繼電保護(hù)

　　名稱解釋

　　研究電力系統(tǒng)故障和危及安全運(yùn)行的異常工況，以探討其對策的反事故自動化措施。因在其發(fā)展過程中曾主要用有觸點(diǎn)的繼電器來保護(hù)電力系統(tǒng)及其元件（發(fā)電機(jī)、變壓器、輸電線路等），使之免遭損害，所以沿稱繼電保護(hù)。基本任務(wù)是：當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障或異常工況時，在可能實(shí)現(xiàn)的最短時間和最小區(qū)域內(nèi)，自動將故障設(shè)備從系統(tǒng)中切除，或發(fā)出信號由值班人員消除異常工況根源，以減輕或避免設(shè)備的損壞和對相鄰地區(qū)供電的影響。

　　基本原理

　　繼電保護(hù)裝置必須具有正確區(qū)分被保護(hù)元件是處于正常運(yùn)行狀態(tài)還是發(fā)生了故障，是保護(hù)區(qū)內(nèi)故障還是區(qū)外故障的功能。保護(hù)裝置要實(shí)現(xiàn)這一功能，需要根據(jù)電力系統(tǒng)發(fā)生故障前后電氣物理量變化的特征為基礎(chǔ)來構(gòu)成。

　　電力系統(tǒng)發(fā)生故障后，工頻電氣量變化的主要特征是：

　　(1) 電流增大。 短路時故障點(diǎn)與電源之間的電氣設(shè)備和輸電線路上的電流將由負(fù)荷電流增大至大大超過負(fù)荷電流。

　　(2) 電壓降低。當(dāng)發(fā)生相間短路和接地短路故障時，系統(tǒng)各點(diǎn)的相間電壓或相電壓值下降，且越靠近短路點(diǎn)，電壓越低。

　　(3) 電流與電壓之間的相位角改變。正常運(yùn)行時電流與電壓間的相位角是負(fù)荷的功率因數(shù)角，一般約為20°，三相短路時，電流與電壓之間的相位角是由線路的阻抗角決定的，一般為60°～85°，而在保護(hù)反方向三相短路時，電流與電壓之間的相位角則是180°+(60°～85°)。

　　(4) 測量阻抗發(fā)生變化。測量阻抗即測量點(diǎn)(保護(hù)安裝處)電壓與電流之比值。正常運(yùn)行時，測量阻抗為負(fù)荷阻抗；金屬性短路時，測量阻抗轉(zhuǎn)變?yōu)榫€路阻抗，故障后測量阻抗顯著減小，而阻抗角增大。

　　不對稱短路時，出現(xiàn)相序分量，如兩相及單相接地短路時，出現(xiàn)負(fù)序電流和負(fù)序電壓分量；單相接地時，出現(xiàn)負(fù)序和零序電流和電壓分量。這些分量在正常運(yùn)行時是不出現(xiàn)的。

　　利用短路故障時電氣量的變化，便可構(gòu)成各種原理的繼電保護(hù)。

　　此外，除了上述反應(yīng)工頻電氣量的保護(hù)外，還有反應(yīng)非工頻電氣量的保護(hù)。

　　對繼電保護(hù)裝置的要求

　　繼電保護(hù)裝置為了完成它的任務(wù)，必須在技術(shù)上滿足選擇性、速動性、靈敏性和可靠性四個基本要求。對于作用于繼電器跳閘的繼電保護(hù)，應(yīng)同時滿足四個基本要求，而對于作用于信號以及只反映不正常的運(yùn)行情況的繼電保護(hù)裝置，這四個基本要求中有些要求可以降低。

　　1）選擇性

　　選擇性就是指當(dāng)電力系統(tǒng)中的設(shè)備或線路發(fā)生短路時，其繼電保護(hù)僅將故障的設(shè)備或線路從電力系統(tǒng)中切除，當(dāng)故障設(shè)備或線路的保護(hù)或斷路器拒動時，應(yīng)由相鄰設(shè)備或線路的保護(hù)將故障切除。

　　2）速動性

　　速動性是指繼電保護(hù)裝置應(yīng)能盡快地切除故障，以減少設(shè)備及用戶在大電流、低電壓運(yùn)行的時間，降低設(shè)備的損壞程度，提高系統(tǒng)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性。

　　一般必須快速切除的故障有：

　　(1) 使發(fā)電廠或重要用戶的母線電壓低于有效值(一般為0.7倍額定電壓)。
　　(2) 大容量的發(fā)電機(jī)、變壓器和電動機(jī)內(nèi)部故障。
　　(3) 中、低壓線路導(dǎo)線截面過小，為避免過熱不允許延時切除的故障。
　　(4) 可能危及人身安全、對通信系統(tǒng)或鐵路信號造成強(qiáng)烈干擾的故障。

　　故障切除時間包括保護(hù)裝置和斷路器動作時間，一般快速保護(hù)的動作時間為0.04s～0.08s，最快的可達(dá)0.01s～0.04s，一般斷路器的跳閘時間為0.06s～0.15s，最快的可達(dá)0.02s～0.06s。

　　對于反應(yīng)不正常運(yùn)行情況的繼電保護(hù)裝置，一般不要求快速動作，而應(yīng)按照選擇性的條件，帶延時地發(fā)出信號。

　　3）靈敏性

　　靈敏性是指電氣設(shè)備或線路在被保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生短路故障或不正常運(yùn)行情況時，保護(hù)裝置的反應(yīng)能力。

　　能滿足靈敏性要求的繼電保護(hù)，在規(guī)定的范圍內(nèi)故障時，不論短路點(diǎn)的位置和短路的類型如何，以及短路點(diǎn)是否有過渡電阻，都能正確反應(yīng)動作，即要求不但在系統(tǒng)最大運(yùn)行方式下三相短路時能可靠動作，而且在系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下經(jīng)過較大的過渡電阻兩相或單相短路故障時也能可靠動作。

　　系統(tǒng)最大運(yùn)行方式：被保護(hù)線路末端短路時，系統(tǒng)等效阻抗最小，通過保護(hù)裝置的短路電流為最大運(yùn)行方式；

　　系統(tǒng)最小運(yùn)行方式：在同樣短路故障情況下，系統(tǒng)等效阻抗為最大，通過保護(hù)裝置的短路電流為最小的運(yùn)行方式。

　　保護(hù)裝置的靈敏性是用靈敏系數(shù)來衡量。

　　4）可靠性

　　可靠性包括安全性和信賴性，是對繼電保護(hù)最根本的要求。

　　安全性：要求繼電保護(hù)在不需要它動作時可靠不動作，即不發(fā)生誤動。

　　信賴性：要求繼電保護(hù)在規(guī)定的保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生了應(yīng)該動作的故障時可靠動作，即不拒動。

　　繼電保護(hù)的誤動作和拒動作都會給電力系統(tǒng)帶來嚴(yán)重危害。

　　即使對于相同的電力元件，隨著電網(wǎng)的發(fā)展，保護(hù)不誤動和不拒動對系統(tǒng)的影響也會發(fā)生變化。

　　以上四個基本要求是設(shè)計、配置和維護(hù)繼電保護(hù)的依據(jù)，又是分析評價繼電保護(hù)的基礎(chǔ)。這四個基本要求之間是相互聯(lián)系的，但往往又存在著矛盾。因此，在實(shí)際工作中，要根據(jù)電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)和用戶的性質(zhì)，辯證地進(jìn)行統(tǒng)一。