如何查找二次回路故障并消除？

(一) 查找故障

1.查找故障的步骤

查找二次回路故障的一般步骤如下:

(1)根据故障现象分析原因。

(2)保持原状进行外部检查和观察。

(3)检查出故障可能性大的、易出的问题。

(4)检查出故障可能性大的、易出问题、常出问题的部分和元件。

(5)用“缩小范围法”缩小范围。

(6)查明具体故障点并消除故障。2.查找方法

(1)二次回路断路的检查方法。

1)导通法 (回路不通时使用仪表查故障的方法之一)。此方法是用万用表的欧姆挡测量电阻。不能使用兆欧表,因为兆欧表对回路中各元件接触不良或电阻元件变值的故障测不出来。

用导通法检查时,必须先断开被测回路的电源,否则会烧坏表计。

用导通法查找回路不通的原理,是通过测某两点之间电阻值的变化来判别故障。对于接触良好的接触点,电阻应为零,严重接触不良时有一定的阻值,未接通的触点其两端电阻非常大;对于电流线圈,其电阻应很小 (近于零);对于电压线圈和电阻元件,其限值应与标称值相近。

用导通法查回路不通时,必须断开回路电源,某些情况下继电器失磁变位 (返回)后,不易查出其接触不良问题,一般不带电压、电流的回路不通可用此方法测量检查。

2)测电压降法 (回路不通时使用仪表查故障的方法之二)。测电压降法是用万用表的直流电压挡,测回路中各元件上的电压降。查回路不通故障无需断开电源,因此无导通法的缺点。测量时所选用表计量程应稍大于电源电压。

该方法的原理是:在回路接通的情况下,接触良好的接点两端电压应等于零,若不等于零 (有一定值)或为全电压 (电源电压),则说明回路其他元件良好而该触点接触不良或未接触。电流线圈两端电压应近于零,过大则有问题,电阻元件及电压线圈两端则应有一定的电压,回路中仅有一个电压线圈且无串联电阻时,线圈两端电压不应比电源电压低得很多。线圈两端电压正常而其接点不动,说明线圈断线。

3)对地电位法 (回路不通时使用仪表查故障的方法之三)。用此法查二次回路不通故障,也无需断开电源。测前应首先分析回路各点的对地电位,然后再进行测量,将分析结果和所测值及极性相比较。

将电位分析和测量结果比较,所测值和极性与分析相同,误差不大,表明各元件良好。若相反或相差很大,表明该部分有问题。

测量各点对地电位,应使用万用表直流电压档(量程应大于电源电压),将一支表笔接地 (金属外壳),另一表笔接被测点。若被测点应带正电,则应将正表笔接被测点,负表笔接地;反之,将负表笔接被测点而正表笔接地。若表计指示为直流电源电压的一半左右 (电源电压220V 时约为110V),则表明该点到电源正极或电源负极之间是通的。

测对地电位时,读数为电源电压的1/2左右,是因为变电站直流系统中的绝缘监察装置的影响。

用测对地电位法检查回路不通的故障,方便、准确,且不受各元件和端子安装地点的影响,回路中有两个不通点也能准确查出 (两断开点之间对地电位是零)。

为了更有效地检查回路不通点或接触不良问题,可以用测对地电位法和测电压降法配合使用,这样更便于判别查找。

(2)二次回路短路的检查方法。二次回路发生短路时,电路熔断器熔断,某些熔断器 (如控制回路熔断器,事故信号熔断器,电压互感器熔断器等)熔断能报出信号,如未排除故障点,熔断器更换后还会再次熔断。触点通过短路电流时会烧熔损坏,短路点会有电弧损伤现象。接点有烧伤的,该接点所控制的回路内可能有短路 (因通过短路电流所致)。冒烟的线圈或烧坏的部件也可能是短路点,还要查回路中各元件的接线端子、接线柱等有无明显相碰,有无异物落上造成短路及碰金属外壳现象。

若发现某一触点烧伤,可进一步查该接点所在回路中各元件。可测该回路电阻值是否较小,回路中各元件 (主要是电阻、线圈、电容器等)电阻值是否变小,有无损坏等。

经上述检查未发现明显问题,或是需查找的范围较大 (回路分布较广)应采取措施缩小范围。方法有以下几种。

1)拆开每一分支回路,逐一回路试投入法。也可以将每一回路的正极或负极拆开,依次逐个测回路电阻值,正常后接入所拆接线,装上熔断器试送一次。对回路电阻小于正常值较多的或试送上后熔断器再次熔断的回路,故障点多在该回路内,可进一步具体检查出故障点。用表计测量回路电阻,只靠测量不能完全准确地发现故障,可能因万用表电压低或短路点经一定的电阻值,也可能因短路点在一个回路的一点与另一个回路的另一点之间,故测量不能发现问题。

(a)将每一分支回路正极或负极拆开。

(b)装上一只熔断器 (不使之再形成短路)。如装上正极熔断器,若熔断器投入即熔断,说明此回路和电源负极形成短路的可能性很大 (若第一次亦是只有正极熔断的话);若装上正极熔断器正常,可将其拔下,换装上负极熔断器试一下。

(c)假设正极熔断器装上后正常,可在断开的负极熔断器两端测有无电压,或在负极熔断器下边测对地是否有正电,若有说明故障点在两熔断器以下的干线上;若无支回路拆下,正极接入后,再进行上述相同的测量。

(d)当某一分支回路正极接入,测量负熔断器两端有电压或负熔断器对地带正电,说明故障点即在该回路内,应进一步查明故障元件。

2)逐级分段 (分网)测量电压法。对于分布范围大的二次回路中的短路故障,可采用逐级分段(分网)测量电压的方法,即:先装上一只熔断器后,测另一极熔断器座 (未装上熔断器)两端有无电压或测熔断器下面对地电位,再逐级用拉开隔离开关或拆开接线的方法分段 (分网)后,仍进行上述测量以逐级逐段缩小范围。若测量结果无电压指示,说明故障点仍在被断开的以下网络之内;反之,说明故障在电源熔断器至被断开部分以前的范围以内。

缩小范围后,可仍用前述方法检查具体的故障点。必要时应进一步地缩小范围。二次回路短路的检查,同样应重视分析判断,少走弯路。若是交流回路还应首先判定短路相别。如回路无异状,仅当操作时熔断器熔断,则短路点可能在执行操作的回路中。合闸时操作熔断器熔断,故障与合闸回路有关,可以先对合闸回路范围内进行详细检查。同时注意重点先查故障范围内的绝缘薄弱点及可能性较大的部分。

3.查找中的注意事项

在查找二次回路故障时,首先必须遵守行业标准《电业安全工作规程》(发电厂和变电所电气部分)(DL408—91)和其他有关规程的规定,其次还应注意以下具体事项:

(1)必须按符合实际的图纸进行查找。

(2)在电压互感器二次回路上查找故障时,必须考虑对继电保护及自动装置的影响,防止因失去交流电压而使保护误动作。

(3)拔直流电源熔断器时,应同时拔掉正负极熔断器,以利于分析查找。

(4)带电用表计测量方法查找回路故障时,必须使用高内阻电压表 (如万用表),防止误动跳闸,禁止使用灯泡查找故障。

(5)防止电流互感器二次开路和电压互感器二次短路及接地。

(6)使用的工具应合格且绝缘良好,尽量使必须外露的金属部分减少 (可包绝缘),防止发生接地或短路及人身触电。

(7)拆动二次接线端子,应先核对图纸及端子标号,做好记录和明显标记,拆接线并核对无误,检查接触是否良好。

(8)不许触动继电器的机械部分。及时恢复站用电。

(9)交、直流回路,强、弱电回路不应相混。常见的某些直流接地,查其根源,往往是这个原因造成的。

二次回路故障查找,重在分析判断,只有正确的分析判断,才能正确处理少走弯路。先根据接线情况、故障特征、设备状态及信号等情况分析判断可能出现故障的范围后,再用正确方法、步骤检查,以缩小范围。检查、测量中根据其结果和现象进行再分析判断,并加以恰当的方法检查测量和其他手段证实判断,从而能准确无误地查出故障点。

(二) 常见故障及处理

1.断路器控制回路的故障处理

(1)断路器的红、绿灯指示熄灭的处理。此时应由二人进行检查处理,在进行检查处理时,如换灯泡,要尽量不断开其操作电源,如果必要,应向调度汇报,防止造成直流接地。注意投退操作电源时可能误动的保护装置。

断路器红、绿灯指示熄灭的原因可以从以下几个方面去查找:

1)检查指示灯泡灯丝是否烧断,控制熔断器是否熔断、松动或接触不良。

2)检查灯具和附加电阻是否接触不良或断线。

3)检查断路器的辅助触点是否接触不良。

4)检查操作机构的储能是否足够和气体断路器的气压是否足够,其闭锁触点是否粘接。

5)检查跳、合闸线圈是否断线或接触不良。

6)检查控制开关的触点是否接触不良。

7)检查防跳继电器的电流线圈是否断线或接触不良。

8)检查控制回路的其他连接线是否断线。

(2)断路器合不上闸的处理。合闸前,若绿灯不亮,应按上述方法检查处理,若绿灯亮而合不上闸,则应首先检查电气回路情况:

1)是否有保护装置动作,发出跳闸脉冲。

2)合闸熔丝是否熔断或松动,合闸接触器触点的接触是否良好 (电磁式操作机构)。

3)合闸时,合闸线圈端电压是否过低 (电磁式操作机构)。

4)控制开关有关触点接触不良。或者由于操作控制开关不到位,造成其触点接触不良或控制开关返回过早。

当经上述检查后,未发现异常现象,可判断为机械故障,应与检修人员联系,进行处理。

(3)断路器不能分闸的处理。此时可以人为地启动分闸铁心,若断路器能分闸,则系电气回路故障,若仍不能分闸,则系机械故障。

电气回路故障:若红灯不亮,应按第 (1)条进行检查处理;若红灯亮,而不能分闸,则系控制开关有关触点接触不良,或者操作控制开关不到位,造成其触点接触不良或者控制开关返回过早。

若判明系断路器机械故障,则应用旁路断路器代替故障断路器运行,而将故障断路器退出运行,并通知检修人员检查处理。

(4)电磁式操作机构的断路器合闸后合闸接触器的触点打不开。对于电磁式操作机构的断路器,在其合闸后,若发现直流电流表的指针不返回,应判断为合闸接触器的触点未打开,此时应立即断开断路器的合闸电源,否则合闸线圈会因较长时间通过大电流而烧毁。然后处理合闸接触器触点,待其正常后,方可投入断路器的合闸电源。

2.电压回路故障处理

(1)交流电压切换回路故障的处理。当变电所具有两段以上母线,或者电压互感器装在几条高压进线上。在运行上需要将两段母线电互感器二次并列运行时,可利用切换电压小母线,通过刀闸开关手动进行。或者通过由隔离开关或断路器辅助触点控制中间继电器实现自动切换。目前,大型变电所装有两段母线的,一般在中央信号屏上没有TV 二次切换开关,供同电压等级两组TV 二次并列操作时切换,切换操作后,相应的“电压互感器切换”光字牌应亮,告诉值班员电压切换成功。如果TV二次并列后,“电压互感器切换”光字牌不亮 (非光字牌本身原因),值班员应立即停止操作,查明原因汇报调度和上级,其原因如下:

1)母联断路器在分闸位置,或母联断路器在合闸位置,但在非自动状态 (控制熔断器取下)。

2)母联断路器的母线侧隔离开关辅助触点接触不良。

3)中央信号控制屏后的相关熔断器熔断。

4)切换继电器线圈烧坏。

(2)交流电压回路消失的处理。距离保护运行中,发出“交流电压消失”信号时,应立即检查,并汇报调度,若不能复归,应停用距离保护,防止误动,在正常运行中,发出“交流电压消失”信号时,应立即检查,并汇报调度,若不能复归,应停用距离保护,防止误动,在正常运行中,发出“交流电压消失”信号的原因如下:

1)隔离开关辅助触点接触不良。

2)母线电压互感器二次或本线电压小开关脱扣。

(3)直流电压消失的处理。对整流型距离保护,在运行中,发出“直流电压消失”信号的同时,也发出“振荡闭锁动作”信号。此时,应查明原因,设法恢复。原因如下:

1)系统有故障,有负序电流产生,能自行消除。

2)隔离开关辅助触点接触不良。

3)母线TV 二次或本线电压小开关脱扣,应停用距离保护及高频闭锁保护后,试合一次。

4)直流控制电源中断,此现象还同时发现“控制回路断线”信号。应设法恢复电源。

(4)交流电压回路断线处理。交流回路断线的现象是电压回路断线信号发出、有功及无功表指示不正常、电度表停转或走慢、断线相的相电压为下降、其他两相的相电压正常。电压互感器一次侧熔断器熔断时,其现象与此类似,但电压互感器二次侧开口三角形处有较高电压。

这时运行人员首先应停用电压回路断线可能误动的保护及自动装置。其次,由于电压回路断线而使指示不正确时,应尽可能根据其他仪器的指示,对设备进行监视。如系空气开关跳闸 (熔断器熔断),应立即投试一次,若再次跳闸,则二次回路有故障,不得再试投。若空气开关未跳闸 (熔断器未熔断),则应查出发生断线的地点,并及时处理。若一时处理不好,应将该电压回路中的负荷倒至另一电压回路,并停用该组电压互感器,并通知继电保护专业人员处理。

(5)交流电压回路短路的处理。

交流电压回路短路查找及处理如下:

1)断开该电压二次回路的所有负荷。注意退出可能误动的保护。

2)试投空气开关 (熔断器)。试投一次,若再发生故障跳闸,则对短路发生在电压互感器二次侧者,应查明故障点,若不能查明时,应将所带二次负荷倒至另一电压互感器二次回路。

若空气开关试投后不跳闸,则应逐一地恢复所带负荷,若在恢复过程中遇上故障跳闸,应停用该负荷,然后恢复其他负荷的正常运行,并通知有关人员处理有短路故障的二次负荷回路。

3.交流电流回路故障的处理

交流电流回路的故障一般为开路,其现象是:电流回路断线信号发出电流表指示为零,电流互感器发出“嗡嗡”的响声,导线的端子处还可能出现放电火花。

若是操作二次交流回路引起的开路,应立即将其复原,以消除开路故障。

若不能即时找出开路地点,应立即将开路的那一组电流互感器二次侧短接。在处理过程中应穿绝缘靴、戴绝缘高压手套,然后检查开路地点,并予以消除,若不能消除时,应将该回路停用,并通知有关人员处理。应当注意的是,在发生故障时,应先停用可能误动的保护装置及自动装置。

4.隔离开关电气闭锁接线的运行监察及异常处理

电磁锁动作不灵活的情况时有发生,尤其在室外易受风雨侵蚀的地方,在运行中应注意监视其正常状态和外表。电磁锁钥匙的存放应防止受潮。

当电磁锁操作不能动作时,首先应检查锁的状态是否正常,钥匙是否良好,如无不良,应检查锁的插座两端是否有电,且电压是否正常。若无电压则应检查回路的熔断器是否熔断,相应断路器的辅助触点和连接回路是否导通。只能在找出并消除故障后,才能进行操作,未经批准,不允许作取消闭锁的解锁操作方法。

(三) 事故实例

1.电流互感器二次开路事故

某变电站一条220kV线路,母线保护用B 相电流互感器二次接线端子开路,如图11-1所示。引起该线路GCH-1A 型高频相差动保护误动作跳闸。其原因是:

图11-1　B相电流互感器开路,引起高频相差动保护动作说明图

在电流互感器二次接线盒内,各组电流绕组经电缆引出,而电缆均套有铁管子。由于该铁管子固定不牢靠,而检修人员清扫电流互感器瓷套时,常需借助铁管子向上攀登,所以铁管子经常受到拉力。相应的电缆也受到拉力的作用,导致接线端子松动,引起3TAB的a端子开路,如图11-1 所示。a点出现高电压,飞弧至b点,致使高频相差动保护B 相电流增大,出现负序和零序电流,造成跳闸事故。

防止对策是:

在安装施工时,电流互感器二次接线盒的电缆线,穿入铁管子后,一定要将铁管子固定牢靠,并设此处禁止攀登警告牌。铁管和电缆沟应有效地防止积水,避免冻断电缆。

2.TV 二次回路两点接地,线路保护误动跳闸

某变电站的一条110kV高压电缆出线因电缆头爆炸而发生C 相永久性接地故障,该线路保护正确动作,重合不成功跳三相。与此同时,该站220kV某线两侧的纵联距离保护跳C 相,重合不成功跳三相。经查线证实,事故发生时220kV系统无故障。纵联距离保护误动作。其接线如图11 2所示。事故原因分析如下:

图11-2　系统接线、故障点及误跳的线路

故障录波以及误动线路的纵联距离保护打印报告表明:220kV某线两侧纵联距离保护中的零序方向元件均判别为正方向,且误动线路所在母线的故障电压与另一母线的故障电压有一定差异 (事故时该站220kV母联断路器为合入状态),经检查发现:该站尚未完全贯彻落实“反措要点”,其两条220kV母线的电压互感器二次中性点分别在开关场就地接地,并在控制室内连到一起,因此,该站的TV 二次电压中性线回路中存在两个接地点。当区外发生接地故障时,由于地电位差的影响,造成该站220kV母线的电压互感器二次电压的相位和幅值发生改变,导致该线该侧纵联距离保护中的零序功率方向元件方向判别错误,并将收发信机停信,从而导致两侧保护误动。

事故后采取的措施是,将开关场的两个接地点拆除,而把电压互感器二次回路中性点移至控制室一点接地。经验证不再产生误动。

3.电流互感器二次接线错误引起误动

某厂的高压厂用变压器的高、低压侧绕组均为星形接线,高压侧为电源侧,其绕组的中性点直接接地;低压侧为负荷侧,无电源且为不接地系统,变压器差动保护用的高、低压侧TA 二次绕组均Y接线。自投产运行以来,在变压器高压侧 (电源侧)发生区外单相故障时,变压器差动保护多次误动作。经继电保护专业人员反复验算定值、检查保护装置均未见异常。

经分析认为,尽管变压器低压侧无电源,但当变压器的高压侧发生区外接地故障时,由于变压器高压侧的中性点直接接地,因此,变压器依然向故障点提供含有零序分量的故障电流,该故障电流的大小与变压器及整个系统中诸元件的正、负、零序电抗的大小及分布状况有关。

变压器高压侧的故障电流中含有正、负、零序分量,其中正、负序电流由于可以通过负荷形成回路而传至变压器的低压侧;零序电流则由于变压器低压侧为不接地系统,无零序通路而仅存在于高压侧。当用于变压器差动保护TA 二次侧均采用Y接线,且不考虑如何消除高压侧零序电流的影响时,高压侧故障电流中的零序电源将全部成为差动保护继电器的不平衡电流,当这种不平衡电流足够大时,便会导致保护装置的误动作。

为避免Y0/Y 变压器差动保护在电源侧 (中性点直接接地侧)发生接地故障时的误动作,应设法消除中性点直接接地侧零序电流分量的影响,一般需将此类变压器差动保护用的TA 二次侧均接为三角形接线,使高压侧的零序电流仅在电流互感器二次绕组内环流,不流入差动继电器,以避免误动。

4.电压继电器触点接触不良,导致母差拒动

某电厂220kV4号母线检修,5号母线单母线运行,3号机停运。1、2号变压器接地运行,系统为正常方式。在检修过程中,大风导致5号母线对树放电,故障最初为C 相接地故障,经380ms发展成BC相故障。又经870ms发展成ABC 三相故障,该厂220kV母差保护拒动,厂内各发电机组保护相继动作跳闸,8710ms后保障又波及到该厂的一条220kV出线,线路保护正确动作。故障持续十几秒后由对端线路后备保护及上一级线路后备保护越级动作切除故障。其接线如图11-3所示。

图11-3　系统接线、故障点及越级动作的断路器

现场分析表明,拒动的母差保护为晶体管相位比较式,在此次故障中确已动作,但因用做防误闭锁的低压继电器(接于出口继电器的线圈回路)常闭触点压力不够且有氧化现象,闭合不好,导致母差动作而不能出口,最后后备保护越级动作切除故障。

为避免类似情况发生,应经常对母差保护及其附属元件,其他快速保护进行检查;对运行时间较长、缺陷出现频繁的保护装置应尽快进行改造。