淺論供電系統(tǒng)的繼電保護(hù)

.繼電保護(hù)測試儀1.10KV供電系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中的重要位置　　上海日行電氣有限公司電力系統(tǒng)是由發(fā)電、變電、輸電、配電和用電等五個(gè)環(huán)節(jié)組成的。在電力系統(tǒng)中，各種類型的、大量的電氣設(shè)備通過電氣線路緊密地聯(lián)結(jié)在一起。由于其覆蓋的地域極其遼闊、運(yùn)行環(huán)境極其復(fù)雜以及各種人為因素的影響，電氣故障的發(fā)生是不可避免的。由于電力系統(tǒng)的特殊性，上述五個(gè)環(huán)節(jié)應(yīng)是環(huán)環(huán)相扣、時(shí)時(shí)平衡、缺一不可，又幾乎是在同一時(shí)間內(nèi)完成的。在電力系統(tǒng)中的任何一處發(fā)生事故，都有可能對電力系統(tǒng)的運(yùn)行產(chǎn)生重大影響。例如，當(dāng)系統(tǒng)中的某工礦企業(yè)的設(shè)備發(fā)生短路事故時(shí)，由于短路電流的熱效應(yīng)和電動(dòng)力效應(yīng)，往往造成電氣設(shè)備或電氣線路的致命損壞還有可能嚴(yán)重到使系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行遭到破壞；當(dāng)10KV不接地系統(tǒng)中的某處發(fā)生一相接地時(shí)，就會(huì)造成接地相的電壓降低，其他兩相的電壓升高，常此運(yùn)行就可能使系統(tǒng)中的絕緣遭受損壞，也有進(jìn)一步發(fā)展為事故的可能?！　?0KV供電系統(tǒng)是電力系統(tǒng)的一部分。它能否**、穩(wěn)定、可靠地運(yùn)行，不但直接關(guān)系到企業(yè)用電的暢通，.繼電保護(hù)測試儀而且涉及到電力系統(tǒng)能否正常的運(yùn)行。因此要**地理解和執(zhí)行地區(qū)電業(yè)部門的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)程以及相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。　　由于10KV系統(tǒng)中包含著一次系統(tǒng)和二次系統(tǒng)。又由于一次系統(tǒng)比較簡單、更為直觀，在考慮和設(shè)置上較為容易；而二次系統(tǒng)相對較為復(fù)雜，并且二次系統(tǒng)包括了大量的繼電保護(hù)裝置、自動(dòng)裝置和二次回路。所謂繼電保護(hù)裝置就是在供電系統(tǒng)中用來對一次系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)視、測量、控制和保護(hù)，由繼電器來組成的一套專門的自動(dòng)裝置。為了確保10KV供電系統(tǒng)的正常運(yùn)行，必須正確的設(shè)置繼電保護(hù)裝置。2.10KV系統(tǒng)中應(yīng)配置的繼電保護(hù)　　按照工廠企業(yè)10KV供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)規(guī)范要求，在10KV的供電線路、配電變壓器和分段母線上一般應(yīng)設(shè)置以下保護(hù)裝置：（1）10KV線路應(yīng)配置的繼電保護(hù)　　10KV線路一般均應(yīng)裝設(shè)過電流保護(hù)。當(dāng)過電???保護(hù)的時(shí)限不大于0.5s～0.7s,并沒有保護(hù)配合上的要求時(shí)，可不裝設(shè)電流速斷保護(hù)；自重要的變配電所引出的線路應(yīng)裝設(shè)瞬時(shí)電流速斷保護(hù)。當(dāng)瞬時(shí)電流速斷保護(hù)不能滿足選擇性動(dòng)作時(shí)，應(yīng)裝設(shè)略帶時(shí)限的電流速斷保護(hù)。（2）10KV配電變壓器應(yīng)配置的繼電保護(hù)1）當(dāng)配電變壓器容量小于400KVA時(shí)：一般采用高壓熔斷器保護(hù)；2）當(dāng)配電變壓器容量為400～630KVA，高壓側(cè)采用斷路器時(shí)，應(yīng)裝設(shè)過電流保護(hù)，而當(dāng)過流保護(hù)時(shí)限大于0.5s時(shí)，還應(yīng)裝設(shè)電流速斷保護(hù)；對于車間內(nèi)油浸式配電變壓器還應(yīng)裝設(shè)氣體保護(hù)；3）當(dāng)配電變壓器容量為800KVA及以上時(shí)，應(yīng)裝設(shè)過電流保護(hù)，而當(dāng)過流保護(hù)時(shí)限大于0.5s時(shí)，還應(yīng)裝設(shè)電流速斷保護(hù)；對于油浸式配電變壓器還應(yīng)裝設(shè)氣體保護(hù)；另外尚應(yīng)裝設(shè)溫度保護(hù)。（3）10KV分段母線應(yīng)配置的繼電保護(hù)　　對于不并列運(yùn)行的分段母線,應(yīng)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；另外應(yīng)裝設(shè)過電流保護(hù)。如采用的是反時(shí)限過電流保護(hù)時(shí)，其瞬動(dòng)部分應(yīng)解除；對于負(fù)荷等級較低的配電所可不裝設(shè)保護(hù)。3.10KV系統(tǒng)中繼電保護(hù)的配置現(xiàn)狀　　目前，一般企業(yè)高壓供電系統(tǒng)中均為10KV系統(tǒng)。除早期建設(shè)的10KV系統(tǒng)中，較多采用的是直流操作的定時(shí)限過電流保護(hù)和瞬時(shí)電流速斷保護(hù)外，近些年來飛速建設(shè)的電網(wǎng)上一般均采用了環(huán)網(wǎng)或手車式高壓開關(guān)柜，繼電保護(hù)方式多為交流操作的反時(shí)限過電流保護(hù)裝置。很多重要企業(yè)為雙路10KV電源、高壓母線分段但不聯(lián)絡(luò)或雖能聯(lián)絡(luò)但不能自動(dòng)投入。在系統(tǒng)供電的可靠性、故障響應(yīng)的靈敏性、保護(hù)動(dòng)作的選擇性、.繼電保護(hù)測試儀切除故障的快速性以及運(yùn)行方式的靈活性、運(yùn)行人員的熟練性上都存在著一些急待解決的問題。二繼電保護(hù)的基本概念1.10KV供電系統(tǒng)的幾種運(yùn)行狀況（1）供電系統(tǒng)的正常運(yùn)行　　這種狀況系指系統(tǒng)中各種設(shè)備或線路均在其額定狀態(tài)下進(jìn)行工作；各種信號、指示和儀表均工作在允許范圍內(nèi)的運(yùn)行狀況；（2）供電系統(tǒng)的故障　　這種狀況系指某些設(shè)備或線路出現(xiàn)了危及其本身或系統(tǒng)的**運(yùn)行，并有可能使事態(tài)進(jìn)一步擴(kuò)大的運(yùn)行狀況；（3）供電系統(tǒng)的異常運(yùn)行　　這種狀況系指系統(tǒng)的正常運(yùn)行遭到了破壞，但尚未構(gòu)成故障時(shí)的運(yùn)行狀況。2.10KV供電系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置的任務(wù)　?。?）在供電系統(tǒng)中運(yùn)行正常時(shí)，它應(yīng)能完整地、**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)；　?。?）如供電系統(tǒng)中發(fā)生故障時(shí)，它應(yīng)能自動(dòng)地、迅速地、有選擇性地切除故障部分，保證非故障部分繼續(xù)運(yùn)行；　　（3）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)地、準(zhǔn)確地發(fā)出信號或警報(bào)，通知值班人員盡快做出處理；　　不難看出，在10KV系統(tǒng)中裝設(shè)繼電保護(hù)裝置的主要作用是通過縮小事故范圍或預(yù)報(bào)事故的發(fā)生，來達(dá)到提高系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，并*大限度地保證供電的**和不間斷?！　】梢韵胂螅?0KV系統(tǒng)中利用熔斷器去完成上述任務(wù)是不能滿足要求的。因?yàn)槿蹟嗥鞯陌裁胩匦圆簧跬晟疲绺邏弘娐分袕?qiáng)烈電弧的能力不足，甚至有使故障進(jìn)一步擴(kuò)大的可能；同時(shí)還延長了停電的歷時(shí)。只有采用繼電保護(hù)裝置才是***的措施。因此，在10KV系統(tǒng)中的繼電保護(hù)裝置就成了供電系統(tǒng)能否**可靠運(yùn)行的不可缺少的重要組成部分。3.對繼電保護(hù)裝置的基本要求　　對繼電保護(hù)裝置的基本要求有四點(diǎn)：即選擇性、靈敏性、速動(dòng)性和可靠性　?。?）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)能有選擇性地將故障部分切除。也就是它應(yīng)該首先斷開距離故障點(diǎn)*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。系統(tǒng)中的繼電保護(hù)裝置能滿足上述要求的，就稱為有選擇性；否則就稱為沒有選擇性。主保護(hù)和后備保護(hù)：　　10KV供電系統(tǒng)中的電氣設(shè)備和線路應(yīng)裝設(shè)短路故障保護(hù)。短路故障保護(hù)應(yīng)有主保護(hù)、后備保護(hù)，必要時(shí)可增設(shè)輔助保護(hù)?！　‘?dāng)在系統(tǒng)中的同一地點(diǎn)或不同地點(diǎn)裝有兩套保護(hù)時(shí)，其中有一套動(dòng)作比較快，而另一套動(dòng)作比較慢，動(dòng)作比較快的就稱為主保護(hù)；而動(dòng)作比較慢的就稱為后備保護(hù)。即：為滿足系統(tǒng)穩(wěn)定和設(shè)備的要求，能以*快速度有選擇地切除被保護(hù)設(shè)備和線路故障的保護(hù)，就稱為主保護(hù)；當(dāng)主保護(hù)或斷路器拒動(dòng)時(shí)，用以切除故障的保護(hù)，就稱為后備保護(hù)?！　『髠浔Ｗo(hù)不應(yīng)理解為次要保護(hù)，它同樣是重要的。后備保護(hù)不僅可以起到當(dāng)主保護(hù)應(yīng)該動(dòng)作而未動(dòng)作時(shí)的后備，還可以起到當(dāng)主保護(hù)雖已動(dòng)作但*終未能達(dá)到切除故障部分的作用。除此之外，它還有另外的意義。為了使快速動(dòng)作的主保護(hù)實(shí)現(xiàn)選擇性，從而就造成了主保護(hù)不能保護(hù)線路的全長,而只能保護(hù)線路的一部分。也就是說，出現(xiàn)了保護(hù)的死區(qū)。這一死區(qū)就必須利用后備保護(hù)來彌補(bǔ)不可。近后備和遠(yuǎn)后備：當(dāng)主保護(hù)或斷路器拒動(dòng)時(shí)，由相臨設(shè)備或線路的保護(hù)來實(shí)現(xiàn)的后備稱為遠(yuǎn)后備保護(hù)；由本級電氣設(shè)備或線路的另一套保護(hù)實(shí)現(xiàn)后備的保護(hù)，就叫近后備保護(hù)；輔助保護(hù)：為補(bǔ)充主保護(hù)和后備保護(hù)的性能或當(dāng)主保護(hù)和后備保護(hù)退出運(yùn)行而增設(shè)的簡單保護(hù)，稱為輔助保護(hù)。（2）靈敏性靈敏性系指繼電保護(hù)裝置對故障和異常工作狀況的反映能力。在保護(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。保護(hù)裝置靈敏與否，一般用靈敏系數(shù)來衡量。保護(hù)裝置的靈敏系數(shù)應(yīng)根據(jù)不利的運(yùn)行方式和故障類型進(jìn)行計(jì)算。靈敏系數(shù)Km為被保護(hù)區(qū)發(fā)生短路時(shí)，流過保護(hù)安裝處的*小短路電流Id.min與保護(hù)裝置一次動(dòng)作電流Idz的比值，即:　　　Km=Id.min/Idz　　靈敏系數(shù)越高，則反映輕微故障的能力越強(qiáng)。各類保護(hù)裝置靈敏系數(shù)的大小，根據(jù)保護(hù)裝置的不同而不盡相同。對于多相保護(hù)，Idz取兩相短路電流*小值Idz(2);對于10KV不接地系統(tǒng)的單相短路保護(hù)取單相接地電容電流*小值Ic.min;（3）速動(dòng)性　　速動(dòng)性是指保護(hù)裝置應(yīng)能盡快地切除短路故障。縮短切除故障的時(shí)間，就可以減輕短路電流對電氣設(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?！　∷^故障的切除時(shí)間是指保護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)間與斷路器的跳閘時(shí)間之和。由于斷路器一經(jīng)選定，其跳閘時(shí)間就已確定，目前我國生產(chǎn)的斷路器跳閘時(shí)間均在0.02S以下。所以實(shí)現(xiàn)速動(dòng)性的關(guān)鍵是選用的保護(hù)裝置應(yīng)能快速動(dòng)作。（4）可靠性保護(hù)裝置應(yīng)能正確的動(dòng)作，并隨時(shí)處于準(zhǔn)備狀態(tài)。如不能滿足可靠性的要求，保護(hù)裝置反而成為了擴(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，則要求保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)原理、整定計(jì)算、安裝調(diào)試要正確無誤；同時(shí)要求組成保護(hù)裝置的各元件的質(zhì)量要可靠、運(yùn)行維護(hù)要得當(dāng)、系統(tǒng)應(yīng)盡可能的簡化有效，以提高保護(hù)的可靠性。4.繼電保護(hù)的基本原理（1）電力系統(tǒng)故障的特點(diǎn)　　電力系統(tǒng)中的故障種類很多，但*為常見、危害*大的應(yīng)屬各種類型的短路事故。一旦出現(xiàn)短路故障，就會(huì)伴隨其產(chǎn)生三大特點(diǎn)。即：電流將急劇增大、電壓將急劇下降、電壓與電流之間的相位角將發(fā)生變化。（2）繼電保護(hù)的類型　　在電力系統(tǒng)中以上述物理量的變化為基礎(chǔ)，利用正常運(yùn)行和故障時(shí)各物理量的差別就可以構(gòu)成各種不同原理和類型的繼電保護(hù)裝置。如：　　反映電流變化的電流保護(hù)，有定時(shí)限過電流保護(hù)、反時(shí)限過電流保護(hù)、電流速斷保護(hù)、過負(fù)荷保護(hù)和零序電流保護(hù)等；　　反映電壓變化的電壓保護(hù)，有過電壓保護(hù)和低電壓保護(hù)；既反映電流的變化又反映電壓與電流之間相位角變化的方向過電流保護(hù)；　　反映電壓與電流之間比值，也就是反映短路點(diǎn)到保護(hù)安裝處阻抗的距離保護(hù)；反映輸入電流與輸出電流之差的差動(dòng)保護(hù)，其中又分為橫聯(lián)差動(dòng)和縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)；　　用于反映系統(tǒng)中頻率變化的周波保護(hù)；　　專門用于反映變壓器內(nèi)部故障的氣體保護(hù)（即瓦斯保護(hù)），其中又分為輕瓦斯和重瓦斯保護(hù)；　　專門用于反映變壓器溫度變化的溫度保護(hù)等?！　×硗猓?0KV系統(tǒng)中一般可在進(jìn)線處裝設(shè)電流保護(hù)；在配電變壓器的高壓側(cè)裝設(shè)電流保護(hù)、溫度保護(hù)（油浸變壓器根據(jù)其容量大小尚應(yīng)考慮裝設(shè)氣體保護(hù)）；高壓母線分段處應(yīng)根據(jù)具體情況裝設(shè)電流保護(hù)等。三幾種常用電流保護(hù)的分析1.反時(shí)限過電流保護(hù)（1）什麼是反時(shí)限過電流保護(hù)繼電保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間與短路電流的大小有關(guān)，短路電流越大，動(dòng)作時(shí)間越短；短路電流越小，動(dòng)作時(shí)間越長，這種保護(hù)就叫做反時(shí)限過電流保護(hù)。（2）繼電器的構(gòu)成反時(shí)限過電流保護(hù)是由GL-15(25)感應(yīng)型繼電器構(gòu)成的。這種保護(hù)方式廣泛應(yīng)用于一般工礦企業(yè)中，感應(yīng)型繼電器兼有電磁式電流繼電器(作為起動(dòng)元件)、電磁式時(shí)間繼電器(作為時(shí)限元件)、電磁式信號繼電器(作為信號元件)和電磁式中間繼電器(作為出口元件)的功能，用以實(shí)現(xiàn)反時(shí)限過電流保護(hù)；另外，它還有電磁速斷元件的功能，又能同時(shí)實(shí)現(xiàn)電流速斷保護(hù)。采用這種繼電器,就可以采用交流操作，無須裝設(shè)直流屏等設(shè)備；通過一種繼電器還可以完成兩種保護(hù)功能(體現(xiàn)了繼電器的多功能性)，也可以大大簡化繼電保護(hù)裝置。但這種繼電器雖外部接線簡單，但內(nèi)部結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，調(diào)試比較困難；在靈敏度和動(dòng)作的準(zhǔn)確性、速動(dòng)性等方面也遠(yuǎn)不如電磁式繼電器構(gòu)成的繼電保護(hù)裝置。（3）反時(shí)限過電流保護(hù)的基本原理當(dāng)供電線路發(fā)生相間短路時(shí)，感應(yīng)型繼電器KA1或(和)KA2達(dá)到整定的一定時(shí)限后動(dòng)作，首先使其常開觸點(diǎn)閉合，這時(shí)斷路器的脫扣器YR1或(和)YR2因有KA1或(和)KA2的常閉觸點(diǎn)分流(短路)，而無電流通過,故暫時(shí)不會(huì)動(dòng)作。但接著KA1或(KA2)的常閉觸點(diǎn)斷開，因YR1或(和)YR2因“去分流”而通電動(dòng)作，使斷路器跳閘，同時(shí)繼電器本身的信號掉牌掉下，給出信號。在這里應(yīng)予說明，在采用“去分流”跳閘的反時(shí)限過電流保護(hù)裝置中，如繼電器的常閉觸點(diǎn)先斷開而常開觸點(diǎn)后閉合時(shí)，則會(huì)出現(xiàn)下列問題：1）繼電器在其常閉觸點(diǎn)斷開時(shí)即先失電返回，因此其常開觸點(diǎn)不可能閉合，因此跳閘線圈也就不能通電跳閘；2）繼電器的常閉觸點(diǎn)如先斷開,CT的二次側(cè)帶負(fù)荷開路，將產(chǎn)生數(shù)千伏的高電壓、比差角差增大、計(jì)量不準(zhǔn)以及鐵心發(fā)熱有可能燒毀絕緣等，這是不允許的。
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