前言

電力繼電保護(hù)裝置的檢測與維修，是非常復(fù)雜的專業(yè)工作，尤其是診斷技術(shù)，是整個(gè)工作中最為繁瑣的。因此，受到了相關(guān)技術(shù)人員的重視和研究，以此來保障電力網(wǎng)絡(luò)的安全順暢穩(wěn)定的運(yùn)行。

1 電力繼電保護(hù)的基本原理

電力繼電保護(hù)裝置的主要核心功能是可以正確的區(qū)分被保護(hù)的電器元件所處于的狀態(tài)(電器元件工作中通常存在的運(yùn)行狀態(tài)要么是正常狀態(tài)，要么是發(fā)生了故障不能工作的狀態(tài))。電力繼電保護(hù)裝置要實(shí)現(xiàn)區(qū)分電器元件是否處于正常狀態(tài)的功能，其重要的核心問題在于可以根據(jù)電力系統(tǒng)在運(yùn)行中發(fā)生故障之后相應(yīng)的電氣物理量變化的方向與特征不同來判別該電器元件所處于的狀態(tài)是否正常。

通常情況下，電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障不能正常工作后，電器元件的工作頻率相應(yīng)的電氣量會(huì)發(fā)生以下的一些變化。

1.1 電器元件中通過的電流流量突然劇烈的增大

一般當(dāng)電路中出現(xiàn)短路時(shí)電器元件的故障點(diǎn)與電源之間將會(huì)產(chǎn)生巨大的電流負(fù)荷，此時(shí)在傳傳輸電流的線路上將可能出現(xiàn)負(fù)荷電流瞬間大大超過電線額定的負(fù)荷最大電流。

1.2 電器元件線路兩邊的電壓驟然降低

通常情況下，當(dāng)線路上出現(xiàn)線相間的短路以及接地短路等這些類似故障的時(shí)候，電器系統(tǒng)運(yùn)行空間內(nèi)各點(diǎn)的相間電壓或相電壓值都會(huì)出現(xiàn)明顯的下降，并且距離短路點(diǎn)的位置越近，產(chǎn)生的電壓就越低，也就能檢測該位置的故障。

1.3 線路電流與電壓之間的相位角可能會(huì)發(fā)生較大的改變

在線路正常運(yùn)行的條件下電流與電壓間的相位角是負(fù)荷的功率因數(shù)角(一般情況下大約為20°)。但是，一旦出現(xiàn)三相短路的情況，電流與電壓之間的相位角就是由電路中的阻抗角來決定了。根據(jù)短路的情況不同，相位角一般在60°~85°之間變動(dòng)。相應(yīng)的，在保護(hù)反方向三相線路出現(xiàn)短路的時(shí)候，電流與電壓之間的相位角就轉(zhuǎn)變?yōu)?80°+(60°~85°)的幅度變化了，相差正好180°。

1.4 線路一旦發(fā)生了故障，線路的測量阻抗也會(huì)發(fā)生巨大的變化

測量阻抗是指測量點(diǎn)(保護(hù)安裝處)的電壓數(shù)值與線路中的電流值之。一般在正常運(yùn)行的情況下，測量阻抗為負(fù)荷阻抗。相反，在發(fā)生金屬性短路的情況下，測量阻抗就將轉(zhuǎn)變?yōu)榫€路阻抗。因此，在發(fā)生故障后測量阻抗會(huì)出現(xiàn)顯著的減小，對(duì)應(yīng)的阻抗角明顯增大，也有利于判別故障的發(fā)生情況。

利用線路中發(fā)生短路時(shí)的電氣量變化，可以準(zhǔn)確的判別線路中故障的情況，也就可以構(gòu)成各種原理的繼電保護(hù)裝置。

2 繼電保護(hù)裝置必須滿足的四個(gè)基本要求

2.1 選擇性

當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，繼電保護(hù)裝置只將故障設(shè)備切除，使停電范圍盡量縮小，保證無故障部分繼續(xù)運(yùn)行。

2.2 速動(dòng)性

電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，要求能快速切除故障以提高電力系統(tǒng)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性;減少用戶在電壓降低的異常情況下的運(yùn)行時(shí)間，使電動(dòng)機(jī)不致因電壓降低時(shí)間過長而處于停止轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)，并利于電壓恢復(fù)時(shí)電動(dòng)機(jī)的自起動(dòng)，以加速恢復(fù)正常運(yùn)行的進(jìn)程;此外，還可避免擴(kuò)大事故，減輕故障元件的損壞程度。

2.3 靈敏性

是指保護(hù)對(duì)其保護(hù)范圍內(nèi)的故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)的反應(yīng)能力，對(duì)于保護(hù)范圍內(nèi)故障，不論短路點(diǎn)的位置在哪里，短路類型如何，運(yùn)行方式怎樣變化，保護(hù)均應(yīng)靈敏正確地反應(yīng)。

2.4 可靠性

就是在保護(hù)范圍以內(nèi)發(fā)生屬于它應(yīng)該動(dòng)作的故障時(shí)，不應(yīng)該由于它本身的缺陷而拒絕動(dòng)作;而在其它任何不屬于它動(dòng)作的情況下，不應(yīng)該誤動(dòng)作。

3 電力繼電保護(hù)故障診斷技術(shù)

在當(dāng)前的技術(shù)條件下，除差動(dòng)保護(hù)和縱聯(lián)保護(hù)外，基本上所有的繼電保護(hù)裝置，都只能對(duì)安裝位置的電氣量進(jìn)行保護(hù)。電力繼電保護(hù)故障信息的分析，能夠方便電力工作人員在繼電保護(hù)故障發(fā)生后，及時(shí)了解故障信息和保護(hù)裝置的動(dòng)作狀態(tài)。對(duì)于同一種設(shè)備而言，各相運(yùn)行情況基本是一致的，若其中一項(xiàng)試驗(yàn)結(jié)果與其它兩相存在明顯的差異，則表明其中可能存在故障或者缺陷。不僅如此，電力繼電保護(hù)故障檢測系統(tǒng)在發(fā)現(xiàn)故障后，會(huì)發(fā)出相應(yīng)的警報(bào)信號(hào)，通知電力工作人員對(duì)故障進(jìn)行消除。

自上世紀(jì) 90 年代以來，微機(jī)保護(hù)技術(shù)的發(fā)展，使得許多新的繼電保護(hù)的原理和方案得以涌現(xiàn)，這些原理和方法對(duì)于微機(jī)保護(hù)設(shè)備的硬件提出了更高的要求。在主設(shè)備保護(hù)中，對(duì)于發(fā)電機(jī)的失磁保護(hù)、變壓器組保護(hù)、微機(jī)線路保護(hù)裝置等，也相繼通過了鑒定，繼電保護(hù)的作用僅僅限于對(duì)故障元件的切除以及故障影響范圍的縮小，造成這種問題的原因，主要是由于缺乏有效的數(shù)據(jù)通信手段。

在當(dāng)前的電力繼電保護(hù)系統(tǒng)中，一項(xiàng)必須具備的功能，就是對(duì)大型電力設(shè)備的損毀和電力系統(tǒng)的癱瘓進(jìn)行規(guī)避，避免大面積停電給電力用戶帶來的不便，給企業(yè)帶來的損失。電力設(shè)備在運(yùn)行過程中，不可能完全按照規(guī)定的參數(shù)運(yùn)行。因此，繼電保護(hù)測試結(jié)果可以存在一定的偏差，但是如果偏差較大，超出了規(guī)程允許的范圍，則表明電力繼電保護(hù)系統(tǒng)中出現(xiàn)了故障和問題，需要仔細(xì)進(jìn)行檢查，明確故障的位置、類型和影響范圍，及時(shí)對(duì)其進(jìn)行處理。

4 電力繼電保護(hù)故障檢修的技術(shù)

繼電保護(hù)故障維修技術(shù)在電力系統(tǒng)中，繼電保護(hù)故障維修處理方法主要包括以下幾種。

4.1 替換法

即利用正常的元件替換疑似存在故障的元件，以縮小故障查找范圍，這也是針對(duì)綜合自動(dòng)化保護(hù)裝置內(nèi)部故障進(jìn)行處理最為常用的方法。

4.2 參照法

通過將正常技術(shù)設(shè)備與非正常技術(shù)設(shè)備運(yùn)行參數(shù)的對(duì)照，可以從不同的方向，找出設(shè)備的故障點(diǎn)，一般用于對(duì)接線故障以及定值校驗(yàn)故障等的查找。例如，當(dāng)繼電保護(hù)定值檢驗(yàn)時(shí)，若發(fā)現(xiàn)其中一個(gè)繼電器的測試值與其整體校定值存在較大的差異，并不能輕易判定繼電器存在問題，而應(yīng)該使用相同的表計(jì)，對(duì)其他相同回路的同類繼電器進(jìn)行定值比較。

4.3 短接法

將電路回路的某一段或者某一部分，使用短接線進(jìn)行短接，以此對(duì)故障范圍進(jìn)行判定。若故障不在短接線范圍內(nèi)，則可以繼續(xù)采用同樣的方法進(jìn)行排查，不斷縮小排查范圍，判斷故障的位置。這種方法主要是針對(duì)電流回路開關(guān)、繼電器切換不動(dòng)作等問題，能夠?qū)D(zhuǎn)換開關(guān)接點(diǎn)的可靠性進(jìn)行判斷。

4.4 逐項(xiàng)拆除法

將并聯(lián)在一起的二次回路按照相應(yīng)的順序解開，之后同樣按照線路順序依次接回，在這個(gè)過程中，一旦出現(xiàn)故障，則表明故障處于相應(yīng)的支路，在該回路中應(yīng)用同樣的方法，可以逐步找出電路故障點(diǎn)。以直流接線故障為例，可以首先采用拉路法，從負(fù)荷的重要性出發(fā)，分別斷開直流負(fù)荷回路，切斷的時(shí)間應(yīng)該控制在 3s 以內(nèi)，若切除某一回路后，故障消失，則表明故障在該回路之內(nèi)，然后進(jìn)一步應(yīng)用拉路法，對(duì)故障點(diǎn)進(jìn)行確認(rèn)。

5 結(jié)束語

電力繼電保護(hù)是電力系統(tǒng)與用電客戶直接相連，它的安全可靠運(yùn)行直接關(guān)系到電企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。我們應(yīng)重視電力繼電保護(hù)的管理，應(yīng)在實(shí)踐中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，要做好各方面的管理工作，做到勤檢測、勤維護(hù)、勤測量，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題和處理問題，并積極應(yīng)用新技術(shù)、新設(shè)備，提高線路供電可靠性，保證配電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定、可靠的運(yùn)行，從而更好地滿足社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。