继电保护典型故障分析.docx

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继电保护典型故障分析

继电保护典型故障分析

继电保护装置是电力系统密不可分的一部分，是保障电力设备安全和防止、限制电力系统大面积停电的最基本、最重要、最有效的技术手段。

实践证明，继电保护一旦发生不正确动作，往往会扩大事故，酿成严重后果。

一、继电保护事故的类型：

1．定值的问题

1）整定计算的错误

由于电力系统的参数或元器件的参数的标称值与实际值有出入，有时两者的差别比较大，则以标称值算出的定值较不准确。

2）设备整定的错误

人为的误整定有看错数据值、看错位置等现象发生过。

其原因主要是工作不仔细，检查手段落后等，才会造成事故的发生。

因此，在现场继电保护的整定必须认真操作、仔细核对，把好通电校验定值关，才能避免错误的出现。

3）定值的自动漂移

引起继电保护定值自动漂移的主要原因有几方面：

①受温度的影响；②受电源的影响；③元器件老化的影响；④元件损坏的影响。

2．装置元器件的损坏

1）三极管击穿导致保护出口动作

2）三极管漏电流过大导致误发信号

3．回路绝缘的损坏

1）回路中接地易引起开关跳闸

2）绝缘击穿造成的跳闸

如：

一套运行的发电机保护，在机箱后部跳闸插件板的背板接线相距很近，在跳闸触点出线处相距只有2mm，由于带电导体的静电作用，将灰尘吸到了接线焊点的周围，因天气潮湿两焊点之间形成导电通道，绝缘击穿，造成发电机跳闸停机事故。

3）不易检查的接地点

在二次回路中，光字牌的灯座接地比较常见，但此处的接地点不容易被发现。

4．接线错误

1）接线错误导致保护拒动

2）接线错误导致保护误动

5．抗干扰性能差

运行经验证明晶体管保护、集成电路保护以及微机保护的抗干扰性能与电磁型、整流型的保护相比较差。

集成电路保护的抗干扰问题最为突出，用对讲机在保护屏附近使用，可能导致一些逻辑元件误动作，甚至使出口元件动作跳闸。

在电力系统运行中，如操作干扰、冲击负荷干扰、变压器励磁涌流干扰、直流回路接地干扰、系统和设备故障干扰等非常普遍，解决这些问题必须采取抗干扰措施。

6．误碰与误操作的问题

1）带电拔插件导致的保护出口动作

保护装置在运行中出现问题时，若继电保护人员带电拔插件，容易使保护装置的逻辑

造成混乱，造成保护装置出口动作。

2）带电事故处理将电源烧坏

工作人员在电源插件板没有停电的情况下，拔出插件进行更换，容易使电源插件烧坏。

7．工作电源的问题

1）逆变稳压电源

逆变稳压电源存在的问题：

①、波纹系数过高，可能造成逻辑的错误，导致保护误动作。

要求将波纹系数控制在规定的范围以内。

②、输出功率不足。

电源的输出功率不够，会造成输出电压的下降，如果下降幅度过大，导致比较电路基准值的变化，充电电路时间变短等一系列的问题，影响到逻辑配合，甚至逻辑判断功能错误。

③、稳压性能差。

电压过高或过低都会对保护性能有影响。

④、保护问题。

电压降低或是电流过大时，快速退出保护并发出报警，可避免将电源损坏。

但电源保护误动作时有发生，这种误动作后果是严重的，对无人值班的变电站危害更大。

2）电池浮充供电的直流电源

由于充电设备滤波稳压性能较差，所以保护电源很难保证波形的稳定性，即纹波系数严重超标。

3）UPS供电的电源

在分析对保护的影响时应考虑其交流成分、电压稳定能力、带负荷能力等问题。

4）直流熔丝的配置问题

直流系统的熔丝是按照从负荷到电源一级比一级熔断电流大的原则设置的，以保证回路上短路或过载时熔丝的选择性，若熔丝配置混乱，其后果是回路上过流时熔丝越级熔断。

8．TV、TA及二次回路的问题

1）TV二次的问题

①TV二次保险短路故障；②TV二次开路故障。

2）TA二次的问题

①因TA端子松动，使母差保护不平衡电流超标；②TA二次开路造成保护装置死机。

9．保护性能的问题

一是性能方面的问题，即装置的功能存在缺陷；二是特性方面的问题，即装置的特性存在缺陷。

1）保护性能问题的实例

①变压器差动保护躲不过励磁涌流。

②转子接地保护的误动与拒动。

③保护跳闸出口继电器的接点不能断开跳闸电流。

2）保护特性变坏的实例

方向距离保护的特性曲线为偏移特性圆或记忆特性圆，由于制造的原因或是参数的变化或是元件特性的变化，可能出现方向偏移的问题或记忆功能消失的问题。

有的继电保护的动态特性偏离静态特性很远也会导致动作结果的错误。

10．设计的问题

二、事故事例

（一）、事故概述：

1996年7月28日，某水电厂发生直流接地，派人前去处理，仅隔几分钟的时间，中控室光字牌显示“全厂所有发电机、变压器、厂用电保护及操作的直流电源全部消失。

”原因尚未查清，直流接地点未找到，控制屏上电流表计强劲冲顶，值长下令由另一组（Ⅱ）蓄电池向全厂机、变、厂用电的保护和操作供直流电源，由于Ⅱ组蓄电池向机、变馈电的直流支路其熔断器根本没有，因而机、变的保护及操作的直流电源仍不能立即恢复。

随即5号发电机（75MW）出现短路弧光并冒烟，5号发电机、变压器保护及操作回路因无直流电源，发电机及变压器短路器均不能跳闸，短路继续蔓延，由于持续大电流作用，秧及4号主变压器低压线圈热击穿，进而发展成为高低压线圈绝缘击穿短路。

主接线见图。

因为短路故障继续存在，与系统并网的二条220KV线路的对侧有两条线路的零序电流二段C相跳闸，一条为零序电流二段三相跳闸（该线路重合闸停用），此时系统是非全相线路带着该厂短路点在运行。

Ⅰ、Ⅱ回线两侧均由高频闭锁保护动作跳三相（保护另作分析），该厂与系统解列，有功甩空，加上5号机短路故障仍然存在，实际短路故障已经扩大到4号变压器上，健全发电机端电压急剧下降，调速器自动关水门或自动灭磁，因都无直流电源，紧急停机命令都拒绝执行。

危急之中，就地手动切开5号发电机出口断路器，才将短路故障切除。

结果全厂停电，造成5号发电机、4号变压器严重烧毁重大事故。

（二）、故障分析：

5号发电机短路故障，因其保护及操作直流电源消失，保护不能动作，断路器不能跳闸导致事故扩大。

（1）直流一点接地在先，才派人去查找直流接地，接着发生全厂发电机、变压器的保护及操作直流电源消失，由事故演变的过程，从技术上分析，只有直流两点接地或造成直流短路才会引起中控室光字牌（Ⅰ组蓄电池、专用熔断器）显示直流电源消失。

（2）直流系统接线明显不合理、全厂主机、主变压器的保护及操作回路均由同一直流母线馈电。

一是违反了《继电保护及安全自动装置的反事故措施要点》中规定的直流熔断器的配置原则。

二是电力部在1994年以191号文颁布“反措要点”之后，国、网、省三级调度部门大力宣传贯彻“反措要点”之中，可该水电厂就是在这种形势下将机、变保护更新为微机保护是，仍沿用原熔断器配置方案。

说明该厂对部颁“反措要点”的意义认识不足，没有认识到“反措要点”是汇集了多年来设计与运行部门在保障继电保护装置安全运行方面的基本经验，没有认识到“反措要点”是事故教训的总结。

正因为如此，该厂这次事故是重蹈副覆辙的惨重教训。

（三）、措施

1、原有直流系统接线方式及熔断器的配置方式，使全厂发电机、变压器的保护和操作直流电源同时消失，扩大了事故，证明原直流系统接线有致命弱点，必须按“反措要点”修改。

首先是直流母线的接线方式，从运行经验来看，直流母线采用单母线分段方式，直流负荷采用辐射状馈电方式较为合适。

其特点是：

1、接线简单、清晰。

2、各段之间彼此独立，互不影响，可靠性高。

3、查找直流接地方便。

4、分段母线间设有隔离开关，正常断开，当一组蓄电池退出运行时，合上隔离开关，由另一蓄电池供两段母线负荷，行方便。

其次是熔断器的配置方便，千万不能将一个元件（指发电机、变压器、母线、线路）的保护装置及操作的直流电源从同一段直流母线段馈电方式更不允许同一元件的保护装置与操作的直流电源共用同一对熔断器。

对有双重化要求的保护，断路器操作的直流电源也要从不同的母线，不同的熔断器供给直流电源。

2、查找直流接地的注意事项；查找直流接地故障，做到快捷、安全、准确是一件非常不容易的事情。

更重要的是保证安全，不能因为查找直流接地，使运行中的保护直流电源消失，也不能在查找直流接地时投合直流造成运行中的保护装置由于存在寄生回路而误动作跳闸。

因此查找直流接地的注意事项必须严格遵守；

1）、禁止使用灯泡来查找直流接地。

2）、用仪表检查时，所用仪表内阻不应低于2000Ω/V

3）、当直流接地时，禁止在二次回路上工作。

4）、处理时不得造成直流短路或另一点接地。

5）、必须两人同时进行工作。

6）、拉路前必须采取预先拟好的安全措施，防止投、合直流熔断器时引起保护装置误动作。

（四）、经验教训

1、电力部颁发的《继电保护及安全自动装置的反事故措施要点》是汇集了全国各地电力系统多年来在运行中的事故教训，是运行经验的总结。

对我国电力系统继电保护装置安全可靠运行有指导意义，各级继电保护人员必须要掌握它，掌握它，电力系统保障安全稳定运行能够发挥有益的作用，掌握它使电力生产能创造出可观的经济效益，掌握它，能提高继电保护人员的技术水平。

反之，惨重事故还会重演。

这次事故再次告诫我们“反撮要点”不仅要深刻理解，而且要必须执行。

2、查找直流接地的问题。

变电站的直流系统和交流系统、一次设备一样也有接地和短路故障发生，它同样受天气变化的影响，同样受一次系统接地故障产生的过电压的破坏。

它受直接雷击遭遇的绝缘击穿，它还有绝缘自然老化绝缘降低的问题。

总之，变电站的直流系统也是经常有接地和短路故障发生，尤其是那些投运年头长的变电站，在遇到雷雨和长期阴雨季节其故障的频率还会高。

长期以来，寻找直流接地问题，要做到快捷、安全、准确是并非易事，这个问题一直困扰着运行值班人员，甚至一些有经验的继电保护人员也视为畏途。

三、总结：

俗话说：

“工欲善其事，必先利其器”。

要想把查找直流接地故障快捷、准确的找出来，最好配备有精良的检测仪器或装置。

随着设备运行周期的延长，和我厂的发电设备日趋老化，直流接地的情况发生的越来越频繁，我们要加强设备的维护工作，认真做好设备检修，提高检修工艺，加强绝缘监督。

电力系统继电保护典型故障分析

一、继电保护事故的类型

1．定值的问题

1）整定计算的错误

由于电力系统的参数或元器件的参数的标称值与实际值有出入，有时两者的差别比较大，则以标称值算出的定值较不准确。

2）设备整定的错误

人为的误整定有看错数据值、看错位置等现象发生过。

其原因主要是工作不仔细，检查手段落后等，才会造成事故的发生。

因此，在现场继电保护的整定必须认真操作、仔细核对，把好通电校验定值关，才能避免错误的出现。

3）定值的自动漂移

引起继电保护定值自动漂移的主要原因有几方面：

①受温度的影响；②受电源的影响；③元器件老化的影响；④元件损坏的影响。

2．装置元器件的损坏

1）三极管击穿导致保护出口动作

2）三极管漏电流过大导致误发信号

3．回路绝缘的损坏

4）回路中接地易引起开关跳闸

5）绝缘击穿造成的跳闸

如：

一套运行的发电机保护，在机箱后部跳闸插件板的背板接线相距很近，在跳闸触点出线处相距只有2mm，由于带电导体的静电作用，将灰尘吸到了接线焊点的周围，因天气潮湿两焊点之间形成导电通道，绝缘击穿，造成发电机跳闸停机事故。

6）不易检查的接地点

在二次回路中，光字牌的灯座接地比较常见，但此处的接地点不容易被发现。

4．接线错误

3）接线错误导致保护拒动

4）接线错误导致保护误动

5．抗干扰性能差

运行经验证明晶体管保护、集成电路保护以及微机保护的抗干扰性能与电磁型、整流型的保护相比较差。

集成电路保护的抗干扰问题最为突出，用对讲机在保护屏附近使用，可能导致一些逻辑元件误动作，甚至使出口元件动作跳闸。

在电力系统运行中，如操作干扰、冲击负荷干扰、变压器励磁涌流干扰、直流回路接地干扰、系统和设备故障干扰等非常普遍，解决这些问题必须采取抗干扰措施。

6．误碰与误操作的问题

2）带电拔插件导致的保护出口动作

保护装置在运行中出现问题时，若继电保护人员带电拔插件，容易使保护装置的逻辑

造成混乱，造成保护装置出口动作。

2）带电事故处理将电源烧坏

工作人员在电源插件板没有停电的情况下，拔出插件进行更换，容易使电源插件烧坏。

7．工作电源的问题

2）逆变稳压电源

逆变稳压电源存在的问题：

①、波纹系数过高，可能造成逻辑的错误，导致保护误动作。

要求将波纹系数控制在规定的范围以内。

②、输出功率不足。

电源的输出功率不够，会造成输出电压的下降，如果下降幅度过大，导致比较电路基准值的变化，充电电路时间变短等一系列的问题，影响到逻辑配合，甚至逻辑判断功能错误。

③、稳压性能差。

电压过高或过低都会对保护性能有影响。

④、保护问题。

电压降低或是电流过大时，快速退出保护并发出报警，可避免将电源损坏。

但电源保护误动作时有发生，这种误动作后果是严重的，对无人值班的变电站危害更大。

2）电池浮充供电的直流电源

由于充电设备滤波稳压性能较差，所以保护电源很难保证波形的稳定性，即纹波系数严重超标。

3）UPS供电的电源

在分析对保护的影响时应考虑其交流成分、电压稳定能力、带负荷能力等问题。

4）直流熔丝的配置问题

直流系统的熔丝是按照从负荷到电源一级比一级熔断电流大的原则设置的，以保证回路上短路或过载时熔丝的选择性，若熔丝配置混乱，其后果是回路上过流时熔丝越级熔断。

8．TV、TA及二次回路的问题

3）TV二次的问题

①TV二次保险短路故障；②TV二次开路故障。

4）TA二次的问题

①因TA端子松动，使母差保护不平衡电流超标；②TA二次开路造成保护装置死机。

9．保护性能的问题

一是性能方面的问题，即装置的功能存在缺陷；二是特性方面的问题，即装置的特性存在缺陷。

2）保护性能问题的实例

①变压器差动保护躲不过励磁涌流。

②转子接地保护的误动与拒动。

③保护跳闸出口继电器的接点不能断开跳闸电流。

2）保护特性变坏的实例

方向距离保护的特性曲线为偏移特性圆或记忆特性圆，由于制造的原因或是参数的变化或是元件特性的变化，可能出现方向偏移的问题或记忆功能消失的问题。

有的继电保护的动态特性偏离静态特性很远也会导致动作结果的错误。

10．设计的问题

二、综合性事故举例

停电线路保护做试验时，造成运行线路保护误动作跳闸

1.1概述：

平行双回线中，一般都装设有相差高频和零序横差双套全线速动主保护，由于220KV线路电流互感器在当时一般只有四个二次绕组，因此这两套全线速动主保护只能共用一组电流互感器二次绕组。

然而在做停电线路保护试验时，造成运行线路相差高频保护误动作跳闸事故。

在某省网220KV平行双回线路中，基于同一原因，先后在不同的时间，不同的地点发生过运行线路四次误动事故。

1.2事故分析：

这些事故的重复发生都是在双回线中已停线路上做继电保护试验时造成的。

1）试验时没有做好安全措施

一般继电保护试验电源都有一个接地点。

在一停用的保护装置上通电试验时，由于双回线两组电流互感器各有一个接地点，试验电源不可避免地分流到运行线路的相差高频保护回路中，由于试验前没有考虑到双回线的零序方向横差保护与运行中线路的相差高频保护还有电的联系，而没有采取必要的安全措施，这是事故重复发生的原因。

2）两组电流互感器的二次组合的电流回路不是一点接地，而是两点接地

1.3措施：

1）要实现平行双回线路的相差高频保护和零序方向横差保护共用一组电流互感器时的接地点只有一个。

2）在平行双回线路已停电的线路试验时，必须做好安全措施。

必须将运行线路的高频相差和零序方向横差保护的电流回路保持各自独立，与停电线路的电流互感器二次断开。

1.4经验教训：

1）一是违反了由几组电流互感器二次组合的电流回路只允许有一个接地点的规定，二是两个接地点存在有两个隐患。

一个隐患是，若两个接地点位在开关场端子箱，由于两个接地点的接地电阻不一定相同，当发生短路经构架接地时，接地短路电流在两个接地点间形成电位差，接地电流就有可能分流到零序方向横差保护的电流回路中，引起误动。

二个隐患是，若两个接地点位在保护屏端子排经屏接地，由于接地点靠近零序横差方向保护电流线圈很近，两个接地点和地构成的并联回路短接了电流线圈，当在双回线路上发生接地短路时，零序方向横差保护电流回路因并有两个接地点的回路分流，严重时，可以使零序方向横差保护灵敏度降低而拒动。

所以，在停电线路上做试验时，不仅将运行线路的相差高频保护的电流回路与之隔离，还不仅只保证一个接地点。

2）差动保护，包括双回线路的横差和纵差保护，在超高压系统中，应该单独使用一电流互感器，不与其他保护共用。

三、体会

继电保护专业人员需要具备必要的理论知识与实践知识。

既要掌握保护的基本原理，又要掌握实际运行状况。

在具体工作中主要把好调试关。

继电保护的调试与检验，是设备送电前的一道最重要的工序。

认真搞好保护的新安装调试以及大、小修定检试验，是减少事故，使设备以良好的状态投入系统的关键环节，不仅可以避免误动或拒动事故的发生，在有故障出现时，因为有完善正确的信息，使问题的查找分析变得简单明了。

熟悉电力系统知识、研究继电保护、掌握事故分析、查找的方法，使自己在生产中遇到具体问题时能够灵活地运用事故处理的基本原则，以最短的时间、最快的速度和最高的效率处理好设备存在的故障和缺陷