电力系统中电气二次回路常见故障及防范分析

2021-12-03郑广森

通信电源技术 2021年10期

郑广森

（国网安徽省电力有限公司合肥供电公司，安徽合肥 230000）

0 引言

随着居民生活水平的不断提高，用电的需求以及对供电质量的要求越来越高，因此电力系统运行的稳定性和高效性得到重视。由于电力系统中电气二次回路经常出现故障，会对整个电力系统的稳定运行造成一定影响，妨碍电力系统的高效供电。为了快速排除电气二次回路故障，需要分析和总结故障类型，并在此基础上积极采取防范措施。

1 电气二次回路概述

二次设备通过相互连接对一次设备进行检测、保护以及调控的电气回路即为电气二次回路，其能够为电力系统的发电过程提供安全保障，维持关联设备的稳定运行，从而为住宅用户提供高质量的供电服务。由于电气二次回路能够直接决定电力的传输效率和传递质量，属于电力系统的重要组成基础，因此需要维护人员提高检查力度，充分了解其结构组成和工作原理，完成电气参数的有效分类，以保证当出现电路故障时，能够采取针对性的应对措施，确保电力系统的正常运行，提高故障的解决效率。为了保证电气二次回路便于安装、使用与检修，需要将回路中的所有设备连线进行标号处理，标号通常采用数字与文字的组合形式完成标注，用以表明回路的实际用途与工作性质。在标号时需要注意用3或3以下的数字表明回路的相别，必要时可在数字标号前添加文字注释，表明回路的主要特征。同时电气设备的电阻和电容等元件间隔线段要保持标号的差异性，帮助维护人员进行元件类型的区分，便于检修工作的有效开展。

2 电力系统电气二次回路的常见故障

2.1 二次短路

二次短路是电压互感器常见的故障问题，具体表现为电路中的阻抗处于无限大状态，二次电压值为零，磁势也不会产生任何变化，导致一次电压此时全部作用在激磁上，使铁心严重饱和，正弦交变磁通转变为梯形波段，此绕组的感应电流提高，引发铁损发热，当设备长时间处在高负荷运转状态时，便会破坏绕组的绝缘性能，烧断熔丝，破坏回路中的熔断器，产生跳闸现象。如果情况严重，甚至会直接损坏保护装置，使其发生误动操作，进而烧毁电压互感器。二次短路故障产生的原因众多，如回路中联结电缆短路、内部存在金属缺陷以及户外端子箱受潮严重导致端子连接处出现锈蚀等。因此想要进一步确定故障产生的原因，从源头上完成安全隐患的排查较为困难，需要工作人员提前做好设备的检查和保养，保证使用环境的干燥、恒温，才能消除二次短路故障产生的可能性。

2.2 二次侧开路

二次侧开路是发生在电流互感器中的一种回路故障，其具体表现包括以下几点。（1）电流互感器发出“嘟嘟”的异响，本体发热状况严重并伴有刺激性气体的产生。（2）在开路故障点出现火花放电声，呈现冒烟和烧焦等现象，并且故障点的电压大幅度升高。（3）由负序和零序电流启动的继电保护装置会频繁产生误动行为，有时还会产生跳闸状况，部分继电保护设备在特殊条件下会出现自动闭锁的情况，属于二次回路断线闭锁功能的一种。（4）功率表、三相表以及电流计量表指示不正常。（5）相关检测系统的数据显示不符合实际标准。

产生二次侧开路的原因可分为以下几方面。（1）交流电路回路的接线端子在结构或质量上存在缺陷，导致运行时螺杆与螺孔的接触不良。（2）电流回路中的电子连接片胶木头过长，造成旋转端子金属片难以有效压在连接金属片上，反而误压在胶木头上，引发二次侧开路故障。（3）检修工作不够严谨，没有保证继电器内部的触头连接完好，或是在设备调节试验后没有及时完成二次接线工作，导致电流无法有效传递。（4）二次线端子触头不够紧实，当回路中传输的电流过大时，造成氧化过热现象，烧断回路电线，形成开路[1]。

2.3 继电保护故障

继电保护故障的表现类型与形成原因十分复杂，具体原因可分为以下几点。（1）定值问题，电力系统的元件参数标称值与实际值存在偏差，影响定值的准确推算，其产生原因主要是受环境因素的影响，大多是由于元器组件在长时间使用过程中出现老化和锈蚀的状况，导致组件功能无法正常使用，从而造成定值自动漂移，产生继电保护故障。（2）三极管的检修不到位，出现漏电现象，过高的电流会导致保护出口发出错误的运行信号，影响装置的正常使用。（3）回路绝缘受到破坏，表现为电路接地引起开关跳闸，造成绝缘击穿，通常是由于带电导体的静电作用，使灰尘被吸附到接线焊点四周，并在潮湿的环境下产生导电通道，引发停机事故。（4）人员操作不规范，在设备尚未完全停止运行时进行带电拔插件操作，使保护装置的逻辑处理出现混乱，造成保护装置出现误动和拒动等故障状况。（5）抗干扰性差，由于电力系统的运行环境较为复杂，容易受人员操作、冲击负荷以及直流回路接地等因素干扰，从而影响集成电路、晶体管与微机等装置性能的有效使用。如果在保护屏附近有人使用对讲机进行交流，则很容易引发逻辑元件的误动作，甚至出现跳闸状况，因此需要设计人员提高继电保护装置的抗干扰性能，才能切实解决此类问题。（6）直熔丝配置问题，直熔丝的作用在于保证回路短路时熔丝的选择性，一旦出现配置混乱的状况，便会引发回路电流过载，产生熔丝越级熔断的现象和继电保护故障。

3 电力系统二次回路常见故障的防范措施

3.1 加强设备检测

互感器是配电网设备中非常重要的部分，被使用于电力监控和电力保护，作用是转化电压和电流，主要被分为电流互感器和电压互感器两种。

3.1.1 电压互感器

电压互感器在行业内也被称为仪器变压器，不仅可以在固定的容量下长期运行，而且在电压值不低于10%的状态下也可以充当降压器使用，实现正常运行。因为其具有不可替代的作用，工作人员在实际维护中要加强对这项设备的重视，做到事事留心，即便是表面细小的裂纹也不能放过，积极查明原因，做好及时维护。此外，电力施工人员在处理二次回路的故障时需要明确故障发生的位置，将实际状况报告给调度人员。当互感器发生明显的异常时，需要在完成载荷的安全转移后再进行停电。如果电力系统中装置发生了误动，施工人员则需要在第一时间确认交流回路中零线是否处于切断状态[2]。

3.1.2 电流互感器

电流互感器是可以将大电流转换为小电流的设备，在检查该设备运行状态时除了检查设备有无异味和噪声之外，还要检查设备的接头温度是否处于适中状态，最后再确认其电流表的指示值是否超过了最大值，接地保护的措施是否正确实施。在日复一日维护互感器的工作中，电力人员必须严格要求自己，按照正确的工作流程开展检查维护工作。另外，工作人员还需要养成定期清洁设备的好习惯，避免因不明物质腐蚀设备的外壳，减少互感器的使用寿命，妨碍其正常工作[3]。

3.1.3 断路器

如今还有部分电力系统采用的是传统继电设备断路器来进行二次回路的监测，其运行原理是应用串联保护节点，落实继电保护的系统。当二次回路中发生断线故障时，该装置通过发出信号来提醒电力人员。但由于其只能够做到监控而无法进行补救，导致保护作用十分有限。因此，检修人员需要对断路器进行改进确保其完成二次操作，并在此基础上扩大监测的范围，提高感应的敏感程度。对断路器进行技术上的更新能够不断优化其操作功能，在确保其原本性能的前提下，只需要将辅助节点增添至线路中的两个常闭节点之间，就能够使其保持在线状态。为了更好地避免二次回路中故障的发生，对断路器进行检修和改进是必不可少的工作。

3.2 提高检修技术

加强二次回路的检修工作可以从以下3方面入手。（1）积极引进先进的检修技术，充分挖掘二次回路中存在的故障隐患，提高检修的工作效率，同时优秀的技术支持还能够分担检修人员繁重的压力。（2）更新检修的手段，采取较为先进的智能巡检技术，弥补人工巡检不够细致的问题，对于再小的故障隐患都能够发现。其主要运用的是先进的信息技术手段结合运算能力对整个电网中的输变电线路进行建模，再充分利用三维空间的定位技术，将其运行中涉及到的设备进行可视化，同时利用大数据的联通将巡查机器人和电厂中的各项识别技术以及无线通信结合起来，构建巡查网络。（3）依据不同的情况制定针对性的检修方案。在继电保护中实施二次回路的检测工作时，需要关注设备的运行、故障警告、保护动作以及SV运行状态等信息。此类信息应当全面且真实，在采集与监测此类信息时最好利用网络报文的装置对其进行记录分析。但由于该装置涵盖的信息量较多，要想获得更好的工作效果，则需要对其进行过滤筛选，确保数据信息的真实有效。倘若接收装置没有在规定的时间之内接收到有效信息，系统就会发出预警信号。此外，在进行回路信息采集的过程中应当充分考虑回路接口，使其特殊性得到关注，进而更好地完成检测工作[4]。

3.3 做好后勤工作

3.3.1 人员

在招聘人员时，需要注意其专业性与综合素质，必须要求具备相关工作的专业资格，能够顺利解决二次回路运行时的突发问题。还需要具备积极进取的精神，能够跟随时代发展的步伐，不断学习新的故障处理技术，提高自身的工作水平。更需要具备强烈的责任心，能够切实认真地完成自己的任务，履行自身职责，注重集体荣誉感。此外，由于电气系统中二次线路的故障防范和施工者操作规范性具有一定关系，因此要求操作人员必须严格遵守电气安全规范，保持安全防范意识。

3.3.2 设备

二次回路中的设备使用时间过长必然会出现各种各样的故障，倘若不能够及时解决设备问题，则通常会影响其正常运转。因此相关工作人员要主动做好设备的检修工作，对于需要修理的设备要及时报修，不能自行判断隐瞒检测结果。从购买设备开始，应当选择质量好且性价比高的设备，此类设备的使用寿命较长比较可靠，同时还需要尝试新型设备，积极运用新科技构造的设备，提高整体设备水平[5]。

3.4 落实智能监控

电气二次回路需要得到实时的监控才能够确保其运行顺畅，因此需要利用智能监控系统对其运行状态与运行设备实施全方位监控，逐一排查安全隐患，并发出预警，充分降低出现风险的概率。智能监控系统能够在数据一体化的帮助下预判渐变性的故障，当该故障发生恶化且判断其趋势即将到达故障上限时，系统则会自动报警，并将该故障的位置显示出来，向工作人员提供详细的资料，帮助其分析故障的根本原因。除了检测设备故障之外，该系统还可以监控二次回路的运行流程，对其工作的时间和负荷发生的变化等各种工况进行监测，提前判断运行异常的状况并提醒工作人员进行适当调整。该技术完美利用了人工智能的相关技术，结合大数据的优势，让电力系统的智能化向前迈进了一大步，大幅提升整个电网的工作质量。其具体的工作流程是利用智能监测的技术识别设备和二次回路异常运行的情况并自主分析原因，向工作人员提供相应的数据参数，帮助进行防范和排除工作，之后找到彻底优化设备性能的方法，进而保障电网中电力调控系统和设备能够平稳且安全地长期运行。