探析電力系統繼電保護常見故障及預防措施

康 吉

(中國能源建設集團科技發展有限公司)

0 引言

電力系統是社會經濟發展的重要基礎設施之一,而電力系統繼電保護則是保障電網安全穩定運行的重要組成部分[1]。為了提高電力系統的可靠性和安全性, 必須對電力系統繼電保護進行有效的預防和治理[2]。本文將就電力系統繼電保護常見的故障及預防措施進行探討。

1 電力系統繼電保護的基本原理

電力系統繼電保護是保障電網安全穩定運行的重要組成部分。它通過保護裝置對發生故障的電網進行斷路或保護, 以確保電網運行安全、穩定和可靠。其工作原理主要是依據被保護系統的電氣量測值比較與邏輯判斷, 實現對故障點的快速檢測和切除。如圖1 所示。

圖1 繼電保護裝置

電力系統繼電保護的基本原理是通過對電力系統的各種參數進行監測和測量, 當被保護設備出現故障時, 保護裝置可以根據預先設定的保護算法進行邏輯運算, 確定是否需要啟動保護。在保護裝置判斷需要啟動保護后, 它會向所控制的開關發送信號, 使開關迅速動作, 將故障隔離, 從而達到保護電力系統的目的。其中, 保護裝置通過測量電流、電壓等電網參數, 實時監測電網的狀態, 并與設定的保護邏輯相比較。當電網狀態與保護邏輯不一致時, 就會觸發保護裝置的動作, 并發出指令給開關執行動作。在電力系統中, 常用的保護方式包括過流保護、過電壓保護、欠電壓保護、接地保護和差動保護等。電力系統繼電保護的工作原理需要符合以下要求:

第一, 精確度高: 保護裝置應能準確地檢測出電網上發生的故障并及時啟動保護動作, 保證電網的運行安全。

第二, 速度快: 保護裝置在檢測到故障后應能夠快速地啟動保護動作, 避免故障被放大造成更大的損失。

第三, 可靠性高: 保護裝置應具有很高的可靠性, 避免誤動或失靈等情況的發生。

第四, 適用性強: 保護裝置應具有適用性強的特點, 能夠應對不同類型的故障和不同種類的設備進行保護。

2 常見故障及預防措施

2.1 誤動

誤動指的是在正常情況下, 保護裝置錯誤地啟動或觸發, 并導致誤操作電力系統的情況。誤動一般有以下幾種情況:

1.負載變化

當輸電線路的負荷變化時, 可能會產生過流或地接故障, 保護設備由于參數未設置正確, 可能導致保護裝置誤動并使配電系統停電。

2.環境干擾

繼電保護裝置可能會受到雷擊、電磁脈沖等環境干擾, 導致誤動的發生。

3.設備老化

繼電保護設備長時間使用后, 可能會出現參數偏差或失靈等問題, 導致誤動的發生。

2.2 失靈

失靈是指在真實故障中, 繼電保護裝置沒有啟動或未能及時切除故障電路, 使電力系統無法得到有效的保護。這種情況可能會導致損失性事件的發生。失靈的主要原因有以下幾種情況:

1.設備損壞

保護裝置可能會被過電壓、短路等因素損壞, 從而導致保護裝置失靈。

2.參數設置錯誤

保護裝置的參數設置不正確或與實際操作環境不相符合, 可能會導致保護裝置失靈。

3.測試檢查不充分

對保護裝置進行巡檢、測試和調試不充分、不規范, 可能會導致保護裝置失靈。

2.3 漏保

漏保是指保護裝置未能及時切除故障電路, 從而導致電力系統無法得到有效的保護。漏?？赡軙鸶鼑乐鼗蚋鼜V泛的故障, 造成更大的經濟損失。漏保的主要原因有以下幾種情況:

1.電力系統改造

對電力系統進行改造或重建時, 可能導致漏保的發生, 例如未及時刪除多余的保護裝置等。

2.繼電保護裝置參數設置不當

保護裝置參數設置錯誤或無法適應實際操作環境, 可能會導致漏保的發生。

3 常見故障的預防措施

3.1 誤動的預防措施

誤動是電力系統繼電保護中常見的故障之一, 可能導致設備損壞、對人員造成危害和停電等后果。因此, 預防誤動的發生非常重要。下面將從選用合適的繼電保護方案、建立完善的測試檢查制度和加強保護設備的維護與管理三個方面介紹如何預防誤動。

1) 選用合適的繼電保護方案

為了確保繼電保護裝置能夠準確快速地檢測出故障并進行切除, 需要根據具體情況選用合適的繼電保護方案。例如, 在保護輸電線路時, 應該選用合適的過流保護或差動保護等方案。在保護母線或發電機時, 應該選用合適的過電壓或欠電壓保護等方案。此外, 還需要考慮負荷變化、氣候條件、地形地貌等因素, 確定相應的保護裝置參數和保護邏輯, 以達到最佳的保護效果。

2) 建立完善的測試檢查制度

定期對保護裝置進行巡檢、調試和測試是預防誤動的關鍵步驟?？梢越⑼晟频臏y試檢查制度, 包括定期進行巡視、參數檢查和設備故障分析等, 以達到保護裝置工作正常和參數準確的目的。在巡視過程中, 需要仔細觀察保護裝置工作情況, 發現異常情況及時處理。在參數檢查和設備故障分析過程中, 需要對保護裝置的參數設置、電路連接等方面進行全面檢查, 排除故障隱患。

3) 加強保護設備的維護與管理

為了降低誤動發生的風險, 還需要加強保護設備的維護與管理。例如, 加強設備清潔、固定、環境屏蔽、密封防潮等措施, 避免因污染、松動、潮濕等原因造成誤動。同時, 也應該及時更換老化設備, 規定維修標準和流程, 保證設備的可靠性和穩定性。

以上是預防誤動的三個方面, 選用合適的繼電保護方案、建立完善的測試檢查制度和加強保護設備的維護與管理, 這些措施的綜合實施可以有效地預防誤動的發生。在實際的工作中, 還需要充分了解電力系統的運行狀況和設備特點, 根據不同的情況制定相應的保護策略, 將預防誤動作為一項重要的工作內容,并加強對相關人員的培訓和管理, 提高其處理故障的能力水平。

3.2 失靈的預防措施

失靈是電力系統繼電保護中另一種常見故障, 指的是保護裝置在實際運行中出現失效現象。失靈可能會導致對設備和人員造成危害, 甚至引起事故。因此, 預防失靈的發生非常重要。下面從加強電力系統的維護和保護裝置的管理、增加保護裝置的冗余性兩個方面介紹如何預防失靈。

1) 加強電力系統的維護和保護裝置的管理

為了防止保護裝置失靈, 需要加強電力系統的維護, 以確保設備工作狀態良好?？梢远ㄆ趯﹄娏ο到y的設備進行巡視、測試和維護, 并根據實際操作環境對保護裝置進行參數調整。同時, 還應該加強對保護裝置的管理, 規范保護裝置的使用、維護和檢修流程, 嚴格執行操作規程, 避免由于人為操作或管理不當等原因導致失靈。

2) 增加保護裝置的冗余性

在電力系統中, 為了避免單點失效原則帶來的風險, 經常采用冗余設計的方式來提高電力系統的可靠性。因此, 在繼電保護系統中也需要增加保護裝置的冗余性?？梢越㈦p重甚至三重備用保護, 以便在主保護失效時能夠及時啟動備用保護。這樣可以有效避免因保護裝置失靈而造成的事故。

除了以上兩點, 還有其他一些預防失靈的措施,例如: 嚴格執行質量管理制度, 加強產品質量監控和審核; 進行設備老化評估, 對老化設備進行更換或加強維護; 加強培訓和管理, 提高操作人員的技能水平和安全意識, 從而減少人為失誤帶來的風險; 使用可靠性較高的保護裝置, 比如數字式繼電保護裝置、智

3.3 漏保的預防措施

漏保是電力系統中比較常見的一種故障, 指的是在電路中出現接地故障時, 保護裝置未能及時切斷電路, 從而可能會對設備和人員造成威脅。因此, 預防漏保的發生非常重要。下面將從加強電力系統維護和保護裝置管理、在電力系統改造或重建中兩個方面介紹如何預防漏保。

1) 加強電力系統維護和保護裝置管理

為了預防漏電流保護裝置失靈或誤動, 在電力系統維護或運營中應該對電力系統設備進行定期巡視、測試和調試, 并將保護裝置參數與實際操作環境相適應。巡視過程中需要仔細觀察電路接線、設備狀態和場地情況, 發現異常情況應及時處理。測試過程中需要對保護裝置的參數設置、功能檢查等方面進行全面檢查, 確保其工作正常, 參數準確。同時, 還應該加強對保護裝置的管理, 規范保護裝置的使用、維護和檢修流程, 嚴格執行操作規程, 避免由于人為操作或管理不當等原因導致漏保的發生。

2) 在電力系統改造或重建中

在電力系統的改造或重建過程中, 應嚴格按照規范流程進行安裝和調試, 防止漏保的發生。特別是在改造、擴建、拆除電纜等施工作業中, 應該加強現場管理, 確保施工作業符合安全標準和規范要求。施工過程中需要對電纜絕緣測試, 確保電纜的絕緣性能良好。同時, 在電力系統改造或重建后, 還要進行定期檢查和測試, 以保證漏保情況得到及時發現和處理。

除了以上兩點, 還有其他一些預防漏保的措施, 例如: 定期清洗設備及設施, 確保系統絕緣性良好; 采用可靠性高的漏電互感器, 避免故障信號誤差; 使用多種保護方式, 如過電壓保護、接地保護、欠電壓保護等,增加保護裝置的冗余性, 提高電力系統的可靠性。

4 結束語

繼電保護作為電力系統運行的重要基礎設施之一,對于保障電網穩定、安全的運行起著至關重要的作用。本文主要從誤動、失靈和漏保三個方面, 分析了電力系統繼電保護常見故障的原因以及針對性的預防措施。預防措施包括選用合適的繼電保護方案、建立完善的測試檢查制度、加強保護設備的維護與管理等。通過對電力系統繼電保護故障的預防和治理, 可以提高電力系統的可靠性和安全性, 確保電網穩定、高效地運行。