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继电保护的作用及原理--第1页
继电保护的作用及原理
当电力系统中的电力元件(如发电机、线路等)或电力系统本身
发生了故障危及电力系统安全运行时,能够向运行值班人员及时发出
警告信号,或者直接向所控制的断路器发出跳闸命令以终止这些事件
发展的一种自动化措施和设备。实现这种自动化措施的成套设备,一
般通称为继电保护装置。
本期就为大家详细介绍继电保护的基本原理、基本要求、基本任
务、分类和常见故障分析及其处理。
1、基本原理。继电保护装置必须具有正确区分被保护元件是处
于正常运行状态还是发生了故障,是保护区内故障还是区外故障的功
能。保护装置要实现这一功能,需要根据电力系统发生故障前后电气
物理量变化的特征为基础来构成。
电力系统发生故障后,工频电气量变化的主要特征是:a.电流增
大短路时故障点与电源之间的电气设备和输电线路上的电流将由负
荷电流增大至大大超过负荷电流。
b.电压降低当发生相间短路和接地短路故障时,系统各点的相间
电压或相电压值下降,且越靠近短路点,电压越低。
c.电流与电压之间的相位角改变正常运行时电流与电压间的相
位角是负荷的功率因数角,一般约为20°,三相短路时,电流与电
压之间的相位角是由线路的阻抗角决定的,一般为60°~85°,而
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在保护反方向三相短路时,电流与电压之间的相位角则是180°
+(60°~85°)。
d.测量阻抗发生变化测量阻抗即测量点(保护安装处)电压与电流
之比值。正常运行时,测量阻抗为负荷阻抗;金属性短路时,测量阻
抗转变为线路阻抗,故障后测量阻抗显著减小,而阻抗角增大。
不对称短路时,出现相序分量,如两相及单相接地短路时,出现
负序电流和负序电压分量;单相接地时,出现负序和零序电流和电压
分量。这些分量在正常运行时是不出现的。利用短路故障时电气量的
变化,便可构成各种原理的继电保护。
此外,除了上述反应工频电气量的保护外,还有反应非工频电气
量的保护,如瓦斯保护。
2、基本要求。继电保护装置为了完成它的任务,必须在技术上
满足选择性、速动性、灵敏性和可靠性四个基本要求。对于作用于继
电器跳闸的继电保护,应同时满足四个基本要求,而对于作用于信号
以及只反映不正常的运行情况的继电保护装置,这四个基本要求中有
些要求可以降低。
①选择性选择性就是指当电力系统中的设备或线路发生短路时,
其继电保护仅将故障的设备或线路从电力系统中切除,当故障设备或
线路的保护或断路器拒动时,应由相邻设备或线路的保护将故障切
除。
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②速动性速动性是指继电保护装置应能尽快地切除故障,以减少
设备及用户在大电流、低电压运行的时间,降低设备的损坏程度,提
高系统并列运行的稳定性。一般必须快速切除的故障有:
a.使发电厂或重要用户的母线电压低于有效值(一般为0.7倍额定
电压)。
b.大容量的发电机、变压器和电动机内部故障。
c.中、低压线路导线截面过小,为避免过热不允许延时切除的故
障。
d.可能危及人身安全、对通信系统造成强烈干扰的故障。
故障切除时间包括保护装置和断路器动作时间,一般快
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