電力系統繼電保護應用研究

摘要：電力系統中的繼電保護是指當電力系統某一部分在運行過程中出現漏電、短路等影響生產安全的故障時，電力系統中預裝的繼電器保護裝置可以自動響應并保護發電機、輸電線路等關鍵設施，以免其承受過高荷載而造成損壞。文章結合實際工作經驗，結合搜集到的資料，對電力系統中繼電保護的應用進行了探討。

關鍵詞：電力系統；繼電保護；電力故障；發電機；輸電線路 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM77 文章編號：1009-2374（2015）01-0054-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0027

1 電力系統的概念及特點

電力系統是由發電、輸電、變電、配電以及用電組成的電能生產與消費系統。電力系統經過機械裝置或是化學反應等，將自然界中的能源轉換成動能或是熱能，再進一步地轉換成為電能，然后經過輸電以及變電過程，將電能輸送到電力中心，最終通過配電以及變電環節把電能輸送到用戶處進行銷售。由于電能無法進行大量儲存，因此其生產與銷售一般在同一時間段完成，這就需要電力企業事實掌控轄區內電力消耗情況，從而據此控制電力生產速度，以避免生產資源的浪費。

電力系統主要由電源、電力網絡和負荷中心組成。其中電源指的是各類發電站，通過對自然資源進行一定的處理后得到電能；電力網絡是指在電能產生后通過一系列處理將電力資源銷售給用戶的一整個環節；負荷中心則是負責調控電力生產與用戶使用的供求關系。

2 繼電保護的概念

繼電保護是指在電力系統的運行過程中，突發異常狀況時能夠自動在最短時間內以及最小區域內切斷電源并將故障部件從電路中隔離開來，這樣既不影響系統中其他環節的正常工作，也有利于維修人員對故障部分進行檢查以及維修。

繼電保護裝置一定要能正確地區分其兩端點之間連接的電氣元件是處于正常工作狀態還是發生了故障，為了達到這一目的，繼電保護器裝置就應該能敏感地分辨出該部分裝置電氣物理量的變化情況是否超出一定的

限度。

一般來說，電氣系統的線路中，電壓與電流都會是相對穩定在某一個值域范圍內，若是發生故障，則發生故障的那一部分電氣設備的電流或是電壓都會發生顯著的變化。如某一時刻通過一電氣設備的電流突然顯著增大，則該電氣設備可能因為內部線路發生故障而被燒毀，此時繼電保護器就應該感應出電流的變化情況立即切斷電源，避免過大的電流通過導線瞬間產生高溫，燒毀其他的設備甚至燃起明火，導致火災造成巨大的財產損失。

3 繼電保護技術的現狀

繼電保護技術是隨著電力系統的建設與發展而發展起來的。19世紀下半葉，第二次工業革命展開，人類進入電氣時代，電力這一方便高效的能源在剛出現的時候就受到了人們的廣泛歡迎，因此電力技術得到了飛速發展。到了20世紀初，電力系統的建設已初具規模，在電力能源得到廣泛應用的基礎上，電力系統的危險性在一次次的事故中也得以表現出來，于是人們開始研究如何保證電力系統更加安全有效的運行，繼電保護裝置也就應運而生。最早的電路保護裝置是19世紀末被發明的熔斷器，其工作原理是將一根較細的銅絲與電氣設備串聯，細銅絲若是承受高溫就會熔斷，達到切斷電路的目的，因此當電氣設備發生故障時，過大的電流通過細銅絲，就會引起其迅速升溫而最終熔斷，保護整個電力系統。到了20世紀初期，出現了作用于斷電器的電磁型繼電保護裝置，但由于技術與生產能力的制約，這一技術直到50年代晶體管以及其他固態元器件的制造業得以迅速發展之后才被廣泛地應用于生產與生活中。這一類型的繼電保護裝置具有靈敏度高、維護簡單、體積小、功率低等優點，但由于其主要材料是磁鐵，比較容易受到外界環境的干擾而導致其容易產生故障。直到20世紀60年代，大規模集成電路技術得到飛速發展、計算機與處理器不斷地朝微型的方向發展并迅速投入到了運用中去，于是出現了應用計算機進行控制的數字繼電保護器，并逐漸在生產中得到應用。

建國以來，在國家政策的支持下，我國電力系統得到迅速發展，繼電保護裝置的設計以及制造業經歷了從無到有的變化。20世紀50年代，我國工程技術人員從國外學習到了繼電保護裝置的運行原理以及制造方法，并由此開始扎根研究，逐漸發展并壯大了我國關于繼電保護裝置這一領域的科研力量以及技術隊伍。20世紀60年代，我國的繼電保護裝置研究、設計以及生產的完整體系已經初具雛形，為我國繼電保護技術的發展奠定了堅實的基礎。

目前，隨著我國的計算機技術已經逐漸與世界領先水平相持，我國在計算機控制的全自動化繼電保護裝置的研究上也正如火如荼地進行著，繼電保護的微機化、智能化、網絡化一體系也正在構建當中，在許多研究領域我國已經達到世界領先水平。

4 繼電保護裝置的應用

繼電保護器需要在實際應用中更好地完成工作，必須在技術上滿足有效選擇性、速動性以及可靠性這幾個基本要求。選擇性是指當電力系統中的設備或是線路發生故障造成電流或電壓突然增大，對于其他的設備正常運行造成了威脅時，繼電保護器能夠準確地切斷該用電器兩端的線路，使該用電器脫離整個電路系統。而當故障設備的繼電保護器失效時，其相鄰設備上的繼電保護器應能及時切斷兩端電路。速動性是指繼電保護裝置能夠在第一時間內切斷故障設備兩端線路，減少其他設備在非正常電流或是電壓的條件下運行的時間，盡可能地降低其損壞程度，減少企業的損失。可靠性是指繼電保護裝置在設備正常運行的狀況下不會誤判，影響電力系統的正常運行，而在電氣設備發生故障的時候應立即做出反應，切斷電路。

繼電保護裝置被廣泛應用于需要應用高壓電力的工廠以及變電站等地區，保護其內部電力系統的正常運行。工廠中大多使用有大功率的用電器，因此在其進行生產工作時，工廠內部線路負荷電流較大，若是某些設備產生故障不能得到及時的保護，就可能影響其他生產設備的正常運行，甚至造成損毀，極大地影響了工廠企業的生產效率甚至造成數額巨大的利益損失。而變電站是將低壓電力轉換成高壓電力或是將高壓電力轉換成低壓電力的裝置，其至少有一端加載了高壓電，若是不應用繼電保護裝置，那么在其發生故障時就容易燒毀變電器中的關鍵設備，導致變電器失去工作能力，影響其后面其他裝置的能源供應。變電站繼電保護裝置的應用一般分為電流速斷保護、限時電流速斷保護、過電流

保護。

隨著繼電保護技術的飛速發展，計算機智能化保護裝置逐漸投入使用，且隨著微型計算機技術的飛速發展，微型計算機繼電保護裝置也日新月異，其靈敏度以及可靠性的提高使其能夠應用于更多的領域。

5 結語

隨著電力系統以及計算機技術的飛速發展，繼電保護技術的發展越來越向網絡化、智能化的方向發展，這對繼電保護設備研究人員設立了新的目標。而只有對繼電保護裝置的技術研究得更加深入，提高其技術規格，才能對電力系統的安全性進行更有效的保護。

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作者簡介：李征（1978—），男，河北唐山人，國網冀北電力有限公司唐山供電公司工程師，研究方向：電力系統變電運行。

（責任編輯：秦遜玉）endprint