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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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