繼電保護(hù)裝置的作用

 ①、用于監(jiān)視電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行，當(dāng)被保護(hù)的電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，應(yīng)該由該元件的繼電保護(hù)裝置迅速準(zhǔn)確地給脫離故障元件zui近的斷路器發(fā)出跳閘命令，使故障元件及時從電力系統(tǒng)中斷開，以zui大限度地減少對電力系統(tǒng)元件本身的損壞，降低對電力系統(tǒng)安全供電的影響。當(dāng)系統(tǒng)和設(shè)備發(fā)生的故障足以損壞設(shè)備或危及電網(wǎng)安全時，繼電保護(hù)裝置能zui大限度地減少對電力系統(tǒng)元件本身的損壞，降低對電力系統(tǒng)安全供電的影響。（如：單相接地、變壓器輕、重瓦斯信號、變壓器溫升過高等）。

  ②、反應(yīng)電氣設(shè)備的不正常工作情況，并根據(jù)不正常工作情況和設(shè)備運(yùn)行維護(hù)條件的不同發(fā)出信號，提示值班員迅速采取措施，使之盡快恢復(fù)正常，或由裝置自動地進(jìn)行調(diào)整，或?qū)⒛切├^續(xù)運(yùn)行會引起事故的電氣設(shè)備予以切除。反應(yīng)不正常工作情況的繼電保護(hù)裝置允許帶定的延時動作。

  ③、實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的自動化和遠(yuǎn)程操作，以及工業(yè)生產(chǎn)的自動控制。如：自動重合閘、備用電源自動投入、遙控、遙測等。

繼電保護(hù)裝置的基本要求


  繼電保護(hù)裝置應(yīng)滿足可靠性、選擇性、靈敏性和速動性的要求：這四“性”之間緊密，既矛盾又統(tǒng)。

  A、動作選擇性---指先由故障設(shè)備或線路本身的保護(hù)切除故障，當(dāng)故障設(shè)備或線路本身的保護(hù)或斷路器拒動時，才允許由相鄰設(shè)備保護(hù)、線路保護(hù)或斷路器失靈保護(hù)來切除故障。上、下級電網(wǎng)（包括同級）繼電保護(hù)之間的整定，應(yīng)遵循逐級配合的原則，以保證電網(wǎng)發(fā)生故障時有選擇性地切除故障。切斷系統(tǒng)中的故障部分，而其它非故障部分仍然繼續(xù)供電。

  B、動作速動性---指保護(hù)裝置應(yīng)盡快切除短路故障，其目的是提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，減輕故障設(shè)備和線路的損壞程度，縮小故障波及范圍，提高自動重合閘和備用設(shè)備自動投入的效果。

  C、動作靈敏性---指在設(shè)備或線路的被保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生金屬性短路時，保護(hù)裝置應(yīng)具有必要的靈敏系數(shù)（規(guī)程中有具體規(guī)定）。通過繼電保護(hù)的整定值來實(shí)現(xiàn)。整定值的校驗(yàn)般年進(jìn)行次。

  D、動作可靠性---指繼電保護(hù)裝置在保護(hù)范圍內(nèi)該動作時應(yīng)可靠動作，在正常運(yùn)行狀態(tài)時，不該動作時應(yīng)可靠不動作。任何電力設(shè)備（線路、母線、變壓器等）都不允許在無繼電保護(hù)的狀態(tài)下運(yùn)行，可靠性是對繼電保護(hù)裝置性能的zui根本的要求。

  
  繼電保護(hù)主要是利用電力系統(tǒng)中元件發(fā)生短路或異常情況時的電氣量（電流、電壓、功率、頻率等）的變化構(gòu)成繼電保護(hù)動作的原理，還有其他的物理量，如變壓器油箱內(nèi)故障時伴隨產(chǎn)生的大量瓦斯和油流速度的增大或油壓強(qiáng)度的增高。大多數(shù)情況下，不管反應(yīng)哪種物理量，繼電保護(hù)裝置都包括測量部分（和定值調(diào)整部分）、邏輯部分、執(zhí)行部分。

  ①、電力系統(tǒng)運(yùn)行中的參數(shù)（如電流、電壓、功率因數(shù)角）在正常運(yùn)行和故障情況時是有明顯區(qū)別的。繼電保護(hù)裝置就是利用這些參數(shù)的變化，在反映、檢測的基礎(chǔ)上來判斷電力系統(tǒng)故障的性質(zhì)和范圍，進(jìn)而作出相應(yīng)的反應(yīng)和處理（如發(fā)出警告信號或令斷路器跳閘等）。

  ②、繼電保護(hù)裝置的原理框圖分析：

  A、取樣單元---它將被保護(hù)的電力系統(tǒng)運(yùn)行中的物理量（參數(shù)）經(jīng)過電氣隔離并轉(zhuǎn)換為繼電保護(hù)裝置中比較鑒別單元可以接受的信號，由臺或幾臺傳感器如電流、電壓互感器組成。

  B、比較鑒別單元---包括給定單元，由取樣單元來的信號與給定信號比較，以便下級處理單元發(fā)出何種信號。（正常狀態(tài)、異常狀態(tài)或故障狀態(tài)）比較鑒別單元可由4只電流繼電器組成，二只為速斷保護(hù)，另二只為過電流保護(hù)。電流繼電器的整定值即為給定單元，電流繼電器的電流線圈則接收取樣單元（電流互感器）來的電流信號，當(dāng)電流信號達(dá)到電流整定值時，電流繼電器動作，通過其接點(diǎn)向下級處理單元發(fā)出使斷路器zui終掉閘的信號；若電流信號小于整定值，則電流繼電器不動作，傳向下級單元的信號也不動作。鑒別比較信號“速斷”、“過電流”的信息傳送到下單元處理。

  C、處理單元---接受比較鑒別單元來的信號，按比較鑒別單元的要求進(jìn)行處理，根據(jù)比較環(huán)節(jié)輸出量的大小、性質(zhì)、組合方式出現(xiàn)的先后順序，來確定保護(hù)裝置是否應(yīng)該動作；由時間繼電器、中間繼電器等構(gòu)成。電流保護(hù)：速斷---中間繼電器動作，過電流——時間繼電器動作。（延時過程）

  D、執(zhí)行單元---故障的處理通過執(zhí)行單元來實(shí)施。執(zhí)行單元般分兩類：類是聲、光信號繼電器；（如電笛、電鈴、閃光信號燈等）另類為斷路器的操作機(jī)構(gòu)的分閘線圈，使斷路器分閘。

  E、控制及操作電源---繼電保護(hù)裝置要求有自己獨(dú)立的交流或直流電源，而且電源功率也因所控制設(shè)備的多少而增減；交流電壓般為220伏，功率1KVA以上。
①、電流保護(hù)：（按照保護(hù)的整定原則，保護(hù)范圍及原理特點(diǎn)）

  A、過電流保護(hù)---是按照躲過被保護(hù)設(shè)備或線路中可能出現(xiàn)的zui大負(fù)荷電流來整定的。如大電機(jī)啟動電流（短時）和穿越性短路電流之類的非故障性電流，以確保設(shè)備和線路的正常運(yùn)行。為使上、下級過電流保護(hù)能獲得選擇性，在時限上設(shè)有個相應(yīng)的級差。

  B、電流速斷保護(hù)---是按照被保護(hù)設(shè)備或線路末端可能出現(xiàn)的zui大短路電流或變壓器二次側(cè)發(fā)生三相短路電流而整定的。速斷保護(hù)動作，理論上電流速斷保護(hù)沒有時限。即以零秒及以下時限動作來切斷斷路器的。

  過電流保護(hù)和電流速斷保護(hù)常配合使用，以作為設(shè)備或線路的主保護(hù)和相鄰線路的備用保護(hù)。

  C、定時限過電流保護(hù)---在正常運(yùn)行中，被保護(hù)線路上流過zui大負(fù)荷電流時，電流繼電器不應(yīng)動作，而本級線路上發(fā)生故障時，電流繼電器應(yīng)可靠動作；定時限過電流保護(hù)由電流繼電器、時間繼電器和信號繼電器三元件組成（電流互感器二次側(cè)的電流繼電器測量電流大小→時間繼電器設(shè)定動作時間→信號繼電器發(fā)出動作信號）；定時限過電流保護(hù)的動作時間與短路電流的大小無關(guān)，動作時間是恒定的。（人為設(shè)定）

  D、反時限過電流保護(hù)---繼電保護(hù)的動作時間與短路電流的大小成反比，即短路電流越大，繼電保護(hù)的動作時間越短，短路電流越小，繼電保護(hù)的動作時間越長。在10KV系統(tǒng)中常用感應(yīng)型過電流繼電器。（GL－型）

  E、無時限電流速斷---不能保護(hù)線路全長，它只能保護(hù)線路的部分，系統(tǒng)運(yùn)行方式的變化，將影響電流速斷的保護(hù)范圍，為了保證動作的選擇性，其起動電流必須按zui大運(yùn)行方式（即通過本線路的電流為zui大的運(yùn)行方式）來整定，但這樣對其它運(yùn)行方式的保護(hù)范圍就縮短了，規(guī)程要求zui小保護(hù)范圍不應(yīng)小于線路全長的15％。另外，被保護(hù)線路的長短也影響速斷保護(hù)的特性，當(dāng)線路較長時，保護(hù)范圍就較大，而且受系統(tǒng)運(yùn)行方式的影響較小，反之，線路較短時，所受影響就較大，保護(hù)范圍甚會縮短為零。



    ②、電壓保護(hù)：（按照系統(tǒng)電壓發(fā)生異常或故障時的變化而動作的繼電保護(hù)）

  A、過電壓保護(hù)---防止電壓升高可能導(dǎo)致電氣設(shè)備損壞而裝設(shè)的。（雷擊、高電位侵入、事故過電壓、操作過電壓等）10KV開閉所端頭、變壓器高壓側(cè)裝設(shè)避雷器主要用來保護(hù)開關(guān)設(shè)備、變壓器；變壓器低壓側(cè)裝設(shè)避雷器是用來防止雷電波由低壓側(cè)侵入而擊穿變壓器絕緣而設(shè)的。

  B、欠電壓保護(hù)---防止電壓突然降低致使電氣設(shè)備的正常運(yùn)行受損而設(shè)的。

  C、零序電壓保護(hù)---為防止變壓器相絕緣破壞造成單相接地故障的繼電保護(hù)。主要用于三相三線制中性點(diǎn)絕緣（不接地）的電力系統(tǒng)中。零序電流互感器的次側(cè)為被保護(hù)線路（如電纜三根相線），鐵芯套在電纜上，二次繞組接電流繼電器；電纜相線必須對地絕緣，電纜頭的接地線也必須穿過零序電流互感器；原理：正常運(yùn)行及相間短路時，次側(cè)零序電流為零（相量和），二次側(cè)內(nèi)有很小的不平衡電流。當(dāng)線路發(fā)生單相接地時，接地零序電流反映到二次側(cè)，并流入電流繼電器，當(dāng)達(dá)到或超過整定值時，動作并發(fā)出信號。（變壓器零序電流互感器串接於零線端子出線銅排）

  ③、瓦斯保護(hù)：油浸式變壓器內(nèi)部發(fā)生故障時，短路電流所產(chǎn)生的電弧使變壓器油和其它絕緣物產(chǎn)生分解，并產(chǎn)生氣體（瓦斯），利用氣體壓力或沖力使氣體繼電器動作。故障性質(zhì)可分為輕瓦斯和重瓦斯，當(dāng)故障嚴(yán)重時（重瓦斯）氣體繼電器觸點(diǎn)動作，使斷路器跳閘并發(fā)出報警信號。輕瓦斯動作信號般只有信號報警而不發(fā)出跳閘動作。

  變壓器初次投入、長途運(yùn)輸、加油、換油等原因，油中可能混入氣體，積聚在氣體繼電器的上部（玻璃窗口能看到油位下降，說明有氣體），遇到此類情況可利用瓦斯繼電器頂部的放氣閥（螺絲擰開）放氣，直瓦斯繼電器內(nèi)充滿油?？紤]安全，在變壓器停電時進(jìn)行放氣。容量在800KVA及以上的變壓器應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(hù)。

  ④差動保護(hù)：這是種按照電力系統(tǒng)中，被保護(hù)設(shè)備發(fā)生短路故障，在保護(hù)中產(chǎn)生的差電流而動作的種保護(hù)裝置。常用做主變壓器、發(fā)電機(jī)和并聯(lián)電容器的保護(hù)裝置，按其裝置方式的不同可分為：

  A、橫聯(lián)差動保護(hù)---常用作發(fā)電機(jī)的短路保護(hù)和并聯(lián)電容器的保護(hù)，般設(shè)備的每相均為雙繞組或雙母線時，采用這種差動保護(hù)。

  B、縱聯(lián)差動保護(hù)---般常用作主變壓器的保護(hù)，是專門保護(hù)變壓器內(nèi)部和外部故障的主保護(hù) 。

  ⑤高頻保護(hù)：這是種作為主系統(tǒng)、高壓長線路的高可靠性的繼電保護(hù)裝置。目前我國已建成的多條500KV的超高壓輸電線路就要求使用這種可行性、選擇性、靈敏性和動作迅速的保護(hù)裝置。高頻保護(hù)分為相差高頻保護(hù)；方向高頻保護(hù)。

  相差高頻保護(hù)的基本原理是比較兩端電流的相位的保護(hù)。規(guī)定電流方向由母線流向線路為正，從線路流向母線為負(fù)。就是說，當(dāng)線路內(nèi)部故障時，兩側(cè)電流同相位而外部故障時，兩側(cè)電流相位差180度。方向高頻保護(hù)的基本工作原理是，以比較被保護(hù)線路兩端的功率方向，來判別輸電線路的內(nèi)部或外部故障的種保護(hù)裝置。

  ⑥距離保護(hù)：這種繼電保護(hù)也是主系統(tǒng)的高可靠性、高靈敏度的繼電保護(hù)，又稱為阻抗保護(hù)，這種保護(hù)是按照長線路 故障點(diǎn)不同的阻抗值而整定的。

  ⑦平衡保護(hù)：這是種作為高壓并聯(lián)電容器的保護(hù)裝置。繼電保護(hù)有較高的靈敏度，對于采用雙星形接線的并聯(lián)電容器組，采用這種保護(hù)較為適宜。它是根據(jù)并聯(lián)電容器發(fā)生故障時產(chǎn)生的不平衡電流而動作的種保護(hù)裝置。

  ⑧負(fù)序及零序保護(hù)：這是作為三相電力系統(tǒng)中發(fā)生不對稱短路故障和接地故障時的主要保護(hù)裝置。

  ⑨方向保護(hù)：這是種具有方向性的繼電保護(hù)。對于環(huán)形電網(wǎng)或雙回線供電的系統(tǒng)，某部分線路發(fā)生故障時，而故障電流的方向符合繼電保護(hù)整定的電流方向，則保護(hù)裝置可靠地動作，切除故障點(diǎn)。

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