變電站檢修繼電保護設備常見問題分析及處理措施

新鄉職業技術學院 孫 靜

基于狀態的設備維修是指在對設備工作進行監測的基礎上，對監測和診斷結果進行分析，合理安排維修時間和維修內容。狀態監測是基于狀態維修的基礎，設備診斷依賴于狀態監測。我們需要對設備進行監控，維護設備的日常運行，記錄和分析故障，最終整合有效信息，得出最終的維護對策。

1 變電站繼電保護案例分析

案例1：某變電站1號主變壓器低壓側631開關因受熱燒毀，導致開關柜三相短路。初步分析如下：1號的接觸上一邊總會斷路，最后發展成梅花的電弧放電的靜態接觸，導致嚴重的燃燒，融化的散熱器靜態接觸，大量的煙氣含有金屬離子和碳化合物，導致地面的相對短路（見圖1）。

圖1 開關接線圖

開關柜故障往往會導致“火營”事故，而且很多開關柜都被電弧燒壞。事故擴大的主要原因有三個：首先由于開關柜的母線室是連接的，當其中一個隔間發生故障時，弧線侵入相鄰的柜體，造成“火營”；其次繼電保護整定協調不合理，保護動作時間過長或保護不帶缺陷動作，故障被上一級保護的動作隔離，故障時間過長加劇了電弧損傷；最后一個原因是高壓電弧故障引起的保護損壞或直流電源故障，導致保護失效。短路長時間不消失，幾乎整個高壓室的所有開關柜都被燒毀。甚至是主變壓器的10kV低壓架空母線被電弧燒毀，直至分步跳閘，甚至往往主變壓器因長時間短路而損壞。

案例2：某110kV變電站因10kV開關短路引發10kV母線故障，造成該變電站全停及10kV部分設備嚴重損壞。如圖2是某變電站的故障詳細圖。

圖2 某變電站的故障詳細圖

繼電保護設備的故障有很多，最常見的有保護裝置故障、外部支持裝置故障、自動裝置故障、交直流系統和通信主控系統故障。事實證明，微機成套保護缺陷少，輔助裝置缺陷多。在微機保護體中，模擬量和出口部分缺陷較少，電源部分缺陷較多。設備和安裝的質量直接影響微機保護的缺陷次數。故障原因分析：現場檢查情況最嚴重的母聯刀閘柜的帶電顯示器傳感器燒損情況，發現A、B相已燒成灰，C相略好；結合刀閘觸頭燒損情況：C相觸頭基本完好、A相略有燒損、B相最為嚴重。推測故障是從B相帶電顯示器傳感器引發，導致電弧相間短路。為了進一步驗證造成本次事故的原因，對開關柜內未損壞的帶電顯示器傳感器，抽兩只傳感器進行解剖，發現內部芯棒填充劑軟化，存在絕緣薄弱點。由于10kV系統出現失地引起過電壓，使傳感器內部局部放電，逐步發展為貫穿性擊穿，造成相間短路。

2 繼電保護設備狀態維修分析

變電站的維護是不可缺少的一個環節。它能顯示供電設備的實際情況，準確評估供電設備的可靠性和穩定性，保證供電設備良好穩定運行。浴盆曲線規則是常用的方法，如圖3所示。

從圖3的曲線可以看出，故障的發生可以分為三種類型：初始階段、意外期和損失期?；跔顟B的維修活動的關鍵是提高設備的可用性，大大降低了設備的低效率。然而，在普通的維修工作中也存在一些不足，不能有效地滿足這一要求。因此，我們以計劃維護為基礎，進行重復的例行檢查，然后積累經驗進行狀態維護。綜合考慮設備的實際情況，重點關注易發生故障的設備。

圖3 浴盆曲線

3 變電站維修中繼電保護設備問題的處理措施

3.1 繼電保護裝置的最佳維護周期

由于傳統的繼電保護裝置技術相對落后，沒有內部檢測模塊，沒有自檢功能，在發生故障時無法發出報警和提示。應加強對此類繼電保護裝置的維護和維修。一旦發現問題或故障，應立即處理，以免影響正常供電，造成更大的影響和損失。繼電保護裝置的可靠性分析方法包括故障樹法、概率法和馬爾可夫模型法。隨著科學技術的不斷發展，新型繼電保護系統不僅具有自檢功能，還具有一定的自修復功能，因此并不完全適用于概率法進行分析。為了保證分析的科學性和合理性，選擇馬爾可夫狀態模型法對繼電保護裝置的失效概率進行分析。

3.2 確定故障點

當故障發生時，首先要確定故障點。這時通常有三種方法來確定：第一種是替換法。即用功能正常、操作良好的設備替換可能有故障的設備。如果更換后故障仍然存在，說明更換的設備不是一個故障點或單個故障點，此時有必要繼續更換其他可能的故障點。如果某設備更換后故障消除，說明更換的設備就是故障點；第二種是比較法。通過比較設備正常狀態和故障狀態的數據，發現兩者差異較大的數據最有可能是故障點；第三種是去除電路的方法。即依次去除一些電路，從而確定故障點所在的電路，然后對電路中的故障點進行故障排除。由于信息交互標準化帶來的維修保護專業化，變電站數據通信過程中應采用統一的標準，有利于不同區域、不同電氣設備的調試、安裝和維護。

3.3 實施保護裝置改造

在電力系統中相關繼電保護裝置的日常運行中，可能存在不適應當地條件的問題。此外，運行時間很長，超過規定的使用壽命后極易出現意外問題和缺陷。為了解決相關問題，我們可以進一步判斷是否需要結合電流的變化啟動電壓電路的監測功能。線路充電時，三相電壓丟失。這種情況可能是由近區斷層和環路斷層引起的。若附近區域發生故障，應采取減負荷和調整措施；當電路發生故障時，應采取鎖緊保護措施。正常情況下，如果沒有零序電壓，仍可檢測到零序電壓，則可判斷電流電路已故障。此外，電壓連接器間的連接一般反饋一次零序電壓，因此需要選擇三相五柱變壓器或一次側接地變壓器，并邏輯選擇延時報警和瞬時鎖緊，從而保證繼電保護狀態的正常穩定運行。

3.4 短路故障

短路故障大多發生在變壓器低壓側附近。當低壓側附近發生短路故障時，將直接影響變壓器的正常運行，損壞側弧裝置。必須采取有效措施解決短路故障，使損失降到最低。

3.5 保護裝置失效

目前主要采用110kV變電站。與以往的繼電保護裝置相比，其性能和質量有了很大的提高，充分發揮了其在電力系統中的作用。但同時也增加了電網運行的風險，設備運行中出現的問題越來越多，嚴重影響了設備的正常運行。在設備長期工作負荷下，電源和環境問題相繼發生，導致大量粉塵顆粒形成導電通道，導致事故發生。

3.6 繼電保護設備狀態監控

設備狀態監測是狀態維修的基礎。采用直流電路絕緣監測方法對設備進行監測，從而檢測直流電源、相關操作和信號電路的直流電流，從而保證監測直流系統的絕緣和電路的完整性。二次設備不同于一次設備。二次設備的狀態監測對傳感器的依賴不夠?？梢愿鶕姎舛卧O備離線檢測數據進行狀態監測和診斷。

總結：繼電保護裝置在供電系統中起著重要的作用，影響著供電系統的穩定和安全。因此，要加強繼電保護狀態的維修和維護，嚴格控制各個環節，不斷提高維修技術水平，提高相關人員的專業素質和專業能力，減少事故發生的概率，更好地服務于人們的生活。