电厂继电保护常见故障诊断及现场处理措施

晋控电力山西长治发电有限责任公司 王智强

在电力传输资源的工作中最为主要的保证就是继电保护，应从技术层面、管理层面着手进行不断的完善和改进，其前提就是以以往的工作模式作为基础的。自动化的继电保护工作可有效应对快速增长的用户需求，提升电网系统运行的效率和质量。

各类电力设备在额定电压方面的差异较大，因此在开展配电工作时应格外重视调整电压，产生不同的电压波动，让电压水平能够更好地应对电力设备需求。而继电保护系统就是可将电压保护的相关操作有效连接的一个系统。在系统运行时，工作状态和取得的效果会被各类受因素所影响，如果系统工作中某一项环节存在问题、则系统整体的运行就可能出现故障。系统中如果有问题突发，将可能会造成电力系统运行中的跳闸故障。继电保护装置的作用就在于可在电路事故发生之前被安装，并在遇到电路自动断开的情况时可发挥适时的电路保护作用，尽可能减小因断电产生而对电力系统工作造成的损害。

实际上，要想对继电保护装置有一个大致的了解，可将其视作自动化开关。继电保护装置经常会遇到的故障中最常见到的就是跳闸故障，指的是电力系统遭遇突发故障的自动断电。这种行为本质上是对从电力系统起到保护作用，但频繁跳闸也会对电力系统造成一定程度的损坏。为更好保护电力系统，需在系统构建阶段加以重视，并事先准备好继电保护装置，为电路提供整体的保护，规避跳闸对电力系统带来的潜在风险。

1 继电保护的常见故障

干扰。继电保护系统中，微机的保护能力差是引发干扰问题的重要原因。继电器的输出难以得到保障，且其他通信设备也在保护屏呈现时，继电保护系统的正常工作就将受到干扰，导致继电设备故障。近年来电厂发电工作逐渐提升了对通信设备的使用频率，但是在实际工作过程中很容易出现逻辑元件烧毁、发出错误指令，影响继电保护设备的正常工作[1]。

各类外界因素引发的继电保护故障。电力系统运行跳闸故障可能是因日常设备、系统检查维护不足引发的。平时欠缺了对继电保护设备的定期维护，就难以保证保护系统能长期处于稳定工作状态，电力故障的出现也就在所难免。系统运维人员能力问题：继电保护系统的实际工作质量同设备、系统维护人员的工作态度、工作能力有直接关联。例如系统运维人员对安全维护检查工作态度不端、欠缺了工作责任感、没有做好检查维修的本职工作，或是在操作上出现重大失误，这些问题都会给系统运行造成故障或严重的安全隐患[2]。继电保护系统中各组成部件的使用寿命是固定的，若没有做到及时更换设备部件，让部件的使用时长超过其本身的使用寿命，那么系统工作效率、安全指数就会大大降低，在各类不可抗因素的影响下继电保护设备故障就会出现。外界自然因素的影响：包括雷雨、大风、冰雹等天气状况都属于自然因素的范畴，在这些极端天气的影响下，继电保护设备可能会受到损害，突然出现系统故障，不仅会干预到电力系统的正常工作，甚至可能给电路周边社会生产生活安全造成严重危害[3]。

高频信号故障。当前投入使用的一些高频信号发射机，其生产的过程缺失了完善的技术规范，这样的问题就会导致某些企业控制生产成本，生产出质量差异较大的高频信号发射机，对高频信号发射机故障也较难把握[4]；CT饱和。在继电保护设备处于运行状态时，如CT出现故障后会导致通过继电保护设备的电流流动加剧，这样极易导致电力线路短路，造成CT饱和，对继电保护设备的正常工作相当不利；插件的绝缘问题。线路设置是继电保护系统中最易出现问题的位置。因线路及与其连通的插件对技术要求较高，对于静电现象的预防能力也较为关键。继电保护设备工作时间过长的情况下，插件的绝缘性问题可导致漏电发生，严重时会导致短路，继电保护设备整体就都会出现故障。

2 故障处理方式、故障诊断及实际应用

2.1 故障处理技术

分析法。继电保护系统运行时，如发现发生了重合闸问题引发了放电闭锁，应全面分析输入量，仔细排查放电问题的诱发因素，并在事故的原理分析中寻求更合理的解决办法。

检查变化电位。因为电力系统的工作过程需依靠二次回路，因此常见的电力系统在电压、电位等方面都较复杂。要对电力系统进行的定期故障检查排除，才能在故障真正发生时及时定位并处理。在开关过程中，当指示灯无法正常亮和电路开路时，借助对电位变化的监测就可快速找到故障位置。

经实验测试，当继电保护设备处于正常工作状态时，对主变保护的监测有重要意义（图1）。主变保护出口位置的回路组成部分是节点KT，出口压板XB、节点。设备运行时，排除万用表是否正常工作，当压板退出，测量节点①的对地电位，判断这个对地电位是否有问题出现；测量节点②位置，查看出现的点位，正电位代表其处于正常工作状态、负电位表示出现了继电保护故障，继续检查下一级线路。

图1 主变保护出口位置回路情况

2.2 故障排除方式

要有效提升对继电保护设备的故障排查与治理能力。首先应做到的是建立全面、完备的检查制度。检查制度保障下的工作，将对继电保护工作的稳定、高效提供支持。因此电力企业从检查管理制度方面进行改进，可采用加装防误装置的方式，将智能化、信息化技术融合到对电力运维的管理工作中，可及时发现设备故障、提升治理的工作效率。企业可定期进行设备维护管理，这样可及时发现设备运行存在的安全隐患。平时工作中企业可采用信息数据库的形式，对既往发现的继电保护系统故障隐患进行记录，为之后的故障排查与治理工作提供参考。

提升工作人员排查治理能力。企业在应从基层的工作人员开始，定期开展继续教育培训，提升其排查、治理继电保护系统故障的能力。在发生安全故障时，保证其可熟练使用智能化的故障排查与反馈设备，并采用正确的方法来排除故障。继电保护系统的维护和检修，需相关技术人员对发生过的设备故障过程、起因、解决方法进行完整的收集和记录。可在记录的内容中发现最频繁发生故障的位置和原因，在后续的工作过程中尽量避免再次发生类似的问题，从而可采取针对性的改进举措。

从设备维护制度方面进行改进。电力企业需建立起完善的设备维护制度，在实际工作中应用先进的检测评价机制来全方位、全视角的把控继电保护系统的运行状况，便于随时调整电力设备的运行状态。具体的设备维护管理方式包括安全检测、运作流程流检测评价等。电力企业还可在平时的工作中做好设备运行的应急准备工作。企业严格按照相关部门制定的安全生产制度，积极组织开展设备事故演习，在演习活动中可提升工作人员的责任意识、安全意识。在真正发生设备运行故障时，让工作人员可由足够高的应变能力快速处理故障问题。

2.3 故障诊断及实际应用

转子接地故障。具体表现为：有时观察到电厂设备在正常运转中，但转子接地却发出警报。这种情况就可能表示接地保护环节有漏洞出现，应对转子同地面间的绝缘水平进行测定。处理转子接地故障的过程，全程都需要专业工作人员操作进行：首先明确接地位置，机组人员可选用电桥法的方式对转子回路进行核查。第一步就是要明确磁极的软铜片有没有出现开焊的问题。检查的过程应在确保机组停止运行之后再继续，细致核查磁极盖版内的构成、工作情况；第二步是要判断继电保护的工作状态是否正常。在离心力作用的影响下，铜片与转子接地部分出现分离问题的概率较高，如这两部分之间结合程度较低，就可能引发电子接地故障；最后一步要核实转子磁极的外接状况。如果发现连接松动应尽快处理，以免阴影响电厂机组正常运行。

发电机轴电路故障。发电机质量会受到生产厂家生产因素的影响，因此为了确保不同质量的发电机设备都能良好地工作，需要按时修检发电机，及时处理电路故障，防止跳闸、骤停。发电机产生的磁场会在大轴两端产生感应电压，在接地保护的正常工作状态下，能够保证绝缘状态。但是如果上导轴承容易遭受破坏、从而产生漏电，所以可在大轴上适当布置电流CT，保护对轴电流。

3 未来继电保护的自动化发展

自动化的继电保护工作技术研究进展，在一定程度上依赖于创新性技术。针对技术和设备的这一发展特征，应从企业现阶段的发展进度出发，对未来发展方向制定明晰的规划，特别是在继电保护中应用的技术层面更应做好规划，充分考虑多方面影响因素。只有这样，才能让电力系统中继电保护的自动化工作的水平得到提升，更贴近电力企业发展需求。研发出的任何一项新技术，都需要前期设备提供出详尽的数据资料，也需要工作人员分析这些资料。在技术研发的过程中，数据记录和管理工作可为继电保护自动化的研究提供科学化的管理保障。电力企业应将技术应用的调查结果作为后续工作的有效参考，并在技术和管理方面改进继电保护技术应用的问题。

强化对自动化装置的管理。对继电保护系统中的硬、软件，开展高质量的管理工作，将有助于促进继电保护中自动化技术的发展。一方面应加大经费投入，及时维修、更换老旧的装置。合理投入维修经费，可借助网络信息技术来监测自动化装置的工作能力，及时发现装置出现的问题，有利于提升装置在自动化控制技术下的反应速度。

扩大自动化技术在继电保护中的适用范围。继电保护所用到的自动化设备，可能缺少足够大的适用范围。在某些特殊的工作环境之下，自动化设备的运行可能会受到干扰影响，导致它的工作质量下降。由此看来，为了在今后的工作中继续推进继电保护自动化的发展，应提升考虑因素的全面性，将设备工作所处环境纳入考虑的范畴中，选择对环境适应能力强的设备，这样有利于提升自动化继电保护工作的稳定性。

智能终端间隔合并单元的管理。智能变电站在工作过程中，智能终端可起到控制跳合闸状态的作用。如果智能终端的工作状态异常，其所控制的所有设备都会出现跳合闸失控的问题，将对变电站工作的正常开展造成负面影响。在对智能终端工作进行管理时，如果智能终端出现故障，应立即退出终端出口板，快速、准确地分析发生故障的原因、故障位置，保证安全隐患被完全消除。

4 结语

继电保护可为电力系统提供合理的保护，将断电产生的危害控制在最小的范围之内。而继电系统如果发生故障，将失去对电厂的安全稳定运行保障作用。一旦发生率继电设备故障，电力系统中的设备、线路将会受到比较明显的损害，需要电厂的维护检修人员提升职业技术水平，及时发现并判断出继电保护装置发生的故障类型、发生位置，快速开展现场处理工作，严格按照规范进行维修操作，并在维修结束后认真总结故障问题诱发因素，针对设备质量入手，从故障问题根本开展工作。

上文汇总了常见继电保护故障原因、故障处理措施，最后为将来继电保护的自动化应用提供了发展建议。让电厂为继电保护设备的稳定、可靠、安全运行制定出更完备检修制度，坚持理论实践的辩证统一，提升电厂的实际工作能力。