有關(guān)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)的應(yīng)用探討

【摘要】在電力系統(tǒng)中，繼電保護(hù)能通過(guò)對(duì)電力系統(tǒng)及設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)控來(lái)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)工作中的異常，并能及時(shí)地發(fā)出危險(xiǎn)信號(hào)，并作出相應(yīng)的處理，在很大程度上暫時(shí)保障了電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行，減少了安全隱患帶來(lái)的重大損失。怎樣合理的應(yīng)用繼電保護(hù)技術(shù)來(lái)減少電氣故障，是提高電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率和質(zhì)量的關(guān)鍵技術(shù)。文章概述了繼電保護(hù)的工作原理、作用及在電力系統(tǒng)中的配置與應(yīng)用，并基于工作經(jīng)驗(yàn)，介紹了繼電保護(hù)中常見(jiàn)的故障，提出確保繼電保護(hù)安全運(yùn)行的措施，以保障電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行。

【關(guān)鍵詞】繼電保護(hù)；電力系統(tǒng)；運(yùn)行

近年來(lái)，隨著電力系統(tǒng)的迅速發(fā)展，電網(wǎng)的規(guī)模日益擴(kuò)大，網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)日益的復(fù)雜，系統(tǒng)短路電流的容量也在不斷的變化。在電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，不免出現(xiàn)異常運(yùn)行狀態(tài)，甚至發(fā)生電氣故障從而導(dǎo)致部分系統(tǒng)甚至整個(gè)供電系統(tǒng)的不正常工作，同時(shí)可能造成電氣設(shè)備的損壞，威脅人身安全，因而需要在電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)能夠及時(shí)切除，保障電力系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行。而繼電保護(hù)裝置能起到切除故障，并能保證整個(gè)系統(tǒng)的安全運(yùn)行的功能，因此繼電保護(hù)在電力系統(tǒng)中起著非常重要的作用。

1.繼電保護(hù)概述

1.1 繼電保護(hù)的工作原理

供電系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，會(huì)引起電流增加電壓降低、以及電流電壓間相位角的變化，因此出現(xiàn)故障時(shí)的參數(shù)與正常運(yùn)行時(shí)的參數(shù)差別就可以構(gòu)成不同原理和類型的繼電保護(hù)。一般情況下繼電保護(hù)是由測(cè)量部分、邏輯部分執(zhí)行部分組成，其原理如圖1所示。測(cè)量部分從被保護(hù)對(duì)象讀取有關(guān)信號(hào)，與給定的整定值相比較，比較結(jié)果輸出至邏輯部分；邏輯部分根據(jù)測(cè)量部分各輸出量的大小性質(zhì)、出現(xiàn)的順序或它們的組合，決定是否動(dòng)作；如需動(dòng)作，則發(fā)出信號(hào)給執(zhí)行部分；執(zhí)行部分立即或延時(shí)發(fā)出警報(bào)信號(hào)或跳閘信號(hào)。

1.2 繼電保護(hù)的作用

當(dāng)電力系統(tǒng)的被保護(hù)元件發(fā)生故障時(shí)，繼電保護(hù)裝置能自動(dòng)、迅速、有選擇地將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，以保證無(wú)故障部分迅速恢復(fù)正常運(yùn)行，使故障元件免于繼續(xù)遭受損害，減少停電范圍；當(dāng)被保護(hù)元件出現(xiàn)異常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，繼電保護(hù)應(yīng)能及時(shí)反應(yīng)，并根據(jù)運(yùn)行維護(hù)條件，發(fā)出信號(hào)、減少負(fù)荷或跳閘動(dòng)作指令。此時(shí)一般不要求保護(hù)迅速動(dòng)作，而是根據(jù)對(duì)電力系統(tǒng)及其元件危害程度規(guī)定一定的延時(shí)，以免不必要的動(dòng)作。同時(shí)繼電保護(hù)也是電力系統(tǒng)的監(jiān)控裝置，它可及時(shí)測(cè)量系統(tǒng)電流電壓反映系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。

2.繼電保護(hù)在電力系統(tǒng)中的配置與應(yīng)用

2.1 繼電保護(hù)裝置的任務(wù)

繼電保護(hù)主要利用電力系統(tǒng)中原件發(fā)生短路或異常情況時(shí)電氣量（電流、電壓、功率等）的變化來(lái)構(gòu)成繼電保護(hù)動(dòng)作。繼電保護(hù)裝置的任務(wù)在于：在供電系統(tǒng)運(yùn)行正常時(shí)，安全地、完整地監(jiān)視各種設(shè)備的運(yùn)行狀況，為值班人員提供可靠的運(yùn)行依據(jù)；供電系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，自動(dòng)地、迅速地、并有選擇地切除故障部分，保證非故障部分繼續(xù)運(yùn)行；當(dāng)供電系統(tǒng)中出現(xiàn)異常運(yùn)行工作狀況時(shí)，它應(yīng)能及時(shí)準(zhǔn)確地發(fā)出信號(hào)或警報(bào)，通知值班人員盡快做出處理。

2.2 繼電保護(hù)裝置的基本要求

（1）選擇性：當(dāng)供電系統(tǒng)中發(fā)生故障時(shí)，繼電保護(hù)裝置應(yīng)能選擇性地將故障部分切除。首先斷開(kāi)距離故障點(diǎn)最近的斷路器，以保證系統(tǒng)中其它非故障部分能繼續(xù)正常運(yùn)行。

（2）靈敏性：保護(hù)裝置靈敏與否一般用靈敏系數(shù)來(lái)衡量。在繼電保護(hù)裝置的保護(hù)范圍內(nèi)，不管短路點(diǎn)的位置如何、不論短路的性質(zhì)怎樣，保護(hù)裝置均不應(yīng)產(chǎn)生拒絕動(dòng)作；但在保護(hù)區(qū)外發(fā)生故障時(shí).又不應(yīng)該產(chǎn)生錯(cuò)誤動(dòng)作。

（3）速動(dòng)性：是指保護(hù)裝置應(yīng)盡可能快地切除短路故障?？s短切除故障的時(shí)間以減輕短路電流對(duì)電氣設(shè)備的損壞程度，加快系統(tǒng)電壓的恢復(fù)，從而為電氣設(shè)備的自啟動(dòng)創(chuàng)造了有利條件，同時(shí)還提高了發(fā)電機(jī)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性。

（4）可靠性：保護(hù)裝置如能滿足可靠性的要求，反而會(huì)成為擴(kuò)大事故或直接造成故障的根源。為確保保護(hù)裝置動(dòng)作的可靠性，必須確保保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)原理、整定訓(xùn)算、安裝調(diào)試正確無(wú)誤：同時(shí)要求組成保護(hù)裝置的各元件的質(zhì)量可靠、運(yùn)行維護(hù)得當(dāng)、系統(tǒng)簡(jiǎn)化有效，以提高保護(hù)的可靠性。

2.3 保護(hù)裝置的應(yīng)用

繼電保護(hù)裝置廣泛應(yīng)用于工廠企業(yè)高壓供電系統(tǒng)、變電站等，用于高壓供電系統(tǒng)線路保護(hù)、主變保護(hù)、電容器保護(hù)等。高壓供電系統(tǒng)分母線繼電保護(hù)裝置的應(yīng)用.對(duì)于不并列運(yùn)行的分段母線裝設(shè)電流速斷保護(hù)，但僅在斷路器合閘的瞬間投入，合閘后自動(dòng)解除。另外，還應(yīng)裝設(shè)過(guò)電流保護(hù)，對(duì)于負(fù)荷等級(jí)較低的配電所則可不裝設(shè)保護(hù)。變電站繼電保護(hù)裝置的應(yīng)用包括：

（1）線路保護(hù)：一般采用二段式或三段式電流保護(hù)，其中一段為電流速斷保護(hù)，二段為限時(shí)電流速斷保護(hù)，三段為過(guò)電流保護(hù)。

（2）母聯(lián)保護(hù)：需同時(shí)裝設(shè)限時(shí)電流速斷保護(hù)和過(guò)電流保護(hù)。

（3）主變保護(hù)：主變保護(hù)包括主保護(hù)和后備保護(hù)，主保護(hù)一般為重瓦斯保護(hù)、差動(dòng)保護(hù)，后備保護(hù)為復(fù)合電壓過(guò)流保護(hù)、過(guò)負(fù)荷保護(hù)。

（4）電容器保護(hù)：對(duì)電容器的保護(hù)包括過(guò)流保護(hù)、零序電壓保護(hù)、過(guò)壓保護(hù)及失壓保護(hù)。

3.繼電保護(hù)中常見(jiàn)的故障分析

3.1 電流互感飽和故障

電流互感器飽和對(duì)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的影響非常大。隨著配電系統(tǒng)設(shè)備終端負(fù)荷的不斷增容，若發(fā)生短路則短路電流很大。當(dāng)系統(tǒng)靠近終端設(shè)備區(qū)發(fā)生短路時(shí)，電流可達(dá)到或接近電流互感器單次額定電流的百倍量級(jí)。在常態(tài)短路情形下，越大電流互感器誤差隨著一次短路電流倍數(shù)增大而增大，當(dāng)電流速斷保護(hù)使靈敏度降低時(shí)就可能阻止動(dòng)作。線路短路時(shí)，由于電流互感器電流飽和，再次感應(yīng)的二次電流小或接近于零，也會(huì)導(dǎo)致定時(shí)限過(guò)流保護(hù)裝置無(wú)法動(dòng)作。當(dāng)在配電系統(tǒng)的出口線過(guò)流保護(hù)拒動(dòng)作導(dǎo)致配電所進(jìn)口線保護(hù)動(dòng)作了，則使整個(gè)配電系統(tǒng)斷電。

3.2 開(kāi)關(guān)保護(hù)設(shè)備選擇不當(dāng)故障

開(kāi)關(guān)保護(hù)設(shè)備的正確選擇十分重要，現(xiàn)在多數(shù)配電都采用了在高負(fù)荷密集區(qū)建立開(kāi)關(guān)站，即采用變電所——開(kāi)關(guān)站——配電變壓器的供電輸電方式。通常來(lái)說(shuō)，對(duì)開(kāi)關(guān)站入口線路采用負(fù)荷開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)日常分合負(fù)載電流不設(shè)保護(hù)，對(duì)直接帶配電變壓設(shè)備的出口線路選用負(fù)荷開(kāi)關(guān)組合電器。因此在造成配電所出口故障時(shí)，開(kāi)關(guān)站容易越級(jí)跳閘。此外影響繼電保護(hù)故障常見(jiàn)的的因素還有繼電器觸點(diǎn)松動(dòng)、繼電器參數(shù)不當(dāng)、電磁系統(tǒng)鉚裝件變形、玻璃絕緣子損傷、線圈故障問(wèn)題等。

4.確保繼電保護(hù)安全運(yùn)行的措施

4.1 做好繼電保護(hù)裝置檢驗(yàn)

在繼電保護(hù)裝置檢驗(yàn)過(guò)程中必須注意，將整組試驗(yàn)和電流回路升流試驗(yàn)放在本次檢驗(yàn)最后進(jìn)行，這兩項(xiàng)工作完成后，嚴(yán)禁再拔插件、改定值、改定值區(qū)、改變二次回路接線等工作。電流回路升流和電壓回路升壓試驗(yàn)，也必須在其它試驗(yàn)項(xiàng)目完成后最后進(jìn)行。

4.2 定值區(qū)問(wèn)題

微機(jī)保護(hù)的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是可以有多個(gè)定值區(qū)，這極大方便了電網(wǎng)運(yùn)行方式變化情況下的定值更改問(wèn)題。但是還必須注意的是定值區(qū)的錯(cuò)誤對(duì)繼電工作來(lái)說(shuō)是一大忌，必須采用嚴(yán)格的管理和相應(yīng)的技術(shù)手段來(lái)確保定值區(qū)的正確性。采取的措施是，在修改完定值后，必須打印定值單及定值區(qū)號(hào)，注意日期、變電站、修改人員及設(shè)備名稱，并重點(diǎn)在繼電保護(hù)工作記錄中注明定值編號(hào)，避免定值區(qū)出錯(cuò)。

4.3 一般性檢查

不論何種保護(hù)，一般性檢查都是非常重要的。首先清點(diǎn)連接件是否緊固，焊接點(diǎn)是否虛焊機(jī)械特性等。其次是應(yīng)該將裝置所有的捅件拔下來(lái)檢查一遍，將所有的芯片按緊，螺絲擰緊并檢查虛焊點(diǎn)。在檢查中，還必須將各元件保護(hù)屏、控制屏、端子箱的螺絲緊固作為一項(xiàng)重要工作來(lái)落實(shí)。

4.4 接地問(wèn)題

繼電保護(hù)工作中接地問(wèn)題是非常突出的，大致分以下兩點(diǎn)：首先，保護(hù)屏的各裝置機(jī)箱屏障等的接地問(wèn)題，必須接在屏內(nèi)的銅排上，一般生產(chǎn)廠家已做得較好，只需認(rèn)真檢查。最重要的是，保護(hù)屏內(nèi)的銅排是否能可靠地接入地網(wǎng)，應(yīng)該用較大截面的銅鞭或?qū)Ь€可靠緊固在接地網(wǎng)上，并且用絕緣表測(cè)電阻是否符合規(guī)程要求。

4.5 養(yǎng)成良好的工作記錄和檢查習(xí)慣

工作記錄必須認(rèn)真、詳細(xì)，真實(shí)地反映工作的一些重要環(huán)節(jié)，這樣的工作記錄應(yīng)該說(shuō)是一份技術(shù)檔案，在日后的工作中是非常有用的繼電保護(hù)工作記錄應(yīng)在規(guī)程限定的內(nèi)容以外，認(rèn)真記錄每一個(gè)工作細(xì)節(jié)、處理方法。工作完成后認(rèn)真檢查一遍所接觸過(guò)的設(shè)備是一個(gè)良好的習(xí)慣，它往往會(huì)發(fā)現(xiàn)一些工作中的疏漏，對(duì)于每一位繼電保護(hù)工作人員來(lái)說(shuō)都應(yīng)該養(yǎng)成這一良好的工作習(xí)慣。

總之，電力系統(tǒng)繼電保護(hù)能夠快速、有效的切除故障設(shè)備，保證保證非故障設(shè)備的安全運(yùn)行，能夠有選擇性的發(fā)出故障報(bào)警信號(hào)，維護(hù)電力系統(tǒng)的暢通。電力系統(tǒng)的發(fā)展也對(duì)機(jī)電保護(hù)提出了更高的要求，繼電保護(hù)裝置容易出現(xiàn)故障，只有對(duì)繼電保護(hù)裝置定期檢查并維護(hù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障并處理，保證電力系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，保證供電的可靠性。

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