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继电保护的基本概念

实习编辑 • 2023-11-17 11:31:23 • 用户投稿 • 阅读 3

1.1什么是继电保护装置：

继电保护装置是一种由继电器和其它辅助元件构成的安全自动装置。它能反映电气元件的故障和不正常运行状态，并动作于断路器跳闸或发出信号。

(1)故障：将故障元件切除(借助断路器);

(2)不正常状态——自动发出信号以便及时处理，可预防事故的发生和缩小事故影响范围，保证电能质量和供电可靠性。

1.2继电保护的作用与组成

在电力系统中，继电保护装置的基本任务(作用)是:

(1)当电力系统中的电气设备发生短路故障时，能自动、迅速、有选择性地将故障元件从电力系统中切除，使故障元件免于继续遭到破坏，保证其它无故障部分迅速恢复正常运行。

(2)当电力系统中的电气设备出现不正常运行状态时，并根据运行维护的条件(例如有无经常值班人员)，动作于发出信号、减负荷或跳闸。此时一般不要求保护迅速动作，而是根据当时电力系统和元件的危害程度规定一定的延时，以免误动作。继电保护的组成一般由测量部分、逻辑部分和执行部分组成。就全局而论，在电力系统的安全问题上有两种必须避免的灾害性事故：一种是重大电力设备损坏，另一种是电网的长期大面积停电。在这些方面，电力系统继电保护一直发挥着特殊重要作用。

继电保护装置主要都包括三个部分：测量部分、逻辑部分、执行部分。
1.3继电保护的基本原理

现以最简单的过电流保护装置为例，来说明继电保护的组成和基本工作原理。

在图1.1所示的输电线路过电流保护装置的原理接线图中,电流继电器ka的线圈接于被保护线路电流互感器ta的二次回路，这就是保护的测量回路，它监视被保护线路的运行状态，测量线路中电流的大小。在正常运行情况下，线路中通过负荷电流时，电流继电器ka不动作;当被保护线路发生短路故障时，流入继电器ka线圈回路的电流大于继电器的动作电流时，电流继电器立即动作，其接点闭合，接通逻辑回路中时间继电器kt的线圈回路，时间继电器起动并经延时后接点闭合，接通执行回路中的信号继电器ks和断路器qf跳闸线圈y回路，使断路器qf跳闸，切除故障。
可见，这种继电保护装置的核心是电流继电器，它通过电流互感器受电，经常测量着线路电流值的变化，并与整定值进行比较，一旦超过整定值就动作，向断路器跳闸机构送出跳闸命令，同时发出继电保护动作信号。

1.4继电保护装置的分类

继电保护装置一般可以按反应的物理量不同、被保护对象的不同、组成元件的不同以及作用的不同等方式来分类，例如：

(1)根据保护装置反应物理量的不同可分为：电流保护、电压保护、距离保护、差动保护和瓦斯保护等。

(2)根据被保护对象的不同可分为：发电机保护、输电线保护、母线保护、变压器保护、电动机保护等。在电气化铁道牵引供电系统中，主要有110kv(或220kv)输电线保护、牵引变压器保护、牵引网馈线保护及并联电容器补偿装置保护等。

(3)根据保护装置的组成元件不同可分为：电磁型、半导体型、数字型及微机保护装置等。

(4)根据保护装置的作用不同可分为：主保护、后备保护，以及为了改善保护装置的某种性能，而专门设置的辅助保护装置等。

当某一电气设备装设有多种保护装置时，其中起主要保护作用的保护装置称为主保护;作为主保护装置备用保护的保护装置称为后备保护。后备保护又分为近后备保护和远后备保护，近后备保护指同一电气设备上多种保护的相互备用，远后备保护则是指对相邻电气设备保护的备用。

1.5电力系统常见状态

电力系统在运行中，可能发生各种故障和不正常运行状态，最常见同时也是最危险的故障是发生各种形式的短路，如相间短路、接地短路等。

短路故障可能产生的后果：

(1)流经故障点的很大的短路电流和所燃起的电弧，使故障元件损坏。
(2)短路电流流经非故障电气元件时，由于发热和电动力的作用，引起它们的损坏或缩短它们的使用寿命。
(3)电力系统中部分地区的电压大大降低，破坏用户工作的稳定性或影响工厂产品质量。
(4)破坏电力系统并列运行的稳定性，引起系统振荡，甚至使整个系统瓦解。
电力系统中电气元件的正常工作遭到破坏，但没有发生故障，这种情况属于不正常运行状态：
(1)例如，因负荷超过电气设备的额定值而引起的电流升高(一般又称过负荷)，就是一种最常见的不正常运行状态。由于过负荷，使元件载流部分和绝缘材料的温度不断升高，加速绝缘的老化和损坏，就可能发展成故障。
(2)系统中出现功率缺额而引起的频率降低
(3)发电机突然甩负荷而产生的过电压
(4)以及电力系统发生振荡
故障和不正常运行状态，都可能在电力系统中引起事故。
事故，就是指系统或其中一部分的正常工作遭到破坏，并造成对用户少送电或电能质量变坏到不能容许的地步，甚至造成人身伤亡和电气设备的损坏。
系统事故的发生，除了由于自然条件的因素(如遭受雷击等)以外，一般都是由于设备制造上的缺陷、设计和安装的错误、检修质量不高或运行维护不当而引起的。因此，只要充分发挥人的主观能动性，正确地掌握客观规律，加强对设备的维护和检修，就可以大大减少事故发生的几率。
1.6对继电保护装置的基本要求
对继电保护装置的基本要求有四点：即选择性、灵敏性、速动性和可靠性
(1)选择性
当供电系统中发生故障时，继电保护装置应能有选择性地将故障部分切除。也就是它应该首先断开距离故障点最近的断路器，以保证系统中其它非故障部分能继续正常运行。系统中的继电保护装置能满足上述要求的，就称为有选择性;否则就称为没有选择性。

以图3—1为例，在各个断路器处都装有保护装置。当k—1点故障时，根据选择性的要求，应首先由断路器6处的保护装置动作，使断路器断开，则非故障部分可继续正常运行。若在k—1点故障时，继电保护装置首先使断路器5断开，则变电所ⅲ将全部停止供电，这种情况称为无选择性的动作。同理，k—2点短路应由断路器5切除，k—3点短路应由断路器1、2切除。

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