继电保护二次回路隐患分析及预防措施

2022-12-18国网江苏省电力有限公司东海县供电分公司

电力设备管理 2022年20期

国网江苏省电力有限公司东海县供电分公司苏雄

在电力系统出现故障的情况下，继电保护装置可以有选择地将故障部件及时从电力系统中切除，避免了对设备的持续损坏，从而保障了其他非故障部件的快速恢复，进而保障了电网的安全和稳定。但是，由于采取的防范措施不当，使二次回路出现了很多安全隐患，对电网的安全运行造成了较大的影响。

1 二次回路的主要分类

二次回路包括电流和电压测量环路、保护二次回路、开关控制信号环路、操作电源环路、断路器和隔离开关。二次回路是由二次装置互相连接而组成，用于对电网进行监控、控制、调节和保护的二次回路。

2 二次回路隐患的不良影响

继电保护二次回路中的隐患，可对电力设备及电网的安全运行产生较大负面影响。如果二次回路出现短路的话，则会导致继电保护装置的正常运行受到严重的影响，进而导致整体的信号接收和正常状态有非常大的差别，最终导致整体的保护装置无法有效进行。其次，由于中性点电压的改变，使相位的电压降低或上升，从而引起电压的异常变化。正常情况下，如果电压升高，线路出现正向故障，电压会出现偏差，那么继电器也能够稳定正常的工作[1]。但如果出现反向故障，造成整定值和电压值出现偏差，就会引进接地距离继电器的误判，从而引起误操作。如果相位电压降低，线路出现正向故障，则接地点之间的电阻就会出现异常。同时，无论是降低或提高相电压，都会使相位发生变化，通常三相电压均衡时难以察觉，从而影响到电源的正常工作。

3 继电保护二次回路运行中的缺陷

3.1 CT回路运行缺陷

在继电保护CT回路中，存在CT回路断路、输出电流较大的故障。首先，CT电路的开路故障会使电路断路处产生高压，严重危害电气设备安全。其主要原因有CT设备的质量或CT端子排的质量不合格，以及人工操作不当等。

3.2 PT回路运行缺陷

继电保护PT回路的操作故障主要是PT回路中断线而导致的故障。PT电路发生断线时，有可能使继电器的某些功能失效，从而使发电机的励磁调节器从自动调整改为人工调整。此外，由于继电保护的PT回路结构复杂，对PT操作中的故障检测和处理较为不利。

3.3 直流回路运行缺陷

一是当直流电源短路时，会导致空气开关跳闸或直流保险丝熔断。二是由于DC电路不接地，如果有一个或以上的接地点，就会引起保护误动和拒动、电源正负极短路、熔断、断路器误动、拒动等故障。三是信号回路的失效，其原因是信号回路或装置指示灯受损，一旦发现，必须替换和维修。

3.4 原理性运行缺陷

二次循环失效是由设备自身的原因引起的，如330kV HY线A相发生故障，两端的继电保护动作将A相跳离，并顺利地合上，同时HP1线HP侧的微机保护ZIAG动作跳闸，此时的保护操作是逆向故障，HP2线相同的保护失效。这主要是由于A相中没有足够的数字滤波器和相应的算法[2]。

3.5 计算错误

目前，较多继电器二次回路存在安全隐患，主要原因是在设计时资料、图纸无法达到实际使用要求，线路长度与自适应配合计算误差、工程实际运行不符合等原因，导致二次回路计算误差，进而引起二次回路隐患。

3.6 元件老化损坏

由于电气元件的老化，会对有关装置的性能产生一定的影响，使其耐压水平降低，产生热量增加，从而导致二次回路故障失效。电力元件的故障，如线路回路的损耗会引起漏电，对二次回路的稳定造成很大的影响，该问题亟须解决。

3.7 电流互感器问题

在处理变压器问题时，首先要把重点放在回路开路上，然后才能找到问题的原因。若故障原因是变压器的品质问题，应立即停止继电器的次级电路，及时有效地处理故障。如果是因为终端排的质量问题，必须保证在负载端没有电流，最后把不合格的终端排给换下来。

3.8 电压互感器问题

对线路中的熔断器进行检测时，有关技术人员要全面分析运行状况，特别是对各个回路的项口，特别是开关跳闸项口进行检测，以全面掌握线路上的电压互感器工作状况。在对电压互感器二次熔丝结构进行分析、检测时，应对接触状况进行合理的控制，并着重解决二次熔断器底座座卡弹性不足的问题。

以上问题往往会造成变压器的触头故障，技术人员应对变压器的辅助接电进行全面的分析，同时采取临时措施，调整辅助接点的位置，使之达到规范要求。除了对电压互感器二次线路电压进行检测外，还要对异常电压进行有效的处理，以确保最佳的检验效果。

3.9 电缆质量问题

二次保护装置在使用过程中，常出现保护误动、线路断线等故障，其主要原因是产品的质量问题。电缆是继电保护中的重要组成部分，必须对其进行及时的处理，并结合实际情况，对其进行综合分析，选用合格的产品，从而保证母线的稳定性和安全性。要保证二次环网的安全、高效，必须从根本上提高线路和电缆质量。另外，在电网运行过程中出现故障时，相关部门要及时调整接触点，确保电网正常运转。

4 电压二次回路的反供电隐患及解决措施

电压二次回路的反供电通常是在运行和测试中出现的，因为某些原因会导致电压互感器出现二次反充电，从而导致事故发生。所以，在运行期间，要对电压进行正确的检查，避免出现反供电，然后把检验二次电压的正确步骤纳入标准化的作业单中。在此期间，同时执行反措要求增加“电压切换同时动作”信号，当出现“电压切换同时动作”信号时，应引起高度重视。

4.1 错误改变电压、电流二次回路可能造成运行中保护误动作

不适当的电压、电流二次回路会造成安全隐患，特别是3/2接线模式的电流回路，如果不小心拆卸或短接，容易造成操作设备的错误动作，而且很难被发现。因此，在拆装或缩短电流回路前，应先了解回路，再根据线路走向，再用电钳表来判断电流回路的变动。在二次回路的关键危险位置，设置警告标识及回路走向图。

4.2 错误测量保护屏内电流、电压回路的绝缘会留下隐患

一般的屏内电流、电压回路都装有一个抗干扰电压敏感的电容器，其额定电压一般为500V，如果使用500V以上的摇动计进行测量，会造成电压击穿抗干扰电容，但电容器不会马上被击穿，从而造成双点接地的安全性。所以，不建议采用500V以上的绝缘摇动计来探测保护屏内的电流及电压回路的绝缘。

4.3 电压、电流互感器零序二次回路误短接的隐患

变压器零序二次电路的正确性，不能用判断无压力或有压力，因为在正常情况下，开关三相也是没有压力的，因此难以判断它有没有短路。二次循环在投入使用前应认真地检查，在投入生产时，零序电压的测量不能完全为0，如果所有的零序电压都为0，应检查电路是否有短路。定期进行常规的测量，当出现故障时，重点是零序电压波形的正确性，从而判断零序二次回路是否正确。

4.4 交直流混接给继电保护工作电源带来隐患

导致交流和直流混接的原因较多，如二次电缆增多，使电缆对地电容电流增加，电容电流通过直接接地对直流系统的干扰；辅助接点布置不当，导致交流电弧进入直流系统；或通过接地网络的系统故障电流对电缆造成的交流干扰；在变电所中，由于不正确地与直流系统连接，使交流电源进入直流电源，会间接地或直接地影响到继电保护的正常工作，从而导致TQ继电器的误动作。预防措施：尽可能缩短电缆长度，增加直流输电线路的绝缘，同时做好与交流电源绝缘，加强直流和交流电源混接监测。

5 变电站各电压层等级的操作电源和保护直流电源分配不合理

一是二次回路存在潜在的寄生回路隐患。大部分的寄生回路中，都会造成两段直流电源同时失电而导致保护的拒动，进而导致出现保护误动作。同时，电流、电压二次回路也会出现寄生回路，导致回路接地、分流、采样异常等问题。电压寄生回路可能导致电压不正常，存在着保护采样失真的隐患。所以，在投产验收过程中，应注意对寄生回路的检查。二是220kV变电站各级的保护直流母线选择不当，会导致多级保护拒绝动作，导致大规模断电。220kV变电所的各个电压级别保护（220kV、110kV、10kV）都要有保护拒动的方案。220kV、110kV、10kV保护采用了不同的母线，为了提高保护的可靠性，避免过多的保护动作，从而提高了保护的适应性。三是直流回路的极差隐患。当前，直流回路的极差是靠计算来确定的，还没有进行过实际测试，其可靠性主要取决于计算精度和空气开关产品的品质。为此，必须使用极差测试仪来检测各个阶段的空开的动作配合，以保证直流回路极差的精确度。

6 继电保护二次回路运行缺陷的处理措施

6.1 CT回路运行缺陷的处理

在对CT线路运行中发生的各种故障进行处理时，必须坚持“安全第一”的原则，严格落实安全管理制度，确保设备及人员的生命安全。如当工作人员在CT线路运行过程中发生故障时，要在绝缘衬里工作，以保证不会失去接线位置等。尤其是在CT回路开路的情况下，应先关闭CT源端的CT端子盒，再对回路进行电流检测，确认无电流，电源侧电流，断开CT，再将断开的CT接口接上，再回到CT终端，将断开的CT线路拔出来，直到CT恢复原状。

为了解决CT输出电流过大的问题，采用三相电流平衡法对CT回路进行分段检测，即封闭CT回路，然后进行三相平衡，如果三相电流平衡，则表明从端子箱、保护屏、串行回路等方面存在问题，在进行缺陷处理时，可以进一步减小范围，直至找到问题根源；如果测量结果不均匀，则表示CT的输出有问题，需要切断电源[3]。

6.2 PT回路运行缺陷的处理

PT回路运行中的故障应首先查明PT回路是否存在故障，并按下列顺序逐个进行：检查PT二次保险丝的接触表面是否良好；对PT二次刀片副接触点进行了检测。若以上三项都符合要求，则应检查PT二次导线的电压是否正常，若有异常，应先开启PT刀闸，并对PT一次保险丝进行检测；若电压显示正常，则表示有断线、接触不良等问题，应按设计要求逐一进行检验。所以，在这种情况下，要采取预防措施，既要防止人为的意外，又要加强防范，严格按照作业规范进行，避免人为的误拆；同时，检修人员要加强对PT线路的保养与管理，定期对PT线路进行预防性保养，及时发现相应的质量问题，排除各类运行中出现的各类故障。

6.3 直流回路运行缺陷的处理

对直流供电的短路故障和信号环路的直流线路故障的处理，一般来说较为简单，只需更换故障的设备或零件，而对直流系统接地的查找和处理较为复杂，由于直流系统的接地故障不会影响到设备的正常工作，因此工作人员关注度较低。在进行查找的过程中，采用拉路法较为有效，采用拉路法的过程中应确保断电时间不超过3s，并严格遵守操作规程。