電力系統(tǒng)繼電保護(hù)應(yīng)用研究

摘要：電力系統(tǒng)中的繼電保護(hù)是指當(dāng)電力系統(tǒng)某一部分在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)漏電、短路等影響生產(chǎn)安全的故障時(shí)，電力系統(tǒng)中預(yù)裝的繼電器保護(hù)裝置可以自動(dòng)響應(yīng)并保護(hù)發(fā)電機(jī)、輸電線路等關(guān)鍵設(shè)施，以免其承受過(guò)高荷載而造成損壞。文章結(jié)合實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合搜集到的資料，對(duì)電力系統(tǒng)中繼電保護(hù)的應(yīng)用進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；繼電保護(hù)；電力故障；發(fā)電機(jī)；輸電線路 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TM77 文章編號(hào)：1009-2374（2015）01-0054-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0027

1 電力系統(tǒng)的概念及特點(diǎn)

電力系統(tǒng)是由發(fā)電、輸電、變電、配電以及用電組成的電能生產(chǎn)與消費(fèi)系統(tǒng)。電力系統(tǒng)經(jīng)過(guò)機(jī)械裝置或是化學(xué)反應(yīng)等，將自然界中的能源轉(zhuǎn)換成動(dòng)能或是熱能，再進(jìn)一步地轉(zhuǎn)換成為電能，然后經(jīng)過(guò)輸電以及變電過(guò)程，將電能輸送到電力中心，最終通過(guò)配電以及變電環(huán)節(jié)把電能輸送到用戶處進(jìn)行銷售。由于電能無(wú)法進(jìn)行大量?jī)?chǔ)存，因此其生產(chǎn)與銷售一般在同一時(shí)間段完成，這就需要電力企業(yè)事實(shí)掌控轄區(qū)內(nèi)電力消耗情況，從而據(jù)此控制電力生產(chǎn)速度，以避免生產(chǎn)資源的浪費(fèi)。

電力系統(tǒng)主要由電源、電力網(wǎng)絡(luò)和負(fù)荷中心組成。其中電源指的是各類發(fā)電站，通過(guò)對(duì)自然資源進(jìn)行一定的處理后得到電能；電力網(wǎng)絡(luò)是指在電能產(chǎn)生后通過(guò)一系列處理將電力資源銷售給用戶的一整個(gè)環(huán)節(jié)；負(fù)荷中心則是負(fù)責(zé)調(diào)控電力生產(chǎn)與用戶使用的供求關(guān)系。

2 繼電保護(hù)的概念

繼電保護(hù)是指在電力系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程中，突發(fā)異常狀況時(shí)能夠自動(dòng)在最短時(shí)間內(nèi)以及最小區(qū)域內(nèi)切斷電源并將故障部件從電路中隔離開(kāi)來(lái)，這樣既不影響系統(tǒng)中其他環(huán)節(jié)的正常工作，也有利于維修人員對(duì)故障部分進(jìn)行檢查以及維修。

繼電保護(hù)裝置一定要能正確地區(qū)分其兩端點(diǎn)之間連接的電氣元件是處于正常工作狀態(tài)還是發(fā)生了故障，為了達(dá)到這一目的，繼電保護(hù)器裝置就應(yīng)該能敏感地分辨出該部分裝置電氣物理量的變化情況是否超出一定的

限度。

一般來(lái)說(shuō)，電氣系統(tǒng)的線路中，電壓與電流都會(huì)是相對(duì)穩(wěn)定在某一個(gè)值域范圍內(nèi)，若是發(fā)生故障，則發(fā)生故障的那一部分電氣設(shè)備的電流或是電壓都會(huì)發(fā)生顯著的變化。如某一時(shí)刻通過(guò)一電氣設(shè)備的電流突然顯著增大，則該電氣設(shè)備可能因?yàn)閮?nèi)部線路發(fā)生故障而被燒毀，此時(shí)繼電保護(hù)器就應(yīng)該感應(yīng)出電流的變化情況立即切斷電源，避免過(guò)大的電流通過(guò)導(dǎo)線瞬間產(chǎn)生高溫，燒毀其他的設(shè)備甚至燃起明火，導(dǎo)致火災(zāi)造成巨大的財(cái)產(chǎn)損失。

3 繼電保護(hù)技術(shù)的現(xiàn)狀

繼電保護(hù)技術(shù)是隨著電力系統(tǒng)的建設(shè)與發(fā)展而發(fā)展起來(lái)的。19世紀(jì)下半葉，第二次工業(yè)革命展開(kāi)，人類進(jìn)入電氣時(shí)代，電力這一方便高效的能源在剛出現(xiàn)的時(shí)候就受到了人們的廣泛歡迎，因此電力技術(shù)得到了飛速發(fā)展。到了20世紀(jì)初，電力系統(tǒng)的建設(shè)已初具規(guī)模，在電力能源得到廣泛應(yīng)用的基礎(chǔ)上，電力系統(tǒng)的危險(xiǎn)性在一次次的事故中也得以表現(xiàn)出來(lái)，于是人們開(kāi)始研究如何保證電力系統(tǒng)更加安全有效的運(yùn)行，繼電保護(hù)裝置也就應(yīng)運(yùn)而生。最早的電路保護(hù)裝置是19世紀(jì)末被發(fā)明的熔斷器，其工作原理是將一根較細(xì)的銅絲與電氣設(shè)備串聯(lián)，細(xì)銅絲若是承受高溫就會(huì)熔斷，達(dá)到切斷電路的目的，因此當(dāng)電氣設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，過(guò)大的電流通過(guò)細(xì)銅絲，就會(huì)引起其迅速升溫而最終熔斷，保護(hù)整個(gè)電力系統(tǒng)。到了20世紀(jì)初期，出現(xiàn)了作用于斷電器的電磁型繼電保護(hù)裝置，但由于技術(shù)與生產(chǎn)能力的制約，這一技術(shù)直到50年代晶體管以及其他固態(tài)元器件的制造業(yè)得以迅速發(fā)展之后才被廣泛地應(yīng)用于生產(chǎn)與生活中。這一類型的繼電保護(hù)裝置具有靈敏度高、維護(hù)簡(jiǎn)單、體積小、功率低等優(yōu)點(diǎn)，但由于其主要材料是磁鐵，比較容易受到外界環(huán)境的干擾而導(dǎo)致其容易產(chǎn)生故障。直到20世紀(jì)60年代，大規(guī)模集成電路技術(shù)得到飛速發(fā)展、計(jì)算機(jī)與處理器不斷地朝微型的方向發(fā)展并迅速投入到了運(yùn)用中去，于是出現(xiàn)了應(yīng)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制的數(shù)字繼電保護(hù)器，并逐漸在生產(chǎn)中得到應(yīng)用。

建國(guó)以來(lái)，在國(guó)家政策的支持下，我國(guó)電力系統(tǒng)得到迅速發(fā)展，繼電保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)以及制造業(yè)經(jīng)歷了從無(wú)到有的變化。20世紀(jì)50年代，我國(guó)工程技術(shù)人員從國(guó)外學(xué)習(xí)到了繼電保護(hù)裝置的運(yùn)行原理以及制造方法，并由此開(kāi)始扎根研究，逐漸發(fā)展并壯大了我國(guó)關(guān)于繼電保護(hù)裝置這一領(lǐng)域的科研力量以及技術(shù)隊(duì)伍。20世紀(jì)60年代，我國(guó)的繼電保護(hù)裝置研究、設(shè)計(jì)以及生產(chǎn)的完整體系已經(jīng)初具雛形，為我國(guó)繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

目前，隨著我國(guó)的計(jì)算機(jī)技術(shù)已經(jīng)逐漸與世界領(lǐng)先水平相持，我國(guó)在計(jì)算機(jī)控制的全自動(dòng)化繼電保護(hù)裝置的研究上也正如火如荼地進(jìn)行著，繼電保護(hù)的微機(jī)化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化一體系也正在構(gòu)建當(dāng)中，在許多研究領(lǐng)域我國(guó)已經(jīng)達(dá)到世界領(lǐng)先水平。

4 繼電保護(hù)裝置的應(yīng)用

繼電保護(hù)器需要在實(shí)際應(yīng)用中更好地完成工作，必須在技術(shù)上滿足有效選擇性、速動(dòng)性以及可靠性這幾個(gè)基本要求。選擇性是指當(dāng)電力系統(tǒng)中的設(shè)備或是線路發(fā)生故障造成電流或電壓突然增大，對(duì)于其他的設(shè)備正常運(yùn)行造成了威脅時(shí)，繼電保護(hù)器能夠準(zhǔn)確地切斷該用電器兩端的線路，使該用電器脫離整個(gè)電路系統(tǒng)。而當(dāng)故障設(shè)備的繼電保護(hù)器失效時(shí)，其相鄰設(shè)備上的繼電保護(hù)器應(yīng)能及時(shí)切斷兩端電路。速動(dòng)性是指繼電保護(hù)裝置能夠在第一時(shí)間內(nèi)切斷故障設(shè)備兩端線路，減少其他設(shè)備在非正常電流或是電壓的條件下運(yùn)行的時(shí)間，盡可能地降低其損壞程度，減少企業(yè)的損失?？煽啃允侵咐^電保護(hù)裝置在設(shè)備正常運(yùn)行的狀況下不會(huì)誤判，影響電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行，而在電氣設(shè)備發(fā)生故障的時(shí)候應(yīng)立即做出反應(yīng)，切斷電路。

繼電保護(hù)裝置被廣泛應(yīng)用于需要應(yīng)用高壓電力的工廠以及變電站等地區(qū)，保護(hù)其內(nèi)部電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。工廠中大多使用有大功率的用電器，因此在其進(jìn)行生產(chǎn)工作時(shí)，工廠內(nèi)部線路負(fù)荷電流較大，若是某些設(shè)備產(chǎn)生故障不能得到及時(shí)的保護(hù)，就可能影響其他生產(chǎn)設(shè)備的正常運(yùn)行，甚至造成損毀，極大地影響了工廠企業(yè)的生產(chǎn)效率甚至造成數(shù)額巨大的利益損失。而變電站是將低壓電力轉(zhuǎn)換成高壓電力或是將高壓電力轉(zhuǎn)換成低壓電力的裝置，其至少有一端加載了高壓電，若是不應(yīng)用繼電保護(hù)裝置，那么在其發(fā)生故障時(shí)就容易燒毀變電器中的關(guān)鍵設(shè)備，導(dǎo)致變電器失去工作能力，影響其后面其他裝置的能源供應(yīng)。變電站繼電保護(hù)裝置的應(yīng)用一般分為電流速斷保護(hù)、限時(shí)電流速斷保護(hù)、過(guò)電流

保護(hù)。

隨著繼電保護(hù)技術(shù)的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)智能化保護(hù)裝置逐漸投入使用，且隨著微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，微型計(jì)算機(jī)繼電保護(hù)裝置也日新月異，其靈敏度以及可靠性的提高使其能夠應(yīng)用于更多的領(lǐng)域。

5 結(jié)語(yǔ)

隨著電力系統(tǒng)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展越來(lái)越向網(wǎng)絡(luò)化、智能化的方向發(fā)展，這對(duì)繼電保護(hù)設(shè)備研究人員設(shè)立了新的目標(biāo)。而只有對(duì)繼電保護(hù)裝置的技術(shù)研究得更加深入，提高其技術(shù)規(guī)格，才能對(duì)電力系統(tǒng)的安全性進(jìn)行更有效的保護(hù)。

參考文獻(xiàn)

[1] 米桂娣.電力系統(tǒng)中繼電保護(hù)技術(shù)探討[J].科技資訊，2010，（14）.

[2] 黃偉進(jìn)，單衛(wèi)東，祝剛.繼電保護(hù)技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展[J].各界文論，2007，（4）.

[3] 趙永昱.繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展歷程和前景展望[J].科學(xué)之友，2011，（10）.

[4] 孫躍權(quán).繼電保護(hù)技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展[J].民營(yíng)科技，2007，（11）.

作者簡(jiǎn)介：李征（1978—），男，河北唐山人，國(guó)網(wǎng)冀北電力有限公司唐山供電公司工程師，研究方向：電力系統(tǒng)變電運(yùn)行。

（責(zé)任編輯：秦遜玉）endprint