電力系統(tǒng)繼電保護(hù)基礎(chǔ)知識
人氣：1533次發(fā)表時(shí)間：2013-08-02
1、當(dāng)電力系統(tǒng)中的電力元件(如發(fā)電機(jī)、線路等)或電力系統(tǒng)本身發(fā)生了故障危及電力系統(tǒng)安全運(yùn)行時(shí),能夠向運(yùn)行值班人員及時(shí)發(fā)出警告信號,或者直接向所控制的斷路器發(fā)出跳閘命令以終止這些事件發(fā)展的一種自動化措施和設(shè)備,一般通稱為繼電保護(hù)裝置.
2、繼電保護(hù)的基本任務(wù):
(1)當(dāng)被保護(hù)的電力系統(tǒng)元件發(fā)生故障時(shí),應(yīng)該由該元件的繼電保護(hù)裝置迅速準(zhǔn)確地給脫離故障元件最近的斷路器發(fā)出跳閘命令,使故障元件及時(shí)從電力 系統(tǒng)中斷開,以最大限度地減少對電力系統(tǒng)元件本身的損壞,降低對電力系統(tǒng)安全供電的影響,并滿足電力系統(tǒng)的某些特定要求(如保持電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性 等).
(2)反應(yīng)電氣設(shè)備的不正常工作情況,并根據(jù)不正常工作情況和設(shè)備運(yùn)行維護(hù)條件的不同(例如有無經(jīng)常值班人員)發(fā)出信號,以便值班人員進(jìn)行處理, 或由裝置自動地進(jìn)行調(diào)整,或?qū)⒛切├^續(xù)運(yùn)行會引起事故的電氣設(shè)備予以切除.反應(yīng)不正常工作情況的繼電保護(hù)裝置允許帶一定的延時(shí)動作.
3、繼電保護(hù)主要利用電力系統(tǒng)中元件發(fā)生短路或異常情況時(shí)的電氣量(電流、電壓、功率、頻率等)的變化,構(gòu)成繼電保護(hù)動作的原理,也有其他的物理 量,如變壓器油箱內(nèi)故障時(shí)伴隨產(chǎn)生的大量瓦斯和油流速度的增大或油壓強(qiáng)度的增高.大多數(shù)情況下,不管反應(yīng)哪種物理量,繼電保護(hù)裝置都包括測量部分(和定值 調(diào)整部分)、邏輯部分、執(zhí)行部分.
4、繼電保護(hù)裝置應(yīng)滿足可靠性、選擇性、靈敏性和速動性的要求:這四“性”之間緊密聯(lián)系,既矛盾又統(tǒng)一.
(1)可靠性是指保護(hù)該動體時(shí)應(yīng)可靠動作.不該動作時(shí)應(yīng)可靠不動作.可靠性是對繼電保護(hù)裝置性能的最根本的要求.
(2)選擇性是指首先由故障設(shè)備或線路本身的保護(hù)切除故障,當(dāng)故障設(shè)備或線路本身的保護(hù)或斷路器拒動時(shí),才允許由相鄰設(shè)備保護(hù)、線路保護(hù)或斷路器 失靈保護(hù)切除故障.為保證對相鄰設(shè)備和線路有配合要求的保護(hù)和同一保護(hù)內(nèi)有配合要求的兩元件(如啟動與跳閘元件或閉鎖與動作元件)的選擇性,其靈敏系數(shù)及 動作時(shí)間,在一般情況下應(yīng)相互配合.
(3)靈敏性是指在設(shè)備或線路的被保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生金屬性短路時(shí),保護(hù)裝置應(yīng)具有必要的靈敏系數(shù),各類保護(hù)的最小靈敏系數(shù)在規(guī)程中有具體規(guī)定.
選擇性和靈敏性的要求,通過繼電保護(hù)的整定實(shí)現(xiàn).
(4)速動性是指保護(hù)裝置應(yīng)盡快地切除短路故障,其目的是提高系統(tǒng)穩(wěn)定性,減輕故障設(shè)備和線路的損壞程度,縮小故障波及范圍,提高自動重合閘和備 用電源或備用設(shè)備自動投入的效果等.一般從裝設(shè)速動保護(hù)(如高頻保護(hù)、差動保護(hù))、充分發(fā)揮零序接地瞬時(shí)段保護(hù)及相間速斷保護(hù)的作用、減少繼電器固有動作 時(shí)間和斷路器跳閘時(shí)間等方面入手來提高速動性.
5、繼電保護(hù)的可靠性主要由配置合理、質(zhì)量和技術(shù)性能優(yōu)良的繼電保護(hù)裝置以及正常的運(yùn)行維護(hù)和管理來保證.任何電力設(shè)備(線路、母線、變壓器等) 都不允許在無繼電保護(hù)的狀態(tài)下運(yùn)行.220kV及以上電網(wǎng)的所有運(yùn)行設(shè)備都必須由兩套交、直流輸入、輸出回路相互獨(dú)立,并分別控制不同斷路器的繼電保護(hù)裝 置進(jìn)行保護(hù).當(dāng)任一套繼電保護(hù)裝置或任一組斷路器拒絕動作時(shí),能由另一套繼電保護(hù)裝置操作另一組斷路器切除故障.在所有情況下,要求這購套繼電保護(hù)裝置和 斷路器所取的直流電源都經(jīng)由不同的熔斷器供電.
6、上、下級電網(wǎng)(包括同級和上一級及下一級電網(wǎng))繼電保護(hù)之間的整定,應(yīng)遭循逐級配合的原則,滿足選樣性的要求,即當(dāng)下一級線路或元件故障時(shí), 故障線路或元件的繼電保護(hù)鎮(zhèn)定值必須在靈敏度和動作時(shí)間上均與上一級線路或元件的繼電保護(hù)整定值相互配合,以保證電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)有選擇性地切除故障.
7、遇到如下情況時(shí)允許適當(dāng)犧牲繼電保護(hù)部分選擇性:
(1)接入供電變壓器的終端線路,無論是一臺或多臺變壓器并列運(yùn)行(包括多處T接供電變壓器或供電線路),都允許線路側(cè)的速動段保護(hù)按躲開變壓器其他側(cè)母線故障整定.需要時(shí),線路速動段保護(hù)可經(jīng)一短時(shí)限動作.
(2)對串聯(lián)供電線路,如果按逐級配合的原則將過分延長電源側(cè)保護(hù)的動作時(shí)間,則可將容量較小的某些中間變電所按T接變電所或不配合點(diǎn)處理,以減少配合的級數(shù)．縮短動作時(shí)間.
(3)雙回線內(nèi)部保護(hù)的配合,可按雙回線主保護(hù)(例如橫聯(lián)差動保護(hù))動作,或雙回線中一回線故障時(shí)兩側(cè)零序電流(或相電流速斷)保護(hù)縱續(xù)動作的條件考慮;確有困難時(shí),允許雙回線中一回線故障時(shí),兩回線的延時(shí)保護(hù)段間有不配合的情況.
(4)在構(gòu)成環(huán)網(wǎng)運(yùn)行的線路中,允許設(shè)置預(yù)定的一個(gè)解列點(diǎn)或一回解列線路.
8、接地故障保護(hù)最末一段(例如零序電流保護(hù)IV段),應(yīng)以適應(yīng)下述短路點(diǎn)接地電阻值的接地故障為整定條件:220kV線 路,100Ω;330kV線路,150Ω, 500kV線路,300Ω.對應(yīng)于上述條件,零序電流保護(hù)最末一段的動作電流整定值應(yīng)不大于300A.由線路末端發(fā)生高電阻接地故障時(shí),允許由兩側(cè)線路繼 電保護(hù)裝置縱續(xù)動作切除故障.
對于110kV線路,考慮到在可能的高電阻接地故障情況下的動作靈敏度要求,其最末一段零序電流保護(hù)的電流暫定值一般也不應(yīng)大于300A(一次值),此時(shí),允許線路兩側(cè)零序電流保護(hù)縱續(xù)動作切除故障.
9、除了預(yù)定解列點(diǎn)外,不允許保護(hù)裝置在系統(tǒng)振蕩時(shí)誤動作跳閘.如果沒有本電網(wǎng)的具體數(shù)據(jù),除大區(qū)系統(tǒng)間的弱聯(lián)系聯(lián)絡(luò)線外,系統(tǒng)最長振蕩周期一般按1．5s考慮.
10、對于220kV及以上電壓電網(wǎng)的線路繼電保護(hù)一般都采用近后備原則.當(dāng)故障元件的一套繼電保護(hù)裝置拒動時(shí),由相互獨(dú)立的另一套繼電保護(hù)裝置動作切除故障,而當(dāng)斷路器拒絕動作時(shí),啟動斷路器失靈保護(hù),斷開與故障元件相連的所有其他連接電源的斷路器.
2、繼電保護(hù)的基本任務(wù):
(1)當(dāng)被保護(hù)的電力系統(tǒng)元件發(fā)生故障時(shí),應(yīng)該由該元件的繼電保護(hù)裝置迅速準(zhǔn)確地給脫離故障元件最近的斷路器發(fā)出跳閘命令,使故障元件及時(shí)從電力 系統(tǒng)中斷開,以最大限度地減少對電力系統(tǒng)元件本身的損壞,降低對電力系統(tǒng)安全供電的影響,并滿足電力系統(tǒng)的某些特定要求(如保持電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性 等).
(2)反應(yīng)電氣設(shè)備的不正常工作情況,并根據(jù)不正常工作情況和設(shè)備運(yùn)行維護(hù)條件的不同(例如有無經(jīng)常值班人員)發(fā)出信號,以便值班人員進(jìn)行處理, 或由裝置自動地進(jìn)行調(diào)整,或?qū)⒛切├^續(xù)運(yùn)行會引起事故的電氣設(shè)備予以切除.反應(yīng)不正常工作情況的繼電保護(hù)裝置允許帶一定的延時(shí)動作.
3、繼電保護(hù)主要利用電力系統(tǒng)中元件發(fā)生短路或異常情況時(shí)的電氣量(電流、電壓、功率、頻率等)的變化,構(gòu)成繼電保護(hù)動作的原理,也有其他的物理 量,如變壓器油箱內(nèi)故障時(shí)伴隨產(chǎn)生的大量瓦斯和油流速度的增大或油壓強(qiáng)度的增高.大多數(shù)情況下,不管反應(yīng)哪種物理量,繼電保護(hù)裝置都包括測量部分(和定值 調(diào)整部分)、邏輯部分、執(zhí)行部分.
4、繼電保護(hù)裝置應(yīng)滿足可靠性、選擇性、靈敏性和速動性的要求:這四“性”之間緊密聯(lián)系,既矛盾又統(tǒng)一.
(1)可靠性是指保護(hù)該動體時(shí)應(yīng)可靠動作.不該動作時(shí)應(yīng)可靠不動作.可靠性是對繼電保護(hù)裝置性能的最根本的要求.
(2)選擇性是指首先由故障設(shè)備或線路本身的保護(hù)切除故障,當(dāng)故障設(shè)備或線路本身的保護(hù)或斷路器拒動時(shí),才允許由相鄰設(shè)備保護(hù)、線路保護(hù)或斷路器 失靈保護(hù)切除故障.為保證對相鄰設(shè)備和線路有配合要求的保護(hù)和同一保護(hù)內(nèi)有配合要求的兩元件(如啟動與跳閘元件或閉鎖與動作元件)的選擇性,其靈敏系數(shù)及 動作時(shí)間,在一般情況下應(yīng)相互配合.
(3)靈敏性是指在設(shè)備或線路的被保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生金屬性短路時(shí),保護(hù)裝置應(yīng)具有必要的靈敏系數(shù),各類保護(hù)的最小靈敏系數(shù)在規(guī)程中有具體規(guī)定.
選擇性和靈敏性的要求,通過繼電保護(hù)的整定實(shí)現(xiàn).
(4)速動性是指保護(hù)裝置應(yīng)盡快地切除短路故障,其目的是提高系統(tǒng)穩(wěn)定性,減輕故障設(shè)備和線路的損壞程度,縮小故障波及范圍,提高自動重合閘和備 用電源或備用設(shè)備自動投入的效果等.一般從裝設(shè)速動保護(hù)(如高頻保護(hù)、差動保護(hù))、充分發(fā)揮零序接地瞬時(shí)段保護(hù)及相間速斷保護(hù)的作用、減少繼電器固有動作 時(shí)間和斷路器跳閘時(shí)間等方面入手來提高速動性.
5、繼電保護(hù)的可靠性主要由配置合理、質(zhì)量和技術(shù)性能優(yōu)良的繼電保護(hù)裝置以及正常的運(yùn)行維護(hù)和管理來保證.任何電力設(shè)備(線路、母線、變壓器等) 都不允許在無繼電保護(hù)的狀態(tài)下運(yùn)行.220kV及以上電網(wǎng)的所有運(yùn)行設(shè)備都必須由兩套交、直流輸入、輸出回路相互獨(dú)立,并分別控制不同斷路器的繼電保護(hù)裝 置進(jìn)行保護(hù).當(dāng)任一套繼電保護(hù)裝置或任一組斷路器拒絕動作時(shí),能由另一套繼電保護(hù)裝置操作另一組斷路器切除故障.在所有情況下,要求這購套繼電保護(hù)裝置和 斷路器所取的直流電源都經(jīng)由不同的熔斷器供電.
6、上、下級電網(wǎng)(包括同級和上一級及下一級電網(wǎng))繼電保護(hù)之間的整定,應(yīng)遭循逐級配合的原則,滿足選樣性的要求,即當(dāng)下一級線路或元件故障時(shí), 故障線路或元件的繼電保護(hù)鎮(zhèn)定值必須在靈敏度和動作時(shí)間上均與上一級線路或元件的繼電保護(hù)整定值相互配合,以保證電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)有選擇性地切除故障.
7、遇到如下情況時(shí)允許適當(dāng)犧牲繼電保護(hù)部分選擇性:
(1)接入供電變壓器的終端線路,無論是一臺或多臺變壓器并列運(yùn)行(包括多處T接供電變壓器或供電線路),都允許線路側(cè)的速動段保護(hù)按躲開變壓器其他側(cè)母線故障整定.需要時(shí),線路速動段保護(hù)可經(jīng)一短時(shí)限動作.
(2)對串聯(lián)供電線路,如果按逐級配合的原則將過分延長電源側(cè)保護(hù)的動作時(shí)間,則可將容量較小的某些中間變電所按T接變電所或不配合點(diǎn)處理,以減少配合的級數(shù)．縮短動作時(shí)間.
(3)雙回線內(nèi)部保護(hù)的配合,可按雙回線主保護(hù)(例如橫聯(lián)差動保護(hù))動作,或雙回線中一回線故障時(shí)兩側(cè)零序電流(或相電流速斷)保護(hù)縱續(xù)動作的條件考慮;確有困難時(shí),允許雙回線中一回線故障時(shí),兩回線的延時(shí)保護(hù)段間有不配合的情況.
(4)在構(gòu)成環(huán)網(wǎng)運(yùn)行的線路中,允許設(shè)置預(yù)定的一個(gè)解列點(diǎn)或一回解列線路.
8、接地故障保護(hù)最末一段(例如零序電流保護(hù)IV段),應(yīng)以適應(yīng)下述短路點(diǎn)接地電阻值的接地故障為整定條件:220kV線 路,100Ω;330kV線路,150Ω, 500kV線路,300Ω.對應(yīng)于上述條件,零序電流保護(hù)最末一段的動作電流整定值應(yīng)不大于300A.由線路末端發(fā)生高電阻接地故障時(shí),允許由兩側(cè)線路繼 電保護(hù)裝置縱續(xù)動作切除故障.
對于110kV線路,考慮到在可能的高電阻接地故障情況下的動作靈敏度要求,其最末一段零序電流保護(hù)的電流暫定值一般也不應(yīng)大于300A(一次值),此時(shí),允許線路兩側(cè)零序電流保護(hù)縱續(xù)動作切除故障.
9、除了預(yù)定解列點(diǎn)外,不允許保護(hù)裝置在系統(tǒng)振蕩時(shí)誤動作跳閘.如果沒有本電網(wǎng)的具體數(shù)據(jù),除大區(qū)系統(tǒng)間的弱聯(lián)系聯(lián)絡(luò)線外,系統(tǒng)最長振蕩周期一般按1．5s考慮.
10、對于220kV及以上電壓電網(wǎng)的線路繼電保護(hù)一般都采用近后備原則.當(dāng)故障元件的一套繼電保護(hù)裝置拒動時(shí),由相互獨(dú)立的另一套繼電保護(hù)裝置動作切除故障,而當(dāng)斷路器拒絕動作時(shí),啟動斷路器失靈保護(hù),斷開與故障元件相連的所有其他連接電源的斷路器.
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