电气保护系统故障案例分析与试题

电气保护系统故障案例分析与试题引言电气保护系统是电力系统安全稳定运行的“守护者”，其可靠动作直接关系到设备安全、电网供电连续性及用户用电质量。然而，保护装置误动、拒动或异常动作等故障时有发生，轻则引发设备停运，重则导致电网事故扩大。通过对典型故障案例的深度剖析，总结故障分析方法，并结合针对性试题检验知识应用能力，是提升电气运维人员专业素养的关键路径。本文选取三类典型电气保护故障案例，从故障现象、排查过程到原因定位展开分析，并配套理论与实操试题，为从业者提供实用参考。典型故障案例分析案例1：变压器差动保护误动引发的跳闸事件背景：某110kV变电站10kV侧#2变压器（容量6.3MVA，Yd11接线）正常运行时，差动保护突然动作，跳开高低压侧断路器，监控系统显示“差流越限”报警。现场检查变压器本体无明显异常，油温、油位及外观均正常。故障排查过程：1.保护装置信息调取：查看差动保护装置动作报告，发现故障时刻差流值达0.8A（定值0.5A），且三相电流波形存在相位偏差。2.CT回路检查：核对变压器高、低压侧电流互感器（CT）接线方式，发现低压侧某相CT二次绕组极性接反（设计为“减极性”，实际接为“加极性”）。3.模拟验证：通过继电保护测试仪输入模拟电流，改变CT极性后，差流值恢复正常（≤0.1A）。原因分析：CT极性接反导致变压器正常运行时，高、低压侧电流相位差偏离理论值（Yd11接线对应相位差为30°），不平衡电流增大，触发差动保护误动。处理措施：重新调整CT二次接线极性，经保护带负荷测试（差流、相位均正常）后，恢复变压器运行。经验总结：变压器差动保护调试时，需严格核对CT极性与接线方式，带负荷测试是验证CT回路正确性的关键环节；运维阶段应定期检查CT接线端子紧固情况，避免因松动导致极性“隐性”改变。案例2：线路过流保护拒动导致的越级跳闸背景：某10kV配电线路L1（长度5km，负荷电流约200A）发生A相接地短路故障，故障电流约1.5kA，但线路L1的过流保护未动作，反而由上级变电站10kV母线分段断路器跳闸，导致L1及相邻线路失电。故障排查过程：1.保护定值核查：调取L1过流保护定值单，发现Ⅰ段过流定值设置为2kA（实际故障电流1.5kA＜定值），且时间定值0.5s未满足“选择性”要求（上级保护时间0.3s）。2.二次回路检查：拆解L1保护屏端子排，发现过流保护输入端子（A630）因长期振动松动，导致CT二次电流信号未有效传输至保护装置。3.设备测试：紧固端子后，模拟故障电流输入，保护装置正确动作（动作时间0.4s，符合级差要求）。原因分析：过流保护定值设置错误（未匹配线路故障电流水平），且二次回路端子松动导致保护装置“失流”，双重因素引发拒动，最终触发上级保护越级跳闸。处理措施：重新整定过流保护定值（Ⅰ段定值调整为1.2kA，时间0.4s），紧固所有二次端子并做防松处理，恢复线路供电后跟踪观察一周，保护动作正常。经验总结：保护定值需结合线路参数、故障电流计算及电网级差要求动态调整；二次回路“小缺陷”（如端子松动）可能引发“大故障”，运维中应重视回路紧固与绝缘检测。案例3：零序保护误动的接地故障误判背景：某10kV中性点不接地系统中，线路L2发生单相接地故障（C相），但零序保护动作跳开断路器后，故障指示器未显示故障点，重新送电后零序保护再次动作。故障排查过程：1.零序回路检查：拆除零序电流互感器（ZCT）二次接线，测量回路绝缘电阻，发现ZCT与电缆外护套之间绝缘电阻仅0.5MΩ（标准要求≥10MΩ）。2.电缆外观检查：沿线路排查发现某段电缆外护套因外力破坏（施工挖断），导致土壤中杂散电流经破损处流入ZCT，形成“虚假”零序电流。3.模拟测试：修复电缆外护套并做绝缘处理后，模拟单相接地故障，零序保护仅在故障相电流达到定值（30A）时动作，无异常误动。原因分析：电缆外护套破损导致非故障电流（杂散电流）流入ZCT，使零序电流大于保护定值，引发误动；首次跳闸后故障点未消除（杂散电流持续存在），导致再次误动。处理措施：更换破损电缆段，恢复外护套绝缘，重新校验零序保护定值（结合系统电容电流调整为25A），送电后故障消除。经验总结：中性点不接地系统中，零序保护误动需重点排查ZCT安装环境（电缆绝缘、接地网干扰）；定期开展电缆外护套绝缘检测，可提前发现隐性故障。故障分析方法与流程总结电气保护系统故障分析需遵循“现象→逻辑→验证”的科学流程，结合案例经验，总结核心方法如下：1.故障信息采集：调取保护装置动作报文（动作类型、时间、电流/电压波形）、监控系统遥测/遥信数据；记录现场现象（设备外观、报警信号、故障录波图）。2.保护逻辑验证：核对保护定值（动作值、时间、逻辑判据）是否与故障场景匹配；模拟故障条件（如通过继保仪输入电流/电压），验证保护动作逻辑是否正确。3.二次回路排查：检查CT/PT二次接线（极性、端子紧固、回路绝缘）；测试二次回路通断性（使用万用表、回路电阻测试仪）。4.一次设备关联分析：检查一次设备状态（如变压器油色谱、电缆绝缘、开关触头）；结合故障录波，分析一次系统故障类型（短路、接地、过负荷）。5.闭环验证：处理故障后，通过带负荷测试、模拟故障等方式验证保护功能；记录故障处理过程，形成“故障-分析-处理-预防”闭环档案。电气保护故障分析试题设计理论试题（每题15分，共3题）1.变压器差动保护误动的常见诱因有哪些？（提示：从CT回路、定值设置、设备异常三方面分析）2.结合案例2，说明过流保护“选择性”与“快速性”的矛盾如何平衡？（提示：级差时间、定值配合、故障类型区分）3.中性点不接地系统与接地系统的零序保护原理有何差异？案例3的误动原因是否适用于接地系统？实操试题（共30分）场景：某变电站10kV线路L3的过流保护在故障时拒动，上级开关跳闸。已知L3负荷电流250A，故障电流约1.8kA，保护装置型号为南瑞继保RCS-9611C。要求：1.列出故障排查的步骤与工具（如检查定值、回路、设备等）；2.分析可能的故障原因（至少3种）；3.给出处理建议（含定值调整、回路整改等）。结语电气保护系统故障分析是一项兼具理论深度与实操经验的工作，案例剖析为从业者提供了