電力系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置的組成與基本要求

吳東翰 魏穎* 沈陽工學(xué)院 信息與控制學(xué)院

1 繼電保護(hù)裝置及其任務(wù)

繼電保護(hù)裝置的作用就是指出電力系統(tǒng)中某些設(shè)備的故障或不正常的運(yùn)行狀態(tài)，并產(chǎn)生動(dòng)作或發(fā)出信號(hào)的一個(gè)全自動(dòng)的裝置。其作用有以下幾點(diǎn)：使故障線路、元件在極短的時(shí)間內(nèi)不受大的電流損害，自動(dòng)的、有選擇的切除破壞電力系統(tǒng)的線段及元件，使線路迅速的處于正常工作；實(shí)現(xiàn)自動(dòng)發(fā)出不正常的運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)，由裝置進(jìn)行自動(dòng)處理、自動(dòng)解決，避免引起電氣設(shè)備的損壞擴(kuò)大事故；配合電力系統(tǒng)中其他設(shè)備，縮短事故發(fā)生時(shí)間，盡可能的提高電力系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性。

2 電力系統(tǒng)的不正常運(yùn)行狀態(tài)引起的后果

在電力系統(tǒng)中，不正常運(yùn)行狀態(tài)和發(fā)生故障未切除而引起的后果是極其危險(xiǎn)的，會(huì)造成非常大的不良影響。短路電流流過故障器件時(shí)，會(huì)造成器件絕緣材料老化、損壞，嚴(yán)重時(shí)可能發(fā)展成為故障；電力系統(tǒng)中某一個(gè)區(qū)間突然增大用電負(fù)荷，會(huì)使電壓下降破壞工作的穩(wěn)定性也能影響產(chǎn)品的質(zhì)量，會(huì)引起用戶的設(shè)備加速老化，甚至引起用戶設(shè)備的瞬間性停電以及人員傷亡。

3 保護(hù)裝置的組成

繼電保護(hù)裝置的組成由以下三個(gè)部分組成，見圖3.1 繼電保護(hù)裝置的組成。

圖3.1 繼電保護(hù)裝置的組成

測量部分的作用是用來測量被保護(hù)線路線段或被保護(hù)元器件的物理信息，通過監(jiān)測物理信息來判斷電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)；邏輯回路的作用是根據(jù)測量部分發(fā)出來的信號(hào)，進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換實(shí)施邏輯判斷，發(fā)出相應(yīng)的信號(hào)；執(zhí)行部分的作用是根據(jù)邏輯回路發(fā)來的信號(hào)進(jìn)行判斷動(dòng)作，執(zhí)行對故障的決定以及產(chǎn)生跳閘的脈沖。

繼電保護(hù)按作用可以分為以下幾點(diǎn)：主保護(hù)是用來保護(hù)元件內(nèi)部的各種故障情況，達(dá)到設(shè)備的安全性并有選擇的切除故障部分；后備保護(hù)按距離又可以區(qū)分為近后備保護(hù)和遠(yuǎn)后備保護(hù)，近后備保護(hù)是故障相鄰的設(shè)備進(jìn)行切除、遠(yuǎn)后備保護(hù)是近后備拒動(dòng)后故障比較近的設(shè)備進(jìn)行切除；輔助保護(hù)是為了補(bǔ)充以上兩個(gè)保護(hù)不足而為了安全考慮增設(shè)的保護(hù)[1]。

4 繼電保護(hù)的基本原理

電力系統(tǒng)中發(fā)生電流瞬時(shí)增大、電壓負(fù)荷突增使之降低、電流與電壓之間的相位角發(fā)生改變、阻抗發(fā)生顯著的增大或減小變化都會(huì)影響電力系統(tǒng)的繼電保護(hù)裝置發(fā)生動(dòng)作，會(huì)產(chǎn)生過電流保護(hù)、過電壓保護(hù)、功率方向保護(hù)、差動(dòng)保護(hù)和零序電流保護(hù)。

5 繼電保護(hù)的基本要求

通過分析圖5.1 繼電保護(hù)裝置，說明繼電保護(hù)的基本要求。

圖5.1 繼電保護(hù)裝置

當(dāng)圖中d1點(diǎn)因某些特殊情況發(fā)生短路時(shí)，應(yīng)該是L1故障線路的保護(hù)1和保護(hù)2動(dòng)作，將線路L1切除，當(dāng)我們切除故障時(shí)變電所B的電源由變電所A通過并聯(lián)線路向變電所B提供電源。當(dāng)d2點(diǎn)因無功功率短缺發(fā)生短路故障時(shí)，應(yīng)該是該線路的保護(hù)3動(dòng)作并且斷路器QF3跳閘，將線路L2切除此時(shí)的變壓所C停電。由上可知，當(dāng)d1發(fā)生故障時(shí)保護(hù)1和保護(hù)2有選擇性的動(dòng)作將停電范圍限制最小并且也做到了對變電所b不停電的供電。當(dāng)d2發(fā)生故障時(shí)，保護(hù)3不動(dòng)作并且斷路器QF3不跳閘，此時(shí)的故障并沒有解除為了解決這個(gè)了，保護(hù)2為近后備保護(hù)、保護(hù)1為遠(yuǎn)后備保護(hù)，保護(hù)1和保護(hù)2統(tǒng)稱為后備保護(hù)。此時(shí)應(yīng)先保護(hù)2動(dòng)作，若保護(hù)2也不動(dòng)作并且斷路器QF2不跳閘，那么保護(hù)1不動(dòng)作并且斷路器QF1跳閘，解決故障事件從而達(dá)到可靠性、靈敏性、選擇性、速動(dòng)性。

繼電保護(hù)的選擇性是指電力系統(tǒng)中發(fā)生故障，有選擇的切除盡量減少停電面積，保證切除后能夠繼續(xù)安全運(yùn)行；繼電保護(hù)的速動(dòng)性是指能夠盡快的切除保護(hù)內(nèi)的故障，減少電氣設(shè)備受不穩(wěn)定的物理信息的損害；繼電保護(hù)的靈敏性是指針對保護(hù)范圍的過量繼電器和欠量繼電器指出故障的范圍；繼電保護(hù)的可靠性是指繼電保護(hù)的動(dòng)作不拒動(dòng)不勿動(dòng)，達(dá)到安全性和依賴性要求。

6 結(jié)語

在我國大力推進(jìn)電網(wǎng)建設(shè)的背景下，電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的重要保障關(guān)乎著人民生活的穩(wěn)定性。因此，我們要加強(qiáng)對繼電保護(hù)系統(tǒng)故障的分析和處理從而提高技術(shù)管理水平，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定、健康的發(fā)展，減少故障的發(fā)生，也是使我國提升電力系統(tǒng)安全管理質(zhì)量的主要工作。

[1]康丁文,電力系統(tǒng)繼電保護(hù)故障分析與處理措施 [J] 2018（3）：224.

[2]尹項(xiàng)根，曾克娥.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理與應(yīng)用[M].武漢：華中科技大學(xué)出版社，2014：23-26.