淺談電廠繼電保護(hù)技術(shù)的基本原理及其應(yīng)用分析

劉濤

摘 要：電力系統(tǒng)的繼電保護(hù)是確保電網(wǎng)正常運(yùn)行的一個重要保證。近年來隨著我國經(jīng)濟(jì)水平的不斷增加，人們對于電力的運(yùn)行安全性與穩(wěn)定性也提出了更高的要求，這也就需要對現(xiàn)有的電廠繼電保護(hù)技術(shù)進(jìn)行進(jìn)一步的完善與優(yōu)化，只有這樣才能夠取得一個良好的繼電保護(hù)效果，并為我國電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行提供一個良好的基礎(chǔ)。該文就電廠繼電保護(hù)技術(shù)及其基本原理以及具體應(yīng)用進(jìn)行了分析研究。

關(guān)鍵詞：電廠 繼電保護(hù) 基本原理

中圖分類號：TM774 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）07（a）-0059-02

1 進(jìn)行繼電保護(hù)的意義分析

1.1 確保電廠得以正常運(yùn)行

當(dāng)電廠中的一些電力系統(tǒng)元件出現(xiàn)故障時，其繼電保護(hù)裝置就能夠及時準(zhǔn)確地對距離最近的斷路器發(fā)出指令，并使得跳閘，這樣就能夠使得故障元件能夠及時地從電力系統(tǒng)中斷開，并使得其對于整個電網(wǎng)系統(tǒng)的影響盡可能的降低，這樣也能夠確保該電廠得以正常運(yùn)行。

1.2 對電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀況進(jìn)行監(jiān)控

繼電保護(hù)裝置不僅可以進(jìn)行故障反應(yīng)以及故障處理，還能夠?qū)﹄姀S中各個設(shè)備的具體運(yùn)行狀況進(jìn)行有效監(jiān)控。在電廠的具體生產(chǎn)過程中，一旦某一電力設(shè)備沒能夠正常運(yùn)行，該繼電保護(hù)裝置就會直接發(fā)出信號，這樣相應(yīng)的維護(hù)工作人員就能夠及時接收到故障信息并對此進(jìn)行相應(yīng)的處理。此外，通過繼電保護(hù)技術(shù)的合理應(yīng)用，也能夠在故障發(fā)生的第一時間內(nèi)及時將可能引起事故的電氣設(shè)備進(jìn)行關(guān)閉，并借此達(dá)到消除安全隱患以及降低經(jīng)濟(jì)損失的效果。

2 繼電保護(hù)裝置的原理與工作任務(wù)

2.1 工作原理

繼電保護(hù)裝置的基本原理是利用系統(tǒng)中故障或者是異常情況發(fā)生時，電流、電壓，或者功率、頻率的變化，構(gòu)成繼電動作保護(hù)原理。除上述情況外，也可以是其他物理量。比如變壓器油箱故障時，由于大量的瓦斯產(chǎn)生，油的流速會增大，油壓的強(qiáng)度會增高。繼電裝置包括了測量部分、邏輯部分、執(zhí)行部分等。

2.2 工作任務(wù)

當(dāng)供電系統(tǒng)處于正常狀態(tài)時，繼電裝置能夠?qū)ο到y(tǒng)及設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，并為值班工作人員提供一定的工作依據(jù)。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時，保護(hù)裝置能夠自動、及時并且有選擇性的切除故障部分，確保非故障部分能夠正常運(yùn)行，從而將故障造成的影響控制在最小范圍內(nèi)。當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行出現(xiàn)異常情況時，能夠及時準(zhǔn)確地發(fā)出警報，提醒工作人員及時處理問題。

2.3 繼電保護(hù)裝置的基本要求

首先是選擇性。當(dāng)供電系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，保護(hù)裝置能夠選擇性地切除故障部分。具體的操作是將離故障位置最近的斷路器斷開，以此來保障系統(tǒng)其他部分能夠正常運(yùn)行。將故障帶來的影響控制在一定的范圍內(nèi)。

其次是靈敏性。靈敏性體現(xiàn)了保護(hù)裝置對異常工作情況與故障的反映能力。具體的要求是，無論故障點(diǎn)在保護(hù)裝置范圍內(nèi)的位置如何，或者故障的性質(zhì)如何，保護(hù)裝置在故障存在的情況下能夠正常發(fā)生動作。當(dāng)故障處于保護(hù)區(qū)外時，不會發(fā)生錯誤的動作。對保護(hù)裝置靈敏性衡量通常是靈敏系數(shù)。

再次是速動性。保護(hù)裝置能夠在最短的時間內(nèi)消除故障，故障消除的時間越短，電流對設(shè)備造成的損壞就會越輕。加快電壓恢復(fù)，為設(shè)備啟動創(chuàng)造有利條件。

最后是可靠性。保護(hù)裝置要能夠正常發(fā)生動作并且隨時都處在準(zhǔn)備工作狀態(tài)。如果裝置的可靠性不能夠滿足要求，保護(hù)裝置就可能會起到相反的作用。為確保裝置的可靠性，要求保護(hù)裝置在安裝調(diào)試、整定計算工作方面不存在問題。而組成保護(hù)裝置的元器件也要質(zhì)量有保證，系統(tǒng)盡可能簡化，以提升保護(hù)裝置的可靠性。

3 繼電保護(hù)技術(shù)在電廠中的具體應(yīng)用分析

3.1 進(jìn)行電網(wǎng)的距離保護(hù)

距離保護(hù)通常指的是反映保護(hù)安裝處到故障點(diǎn)之間的距離，并在距離實(shí)際遠(yuǎn)近基礎(chǔ)上來確定動作時限的一種保護(hù)裝置。借助于對保護(hù)安裝處以及故障點(diǎn)兩點(diǎn)距離的有效測量，則能夠?qū)牲c(diǎn)之間的阻抗大小進(jìn)行合理的測量，因此電網(wǎng)的距離保護(hù)也被稱為了阻抗保護(hù)。在電網(wǎng)正常運(yùn)行的過程中，其保護(hù)安裝處所測量到的電路阻抗一般為負(fù)荷阻抗，但是在出現(xiàn)了線路故障的情況下，因?yàn)槠錅y量電壓以及測量電流的變化，也會導(dǎo)致該短路阻抗出現(xiàn)一定程度的降低，而在電力系統(tǒng)出現(xiàn)了短路的情況下，其電路阻抗的測量值也會直接出現(xiàn)一定程度的轉(zhuǎn)變，并使得原本的負(fù)荷阻抗開始轉(zhuǎn)變?yōu)槎搪纷杩埂６摐y量阻抗值超出了系統(tǒng)預(yù)定的范圍之后，該繼電保護(hù)裝置就會產(chǎn)生作用，并會關(guān)閉出現(xiàn)故障的電氣元件。

3.2 進(jìn)行電廠變壓器的保護(hù)

變壓器一旦處于不正常的工作狀態(tài)下，其就會產(chǎn)生過負(fù)荷、外部短路引起的過電流、因?yàn)槔鋮s系統(tǒng)的故障而導(dǎo)致溫度升高等諸多情況，并會對整個電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行造成嚴(yán)重的威脅。此外，現(xiàn)階段我國電力系統(tǒng)多運(yùn)用的是大容量的變壓器，這種變壓器其額定工作的磁通密度相對較大，在具體工作的過程中其工作磁密與電壓頻率也呈現(xiàn)為正比例。而在電壓低頻率的運(yùn)行狀態(tài)下，就可能導(dǎo)致該變壓器出現(xiàn)了過勵磁故障等。而變壓器上的繼電保護(hù)便能夠在出現(xiàn)了上述故障以及異常狀態(tài)的情況下，在第一時間借助于斷路器進(jìn)行故障變壓器的有效切除，并及時對相應(yīng)的維護(hù)工作人員發(fā)出信號。這樣維護(hù)人員就可以在此基礎(chǔ)上對該變壓器所存在的各種故障進(jìn)行及時消除?，F(xiàn)階段電壓變壓器繼電保護(hù)的主要方式存在縱差動保護(hù)、相互短路的后備保護(hù)以及瓦斯保護(hù)等多種形式。

3.3 進(jìn)行輸電線路的保護(hù)工作

（1）輸電線路的縱聯(lián)差動保護(hù)：該保護(hù)方式的工作原理在于對保護(hù)線路兩端的電流大小以及相位原理進(jìn)行測量。而當(dāng)輸電線路在運(yùn)行過程中出現(xiàn)了故障的情況下，其流入到繼電線圈中的電流也就會發(fā)生一定程度的改變，通過對該電流量進(jìn)行實(shí)時的監(jiān)控，就能夠在出現(xiàn)故障的第一時間內(nèi)進(jìn)行有效處理。（2）光纖縱聯(lián)差動保護(hù)：該保護(hù)模式借助于光纖通道來將測量的信號進(jìn)行有效傳遞，其工作原理在于先將電信號轉(zhuǎn)變?yōu)楣庑盘?，然后再將該信號進(jìn)行傳輸，當(dāng)一端接收到該光信號之后，立即將其轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，并對其進(jìn)行相位以及方向的比較，在此基礎(chǔ)上來確保保護(hù)是否動作。（3）高頻保護(hù)：對于一些具有高電壓以及遠(yuǎn)距離的輸送電路，還需要進(jìn)行全線速動保護(hù)的配置，并將其作為繼電保護(hù)技術(shù)的主保護(hù)形式。借助于該繼電保護(hù)技術(shù)能夠?qū)旊娋€路兩側(cè)的電氣量進(jìn)行即時反應(yīng)，這也就需要擁有能夠?qū)啥穗姎饬窟M(jìn)行及時反應(yīng)以及傳輸?shù)耐ǖ馈，F(xiàn)階段在220 kV以及以上的電網(wǎng)系統(tǒng)中，就多運(yùn)用高頻保護(hù)技術(shù)來作為輸電線路的主保護(hù)技術(shù)。而高頻保護(hù)的原理在于合理運(yùn)用載波技術(shù)，并將輸電線路作為一個重要的傳輸渠道，來將線路兩側(cè)的工頻電力量調(diào)制在40 V～500 kHz的高頻電波上，并沿著輸電線路這一通道進(jìn)行相互傳送。兩側(cè)保護(hù)在受到該高頻信號之后，再將其進(jìn)行還原，并在此基礎(chǔ)上來進(jìn)行判斷該區(qū)域存在的是區(qū)內(nèi)故障還是區(qū)外故障。就工作原理進(jìn)行分析，高頻保護(hù)對于保護(hù)線之外的故障是不會發(fā)生反應(yīng)的。

4 結(jié)語

隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展以及科技水平的進(jìn)一步提升，使得人們對于電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性要求也就變得越來越高。而為了達(dá)到這一效果，也就需要在電網(wǎng)運(yùn)行的過程中對繼電保護(hù)技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行有效加強(qiáng)，這樣才能夠確保我國的電力系統(tǒng)得以順利進(jìn)行，并使得該電廠的生產(chǎn)效率以及生產(chǎn)力得到有效的提升。因此說繼電保護(hù)技術(shù)的進(jìn)一步應(yīng)用是我國電網(wǎng)系統(tǒng)的一個必然發(fā)展趨勢，并能夠促進(jìn)我國的經(jīng)濟(jì)水平得到進(jìn)一步發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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