电保护装置经过几十年的研究和十几年的实际运行，已经基本淘汰传统继电保护，微机保护相对于传统保护而言有以下优点：可靠性高、动作正确率高、维护调试方便、可以通过修改软件改变或增强功能、通信方便，使综合自动化成为可能。微机继电保护装置有着无法替代的优点，但是由于软件错误、硬件故障等原因，也会造成保护装置的故障，软件错误一般在调试时能及时发现，在投运前就能消除，而硬件故障一般是在运行中出现，它对继电保护的安全运行至关重要。

3.2.1微机继电保护装置电源故障

从运行经验来看，继电保护装置电源部分故障出现的频率最高。笔者在工作中遇到过多次110kV线路、35kV线路、35kV主变、10kV线路保护装置电源故障，甚至在某一变电站检修时，同一条母线10套10kV出线保护装置电源断开后有8套同时故障，无法上电，动用了所有库存备件，还向兄弟单位求援后才解决问题。运行中的电源故障将造成装置停运，电力设备无保护运行，电源工作不正常也会造成输出的功率、电压不足，引起比较电路基准线发生相应变化，从而会影响到微机继电保护的逻辑配合能力，甚至会导致逻辑功能判断失误，不能正确动作。

3.2.2微机继电保护装置其他元件故障

相对于电源元件来说，微机保护装置其他元件故障要少见得多，但如CPU、交流输入、模数转换（A/D）、开入开出等元件也都有过损坏，此类元件故障也同样会造成保护不正确动作、扩大事故和越级跳闸的后果。

3.2.3微机继电保护的抗干扰问题

微机继电保护装置本身的抗干扰能力较差，高电压产生的强电场、强磁场、无线电通讯设备等，都会对微机保护设备造成干扰，造成保护误动或发信号。微机保护装置本体的抗干扰措施有：外壳接地良好；交直流电源输入经抗干扰电容，并经过隔离措施和良好屏蔽；开入开出量有光电隔离措施；强电、弱电隔离措施等。外部抗干扰措施有：屏柜、二次电缆屏蔽层两端接地良好，接地线截面应满足要求（接地铜网及其连接部分不小于100mm2，屏柜接地铜排不小于100　mm2，与接地网连接线不小于50　mm2，屏内端子接地线不小于4　mm2）；交、直流、强、弱电回路隔离，不得使用同一根电缆；控制室、保护室严禁使用无线电等干扰设备等。

3.2.4其他原因造成的继电保护故障

造成继电保护故障的其他原因也有很多。如回路接触不良，端子或短路片螺丝压接不实、滑丝、端子箱受潮、锈蚀等，差动保护电流端子虚接会造成区内故障不动作、区外故障误动作，出口回路虚接会造成保护动作不出口；直流电源问题或回路多点接地造成保护拒动或误动；误操作、误整定、误接线都会人为造成保护装置故障等等。

4　110kV继电保护故障的预防和解决方法

为确保保护装置动作的正确性，必须确保保护装置的配置方案、设计原理、整定计算、安装调试正确无误；同时要求组成保护装置的各元件的质量可靠、运行维护得当、系统简化有效，以提高保护的动作正确率。

4.1把牢继电保护装置投运入口关

继电保护的投运要经历可研、初设、施工图设计、安装、调试、验收、试运行和运行等阶段。可研、初设阶段要根据有关规程规定和电网、设备情况确定正确的保护配置方案，确定继电保护装置类型与功能；施工图设计、安装阶段要根据规程规定、反措要求、保护方案等出具正确的施工图纸，经过审核无误后用于施工，施工必须严格按图进行，施工过程发现图纸有误，应及时向监理、设计反馈，待设计经过有效变更后按新图纸实施；调试、验收阶段要针对保护配置的功能要求，对装置、回路进行全面的试验检查，调试工作也是最重要的一种验收手段，通过模拟系统各种正常、异常的运行方式，检验检查包括装置采样正确、装置及回路的动作正确、装置、设备及各端子排螺丝坚固、导线接触良好、就地及远动三遥正确、各种小开关、转换开关、压板功能及标志正确等；试验运行阶段主要包括带负荷试验，带负荷之前必须停用可能误动的保护（如各类差动保护），检查装置采样、不平衡电压（电流）正确，新型保护还要经过规定的试运行时间；上述阶段全部完成后，继电保护装置才能正式投入运行。继电保护人员必须兢兢业业，确保每一阶段工作的正确无误，才能最终确保继电保护装置的正确工作。

4.2加强运行中继电保护装置的检修维护

对于已运行多年的继电保护装置也不能掉以轻心，在日常维护和停电检修校验中，要按新设备投运的标准和十八项反措继电保护部分的要求，对装置和回路进行细致地检查和检验，及时发现并处理遗留问题。定期巡视二次设备及回路运行状况，发现装置有异常的及时处理，及时更换锈蚀螺丝，有受潮迹象的端子箱等要加装除湿器。

4.3完善电力系统继电保护管理措施

继电保护的安装、检修和运行维护是靠人来完成的，合理配置继电保护专业人员，加强实用化培训，明确工作目标，保持继电保护专业队伍的稳定和水平提高保证电力系统继电保护正常运行的基本保证。根据继电保护的特点，健全和完善保护装置运行管理流程，继电保护设备台账、运行维护、事故分析、定期校验、缺陷处理等档案应逐步采用计算机管理进行系统化管理。做好继电保护备品库管理，对各类型保护装置准备好充足的备品备件，对于电源插件等易损件应严格按其寿命和运行年限进行更换。不断完善继电保护装置的在线监测手段，利用红外测温等方法检查回路接触是否良好，对微机保护装置的软、硬件以及模拟量、开关量进行巡查诊断，及时发出异常的自动化信息，如电源、CPU、I/O接口、A/D转换、存储器等硬件故障时发出通信中断或装置故障（闭锁）信息，开关量、模拟量异常时发出装置告警信息，运用好自动化集中监控模式快速反应继电保护的故障情况，并不断研究新的技术方法，实现电力系统继电保护故障分析的智能化、网络化。

4.4加强继电保护相关设备的管理

继电保护的正确运行与直流电源、一次设备密切相关，电源工作正常、参数合格继电保护装置才能正常工作，断路器等设备正确动作保护才能正确完成动作。继电保护专业人员不但要积极与相关专业协作，而且要了解、掌握相关专业知识、技能，以便及时发现、协助处理出现的问题。

5　结论

随着我国经济的不断发展和科学技术的不断进步，电网系统也得到了飞速的发展，同时对电网的安全稳定性和供电的可靠性提出了更高的要求。在继电保护方面，要求不断提高继电保护准确性和稳定性，减少必要的损失，以预防为主，积极做好预防措施，尽可能避免故障的发生，出现故障后以最快的速度找出故障并解决。因此更加全面的了解、掌握继电保护故障以及积极采取预防和应对的措施，能够进一步提高继电保护工作人员的工作效率，降低损失，从而保证110KV继电保护工作稳定高效运行。

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