浅谈高压继电保护系统的原理及其常见故障处理汤佳

浅谈高压继电保护系统的原理及其常见故障处理汤佳

汤佳

(南京国电南自软件工程有限公司江苏南京211100)

摘要：随着社会经济的发展，我国对电能的需求越来越大，电力系统的安全稳定运行越来越受到重视。对继电保护专业技术人员而言，需要掌握电力系统基本知识，应用故障检测及分析办法，加强对继电保护方面的维护，增强常见故障及时处置的能力，确保继电保护系统始终处在安全稳定的状态。尤其是在继电保护不断向智能化、微机化与网络化快速发展的时期，要求技术人员不断提高自身专业技能与业务水平，适应继电保护系统持续发展需要。本文针对高压电力系统继电保护，提出常见的系统故障及其解决方法。

关键词：高压继电保护系统；故障与处理；原理

引言

电力企业作为国民经济的支柱产业，是稳定地区经济社会发展的重要保障。因此，需要高度重视变电运行中的继电保护工作，以提高电力系统供应的安全性能，增加企业的经济效益。

1高压电网继电保护基本原理分析

对于高压电网的继电保护而言，装置应具有以下功能：对被保护元件所处状态进行区分，确认是否存在故障，若存在故障还应区分故障属于区外还是区内。要实现这样的目标，应将电网故障发生前和发生后的物理量改变作为依据。高压电网在产生故障以后，工频电气量发生的变化具有以下显著特征：1）电流明显增大。发生短路后，电源和故障点之间存在的设备与线路电路会从负荷电流快速增加到远超负荷电流；2）电压明显降低。如果高压电网中有相间短路或接地短路，则电网上各个点的实际相间电压都会大幅降低，而且与短路点越近，下降越多；3）电压和电流的相位角发生变化。在高压电网正常运行过程中，电压和电流相位角实际上是负荷对应的功率因数角，通常在20°左右。而在有三相短路故障发生后，相位角将取决于阻抗角，因此增加到60°－85°，此外在保护反方向三相短路情况下，相位角将在此基础上＋180°；4）测量阻抗出现明显变化。对于测量阻抗，实际上就是测量点的电压和电流比值。在正常运行状态下，这一阻抗就是负荷的阻抗，而发生金属性短路故障时，将从负荷的阻抗改变成线路的阻抗，数值上明显减小，但阻抗角会有所增大。当有不对称短路故障发生时，会产生相序分量，若存在两相短路或单相接地短路，则会有负序电压分量及负序电流；在单相接地的情况下，将出现负序及零序电流与电压分量。当运行状态为正常时，上述分量均不会出现。根据短路故障状态下电气量发生的上述变化，即可提供继电保护功能。除以上保护之外，还有其它类型的保护，比如瓦斯保护等。

2变电系统继电保护中存在的故障问题

变电继电保护常常会因为多种原因导致其在运行时存在着一定不足。（1）产源性故障问题。所谓的产源性故障问题就是继电保护装置本身的质量不过关，且在运行过程中，因为这些潜在的故障问题没有被发现，而导致在电力系统运行的过程中，其无法实现故障检测、数据处理分析等功能，在电力系统故障出现后也无法起到应有的修复作用，使得继电保护因失去应有的价值而威胁到整个变电的运行安全。（2）运行性故障问题。运行性故障即继电保护装置在运行过程中，因出现故障而导致整个系统的运行稳定性和安全性受到影响。一旦继电保护装置出现运行故障，就必须立即采取措施来补救，否则可能造成更大范围内的故障，严重的甚至会造成整个变电系统的瘫痪以及威胁人们的用电安全。因此，对继电保护装置进行定期、全面的检测和维护必不可少，第一时间对潜在的不利因素进行排查，并据此制定出有效的应对解决措施，对于保证整个装置的安全、稳定运行具有重大意义。（3）隐形性故障。所谓的隐形性故障是指隐蔽性极高的装置故障，它作为一种隐形性的故障问题，一般很难被发现。但是一旦出现，将对整个系统造成极强的破坏力，严重时甚至对工作人员的生命安全造成威胁。做好对变电继电保护装置的日常检测以及故障排查工作，并为其制定出相应的有效解决方案，是保证变电继电保护装置正常运行的最佳方式。减少发生隐形性故障的概率，加强排查力度与精度，建立起完善、迅速的故障预警机制和故障应对机制，才是根本的解决途径。

3高压继电保护系统常见故障处理方法

3.1参数设置方面的故障处理

对继电保护装置而言，其参数设置以被保护对象电气参数为依据，经计算和分析后确定相应的保护参数，再进行参数设置。以需进行保护的设备及回路对应的参数为依据，对初步设置参数进行计算，确定保护功能，然后根据前后级设置数值完成定值。

3.2对于继电保护装置

它能和电网当中其它类型的自动化装置相互配合，如自动分合闸装置，在外部条件允许的情况下，通过对预定措施的正确实施，尽可能缩短因故障造成的停电的时间，以最快的速度恢复正常供电，保证电网供电可靠性。如果电网产生可以对设备造成损坏，或是对电网安全有较大威胁的故障，可以使被保护元件、设备立即从电网中脱离。当电网运行异常时，能发出相应的警报信号，为迅速处理创造便利，使之尽快恢复。使电网实现远程化与自动化，推动工业生产自动控制的发展。

3.3电流互感器方面的故障与处理

对电流互感器而言，作用在于对电力系统电流进行跟踪检测，得到的电流检测信号能发送至继电保护系统，用于后续的计算分析和对比。对系统绝缘部分进行检测，测定回路的电阻与二次电压，及时发现和排除系统异常；针对饱和问题，可采取提高标准、降低阻抗或增大线径等措施予以解决。

3.4设备与二次线路方面的故障与处理

继电保护系统由以下几部分组成：电源、信息采集部分、通信部分、信号输出部分。1）对系统的通信线路进行检查，确认接地线接触是否正常，并采用合理可行的措施排除干扰源，如使用铁质外柜体，增大二次布线的有效安全距离，设置屏蔽层来消除内部干扰。2）对系统的电源部分进行检查，确认模块的其它部分是否完好。3）对零序、瓦斯和温湿度等所有类型的二次线路进行检查，确认接触是否良好。4）利用钳形表等仪器测定二次电压及电流。5）通过对历史记录的查看确认输出模块是否处在正常的状态。

3.5工作回路

要使继电保护发挥正常功能，不仅需要必要的继电保护装置，而且只有依靠回路正确工作，才可以顺利完成以下任务：正常运行时不动作；运行异常时发出信号；故障发生时断路器跳闸。对于工作回路，主要包括：对一次电力设备所属电流和电压进行转换，得到可供二次设备运行的电流与电压。

结语

综上所述，电力系统安全稳定的运行有赖于继电保护系统正确动作。对继电保护专业技术人员而言，需要掌握电力系统基本知识，应用故障检测及分析办法，加强对继电保护方面的维护，增强常见故障及时处置的能力，确保继电保护系统始终处在安全稳定的状态。尤其是在继电保护不断向智能化、微机化与网络化快速发展的时期，要求技术人员不断提高自身专业技能与业务水平，适应继电保护系统持续发展需要。

参考文献:

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