电力系统电气二次回路的常见故障及防范

2022-02-12杨丽萍

科学与信息化 2022年2期

杨丽萍

国网延安供电公司陕西延安 716000

引言

继电保护是供电网络中的关键部件之一。如果出现故障，不仅会损坏用电设备，还会在很大程度上还将阻碍电力系统的正常运行，给供电企业带来沉重的经济损失。所以，对二次回路上的典型故障和继电保护装置进行了深度分析和探索，并选择适当的处理方法。只有对继电保护二次回路中潜在的隐患进行排查与预防，以确保电力设备的安全。然而，由于外界环境对电网运行提出了严格的要求，无形中增加了二次回路隐患的排查难度，继电保护也没有办法发挥出自身的作用。

1 电气二次回路概述

电力系统在日常运行中，电气二次回路扮演着十分关键的角色，能够较好地维护系统自身的运行安全。根据电源二次回路具备的使用功能，我们将其分为信号、测量以及保护等不同的类型。系统运行中，有关人员应及时检查和修复二次回路上的故障，结合运行特点和工作原理来分析潜在的故障原因，并采取相应措施预防故障，提高二次回路整体的运营效率，将故障发生率下降至最低[1]。二次回路上的故障常可能破坏电力生产的运行。如某变电所中的二次回路接线出现错误，当变压器的负荷大或是出现穿越性相间短路，引起误跳闸。如果保护接线出现错误，一旦系统遇到故障，该跳闸的不跳闸，那些不该跳闸的却意外跳了闸，从而损坏设备，导致整个电力系统濒临瓦解。如果测量回路真的出现问题，少收或是多收用户电费，也无法判断电能质量究竟合格与否。所以，尽管二次回路并不是主体，但在确保电力安全的基础上，为用户提供优质的电能等担任着关键的作用。

2 电力系统电气二次回路常见故障及原因分析

2.1 二级短路故障

在电压互感器中，二次短路是一种较为普遍的电路故障。该故障的发生将导致许多问题，如保险丝直接损坏和保护装置断开。在二次回路运行中，时常会碰到电缆芯线故障，如断线、接触不良，这就会影响保护装置的运行。如果电压回路中途被断开，则表示难以发出故障提示信号，这就加大了故障排除的困难。

2.2 侧开路故障中学

在电流互感器，二次侧开关是一种典型的二次电路故障，困难导致许多接地问题。一般，若是在二次回路上出现了二次侧开路故障，此时检测电路上的仪表值也将返回到0，仪表指示陷入异常，有时甚至不显示。这是由于，接触不良导致了电路板开路。倘若电路仪表无法正常的显示，电流互感器发出了一种振动和不均匀的噪音，或有较为严重的烟雾、发热，则可能导致安全事故。

2.3 继电保护故障分析

针对断路器，倘若控制电源陷入故障且无法操作。通常，这意味着继电器没有办法控制电源。这种情况下，自动控制系统也将立即发出一种故障信号。另外，造成断路器故障可能有多个不同的原因，如电源开关误触、电源线接触不良或是回路跳闸。因此，断路器难以在最快时间里发出控制回路已经断开的信号，也难以闭合或是跳闸。除上述外，如果保险丝意外地烧断，合闸机械同样也会出现故障，其闭合功能将受到严重的影响。

3 电气二次回路的故障分析方法

3.1 电位测定法

电力系统内分布着很多类型不一的电子元件，需要花费很长的时间和精力逐一进行检查。为了缓解这一问题，需要选择其他措施来查找其中的故障电子元件。借助辅助设备来测量二次回路上各部分的具体点位。一旦碰到异常情况，表明该部件中的电子部件已有异常。

3.2 替代法

通常，在电气二次回路已出现电子元件故障的情况下，大多需选择替换法。电力系统在行业中的推广，使各大厂家对电子元器件以及设备的需求也得到了逐步增加。然而，就电子元器件而言，其故障排除工作通常都是比较烦琐的。所以，应以另一种方式进行处理。及时拆解并排除经常性导致故障的部分电子部件，找到故障的具体位置后，还需选择型号或是性能一致的部件加以更换。然而，该种替换方法的关键在于排查电子元器件，这项工作的耗时有些长。

4 故障处理措施

4.1 电压互感器二次回路及其处理

根据微机继电保护的运行原理，在二次回路真正已经遇到了断线故障信号后，其断线闭锁保护程序此时也会马上启动，这么做的目的是为了防止保护装置被迫地陷入误动，以确保电网的科学性。同时，当互感器二次回路设置断开保护时，应满足下列两个相关要求：第一，在二次回路检测出断开故障（包括一、二相和三相断开）时，应相应开启闭锁保护，防止出现保护误操作。第二，一次系统在发生短路故障的情况下不允有闭锁误动的行为，防止陷入误闭锁状态。根据电压互感器二次回路断开闭锁保护及其采取的响应措施，在二次回路断线并发出了指示信息后，各保护装置也应做出以下保护响应。

4.1.1 主保护[2]。当二次回路断线并进入闭锁保护时，先要开启它的主保护功能，陆续退出先导零序方向以及纵联距离保护。第二，保留工频变化量距离保护。不过，其制动电压需要适当地予以增加，使其能够和电压互感器设定的二次额定电压基本一致。利用该主保护功能，可以避免其他各种误操作保护问题，确保电网在正向近故障的情况下仍发挥出自身的安全保护功能。这其中，保留工频变化量距离保护，仅需增加它的制动电压，不仅可以避免断线情况下的误动保护，同时还可以确保线路在短路情况下的正常工作，对电网电路提供有力的保护。

4.1.2 后备保护。除前述提及的主保护外，在检测到断线信号后，距离、短延时零序电流保护随即也会退出保护。只不过，不论带方向还是不带方向的和长延时零序电流保护，它们均会陷入保护状态，仅仅消除了方向控制的某种特性。

4.1.3 重合闸。如果二次回路出现了断线，重合闸也会开始放电，也就是退出保护。一般情况下，重合闸保护投入运行时，装置能够保持以下状态：当重合闸以一种综重的形式得到投入运行，并进行同步或无电压检测时，应检测合闸处的电压大小。假设电压值小于0.85V且延时时间为10s，则要将二次回路断线故障及时地反馈出去，并对装置做好闭锁保护。

4.1.4 自动投入的保护。在电压互感器二次回路出现了断线故障后，相电流和零序过流保护也会随即投入自动运行。这两种保护模式的应用在很大程度上弥补了早期退出的部分保护。投入保护包括电流、时间整定，需结合实际情况在定单表中分别予以设置。从以上投入和退出保护对二次回路断线故障做出的响应来看，当处于近故障状态时，可利用工频变化量距离和工频变化量方向保护来讲故障予以快速切断，保证电网的运行安全。当出现远程故障状态时，只能依靠长延时零序以及电流过流保护才能及时地切断故障。保护运行情况下，电流差动保护可作为全线保护速动的最可靠方式。

4.2 电流互感器二次回路及其处理

在电力系统运行中，如果电流互感器碰到二次回路问题，维修人员需要根据现场情况做出故障原因方面的全面调查，并确定是否对保护设备产生影响，然后对施工现场的情况进行详细的梳理和总结，并移交给调度站。同时，还需要采取恰当的措施来降低二次回路上流过的电压。在电流互感器碰到了严重的问题时，只有在负载转移后才能彻底切断电源，保证维修技术人员的健康和生命安全。检修时，应按有关规定进行工作，用万用表直接测量两侧ABC相和n相的直流电阻。维护人员需要根据国家颁布的相关规章制度，切实运用反事故措施，在一定程度上提高电力系统的运行质量。在对保护装置二次回路进行校正的过程中，必须改变寄生回路的现状，并采取合适的措施来取消其中的无用线路。

4.3 继电、控制电路及其处理办法

在处理继电和控制电路中潜在的故障时，必须引入动态监测的方法，对电路上的故障信息进行实时监测，同时将故障信号传输到控制中心。例如，当一方的继电和控制电路出现了接触不良、异常触电时，在监控过程中将断线信号及时地传输至控制中心。该情况下，二次电路中很少会出现闭合、跳闸现象。另外，监控措施还涵盖了监控熔断器或是开关等所致的问题。该过程中，可以详细观察到合闸操作不规范的情况。综合分析控制电路中存在的问题，避免再次接触不良和误接。电气二次回路中，需要安装与继电器要求相符的保护功能，保护继电器的电气闭锁，避免损坏断路器的结构，降低断路器的故障次数。在电气二次回路上，还需要实时监测现有故障，但没有发出报警信号的这种情况。处理故障时，还可选择点检测技术，确保二次电路结构的完整性。同时，第二电路结构能保持良好的运行状态，避免继电保护中再次出现开路故障。

5 继电保护高山修护方法

在电力系统运行期间，应该对继电保护二次回路进行必要的检修和维护，以防止由于二次回路故障造成的电力系统故障，甚至是瘫痪。

5.1 负载方面

在实际运行中，继电保护二次回路需要相应地控制电流互感器负荷。一般来说，在运行期间需要减少电流互感器流过的励磁电流，以保证电路的安全运行。如果要降低继电保护二次回路上的负载，应优先选择弱电方式来对电流互感器进行控制，以减小电缆中的电阻[3]。除上述外，我们需要查验电流互感器中的电流并做好继电保护，评估它的工作性能和情况。

5.2 电流方面

对继电保护而言，其差别保护很多时候与电流互感器密切挂钩。在差动保护装置安装和建造时，我们必须注意这项工作。对电流互感器进行安装时，相关人员也应做好这方面的科学选型。在不少条件下，D级电流互感器被认为是最普遍的差别保护。在安装、工作甚至是使用期间，电流在稳态短路电流中也会逐步地升高，并接近于峰值。该情况下，相关人员应当要将二次负载整定值控制在一种合理的范围内，避免再次遇到其他更恶劣的故障问题。

5.3 质量方面

对二次回路系统而言，其最大的特点在于全面性和多样性。假设系统本身已有设备性能或是质量方面的问题，对二次回路的功能也会有很大影响。所以，对变压器设备进行选购时，有必要考虑二次回路上选用的保护方式，保证可靠性。目前，中国电子设备市场上有多种电流互感器产品。若不能结合实际情况来选用恰当的电流互感器，则其作用很难发挥出来。如果电流偏大，又处于差动保护状态，应考虑气隙较小的电流互感器。与大气隙电流互感器相比，小气隙电流互感器的铁芯剩磁可以延长电流互感器自身的饱和时间，优化差动保护装置自身的性能。另外，小气隙互感器，其励磁电流相对也会较小，可以较好地控制失衡电流。