分析电力继电保护故障检修与诊断

前言

电力继电保护装置的检测与维修，是非常复杂的专业工作，尤其是诊断技术，是整个工作中最为繁琐的。因此，受到了相关技术人员的重视和研究，以此来保障电力网络的安全顺畅稳定的运行。

1 电力继电保护的基本原理

电力继电保护装置的主要核心功能是可以正确的区分被保护的电器元件所处于的状态(电器元件工作中通常存在的运行状态要么是正常状态，要么是发生了故障不能工作的状态)。电力继电保护装置要实现区分电器元件是否处于正常状态的功能，其重要的核心问题在于可以根据电力系统在运行中发生故障之后相应的电气物理量变化的方向与特征不同来判别该电器元件所处于的状态是否正常。

通常情况下，电力系统出现故障不能正常工作后，电器元件的工作频率相应的电气量会发生以下的一些变化。

1.1 电器元件中通过的电流流量突然剧烈的增大

一般当电路中出现短路时电器元件的故障点与电源之间将会产生巨大的电流负荷，此时在传传输电流的线路上将可能出现负荷电流瞬间大大超过电线额定的负荷最大电流。

1.2 电器元件线路两边的电压骤然降低

通常情况下，当线路上出现线相间的短路以及接地短路等这些类似故障的时候，电器系统运行空间内各点的相间电压或相电压值都会出现明显的下降，并且距离短路点的位置越近，产生的电压就越低，也就能检测该位置的故障。

1.3 线路电流与电压之间的相位角可能会发生较大的改变

在线路正常运行的条件下电流与电压间的相位角是负荷的功率因数角(一般情况下大约为20°)。但是，一旦出现三相短路的情况，电流与电压之间的相位角就是由电路中的阻抗角来决定了。根据短路的情况不同，相位角一般在60°~85°之间变动。相应的，在保护反方向三相线路出现短路的时候，电流与电压之间的相位角就转变为180°+(60°~85°)的幅度变化了，相差正好180°。

1.4 线路一旦发生了故障，线路的测量阻抗也会发生巨大的变化

测量阻抗是指测量点(保护安装处)的电压数值与线路中的电流值之。一般在正常运行的情况下，测量阻抗为负荷阻抗。相反，在发生金属性短路的情况下，测量阻抗就将转变为线路阻抗。因此，在发生故障后测量阻抗会出现显着的减小，对应的阻抗角明显增大，也有利于判别故障的发生情况。

利用线路中发生短路时的电气量变化，可以准确的判别线路中故障的情况，也就可以构成各种原理的继电保护装置。

2 继电保护装置必须满足的四个基本要求

2.1 选择性

当系统发生故障时，继电保护装置只将故障设备切除，使停电范围尽量缩小，保证无故障部分继续运行。

2.2 速动性

电力系统发生故障时，要求能快速切除故障以提高电力系统并列运行的稳定性;减少用户在电压降低的异常情况下的运行时间，使电动机不致因电压降低时间过长而处于停止转动状态，并利于电压恢复时电动机的自起动，以加速恢复正常运行的进程;此外，还可避免扩大事故，减轻故障元件的损坏程度。

2.3 灵敏性

是指保护对其保护范围内的故障或不正常运行状态的反应能力，对于保护范围内故障，不论短路点的位置在哪里，短路类型如何，运行方式怎样变化，保护均应灵敏正确地反应。

2.4 可靠性

就是在保护范围以内发生属于它应该动作的故障时，不应该由于它本身的缺陷而拒绝动作;而在其它任何不属于它动作的情况下，不应该误动作。

3 电力继电保护故障诊断技术

在当前的技术条件下，除差动保护和纵联保护外，基本上所有的继电保护装置，都只能对安装位置的电气量进行保护。电力继电保护故障信息的分析，能够方便电力工作人员在继电保护故障发生后，及时了解故障信息和保护装置的动作状态。对于同一种设备而言，各相运行情况基本是一致的，若其中一项试验结果与其它两相存在明显的差异，则表明其中可能存在故障或者缺陷。不仅如此，电力继电保护故障检测系统在发现故障后，会发出相应的警报信号，通知电力工作人员对故障进行消除。

自上世纪 90 年代以来，微机保护技术的发展，使得许多新的继电保护的原理和方案得以涌现，这些原理和方法对于微机保护设备的硬件提出了更高的要求。在主设备保护中，对于发电机的失磁保护、变压器组保护、微机线路保护装置等，也相继通过了鉴定，继电保护的作用仅仅限于对故障元件的切除以及故障影响范围的缩小，造成这种问题的原因，主要是由于缺乏有效的数据通信手段。

在当前的电力继电保护系统中，一项必须具备的功能，就是对大型电力设备的损毁和电力系统的瘫痪进行规避，避免大面积停电给电力用户带来的不便，给企业带来的损失。电力设备在运行过程中，不可能完全按照规定的参数运行。因此，继电保护测试结果可以存在一定的偏差，但是如果偏差较大，超出了规程允许的范围，则表明电力继电保护系统中出现了故障和问题，需要仔细进行检查，明确故障的位置、类型和影响范围，及时对其进行处理。

4 电力继电保护故障检修的技术

继电保护故障维修技术在电力系统中，继电保护故障维修处理方法主要包括以下几种。

4.1 替换法

即利用正常的元件替换疑似存在故障的元件，以缩小故障查找范围，这也是针对综合自动化保护装置内部故障进行处理最为常用的方法。

4.2 参照法

通过将正常技术设备与非正常技术设备运行参数的对照，可以从不同的方向，找出设备的故障点，一般用于对接线故障以及定值校验故障等的查找。例如，当继电保护定值检验时，若发现其中一个继电器的测试值与其整体校定值存在较大的差异，并不能轻易判定继电器存在问题，而应该使用相同的表计，对其他相同回路的同类继电器进行定值比较。

4.3 短接法

将电路回路的某一段或者某一部分，使用短接线进行短接，以此对故障范围进行判定。若故障不在短接线范围内，则可以继续采用同样的方法进行排查，不断缩小排查范围，判断故障的位置。这种方法主要是针对电流回路开关、继电器切换不动作等问题，能够对转换开关接点的可靠性进行判断。

4.4 逐项拆除法

将并联在一起的二次回路按照相应的顺序解开，之后同样按照线路顺序依次接回，在这个过程中，一旦出现故障，则表明故障处于相应的支路，在该回路中应用同样的方法，可以逐步找出电路故障点。以直流接线故障为例，可以首先采用拉路法，从负荷的重要性出发，分别断开直流负荷回路，切断的时间应该控制在 3s 以内，若切除某一回路后，故障消失，则表明故障在该回路之内，然后进一步应用拉路法，对故障点进行确认。

5 结束语

电力继电保护是电力系统与用电客户直接相连，它的安全可靠运行直接关系到电企业的经济效益和社会效益。我们应重视电力继电保护的管理，应在实践中总结经验，要做好各方面的管理工作，做到勤检测、勤维护、勤测量，及时发现问题和处理问题，并积极应用新技术、新设备，提高线路供电可靠性，保证配电网的安全、稳定、可靠的运行，从而更好地满足社会经济发展的需要。