淺析電力系統(tǒng)的繼電保護(hù)

摘要：隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展以及人們物質(zhì)生活水平的日益提高，對電力的需求會越來越大，對電能供應(yīng)的質(zhì)量和管理也提出了更高的要求。繼電保護(hù)裝置是電力系統(tǒng)的重要組成部分，其正常工作與否對電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行起著重要的作用。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；繼電保護(hù)；安全可靠性；電流互感器飽和；成因分析；有效對策

引言：當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障或出現(xiàn)非正常狀態(tài)時，需要利用繼電保護(hù)裝置去保護(hù)電氣設(shè)備不受損害和縮小事故范圍。本文通過對繼電保護(hù)的原理和要求以及影響繼電保護(hù)裝置正確動作的成因分析，以期采取相關(guān)措施獲得最好的電網(wǎng)保護(hù)效果。

一、繼電保護(hù)的原理

繼電保護(hù)裝置，是指能反應(yīng)電力系統(tǒng)運行過程中電氣元件（如發(fā)電機、變壓器、線路等） 發(fā)生故障或不正常工作狀態(tài)時電氣量（電流、電壓、功率、頻率、溫度升高等）的變化，并動作于斷路器跳閘或發(fā)出信號的一種自動裝置。繼電保護(hù)裝置必須具有正確區(qū)分被保護(hù)元件是處于正常運行狀態(tài)還是發(fā)生了故障，是保護(hù)區(qū)內(nèi)故障還是區(qū)外故障的功能。

保護(hù)裝置要實現(xiàn)這一功能，需要根據(jù)電力系統(tǒng)發(fā)生故障前后電氣量的變化特征為基礎(chǔ)來構(gòu)成。電力系統(tǒng)發(fā)生故障后，工頻電氣量變化的主要特征是：電流增大、電壓降低、電流與電壓之間的相位角改變、測量阻抗發(fā)生變化。利用短路故障時電氣量的變化，便可構(gòu)成各種原理的繼電保護(hù)。

繼電保護(hù)裝置一般由輸入部分、測量部分、邏輯部分、執(zhí)行部分組成。現(xiàn)場信號輸入部分一般是要進(jìn)行必要的前置處理，如隔離、電平轉(zhuǎn)換、低通濾波等，使繼電器能有效地檢查各現(xiàn)場物理量。測量信號要轉(zhuǎn)換為邏輯信號，按照一定的邏輯關(guān)系組合運算最后確定執(zhí)行動作，由輸出執(zhí)行部分完成最終任務(wù)。

二、對繼電保護(hù)的要求

為了使繼電保護(hù)裝置能較好地發(fā)揮作用，充分保障電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行，對繼電保護(hù)裝置提出了選擇性、速動性、靈敏性和可靠性四項基本要求。（1）選擇性。指保護(hù)裝置動作時，只切除故障元件，使停電范圍最小，保證系統(tǒng)中無故障的部分正常運行。（2）速動性。是指保護(hù)裝置應(yīng)盡快切除故障，以減少設(shè)備及用戶在大電流、低電壓運行的時間，減輕設(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設(shè)備自動投入的效果。一般通過裝設(shè)速動保護(hù)（如高頻保護(hù)、差動保護(hù)）、減少繼電器固有動作時間和開關(guān)跳閘時間等方面來提高速動性。（3）靈敏性。是指在保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生故障或不正常工作狀態(tài)時，保護(hù)裝置的反應(yīng)能力。（4）可靠性。是指繼電保護(hù)裝置在其保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生故障或不正常工作狀態(tài)時，保護(hù)應(yīng)可靠動作，即不能拒動；不屬其保護(hù)范圍的故障或不正常工作時，一定不要動作，即不能誤動。可靠性是對繼電保護(hù)裝置性能的最根本的要求。保護(hù)裝置的選擇性、速動性、靈敏性、可靠性之間是相互聯(lián)系的，但往往又存在著矛盾。

三、對繼電保護(hù)裝置影響的成因分析

1、 繼電器故障

（1）繼電器用的線圈種類繁多，有外包的、也有無外包的，一旦發(fā)生碰撞，很容易使芯線斷裂。（2）繼電器觸點松動、開裂。觸點開裂主要是由材料的硬度太高或者是施加的壓力過大引起的。無論是何種弊病，都會對繼電器的工作性能造成影響。（3）繼電器參數(shù)不穩(wěn)定。電磁繼電器的很多零部件是鉚裝配合而成的，很可能導(dǎo)致繼電器抗沖擊能力差、抗機械振動差以及高低溫下參數(shù)變化大、參數(shù)不穩(wěn)定等缺陷。

2、勵磁涌流影響

當(dāng)變壓器空載投入和外部故障切除后電壓恢復(fù)時，將出現(xiàn)數(shù)值很大的勵磁電流。由于涌流的幅度很大，涌流與線路電感的共同作用會導(dǎo)致電網(wǎng)電壓出現(xiàn)擾動，甚至?xí)霈F(xiàn)嚴(yán)重的過電壓。二段式電流保護(hù)中的電流速斷保護(hù)，由于要兼顧靈敏度，動作電流值往往取得較小，特別在長線路或系統(tǒng)阻抗大時更明顯。勵磁涌流值可能會大于裝置整定值，使保護(hù)誤動。這種情況在線路變壓器個數(shù)少、容量小以及系統(tǒng)阻抗大時并不突出，因此容易被忽視，但當(dāng)線路變壓器個數(shù)及容量增大后，就可能出現(xiàn)。

3、電流互感器飽和故障。電流互感器的飽和對電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的影響非常之大。隨著配電系統(tǒng)終端負(fù)荷的不斷增容，如果發(fā)生短路，短路電流會很大。如果是系統(tǒng)在靠近終端設(shè)備區(qū)的位置發(fā)生短路，電流可能會達(dá)到或者接近電流互感器單次額定電流的100倍以上。在常態(tài)短路情況下，電流互感器誤差是隨著一次短路電流倍數(shù)增大而增大。當(dāng)電流互感器飽和后，感應(yīng)到二次側(cè)的電流會很小或者接近于零，使保護(hù)裝置拒動，故障由母聯(lián)斷路器或主變壓器后備保護(hù)切除，不但延長了故障時間，還使故障范圍擴大，影響供電可靠性，嚴(yán)重威脅運行設(shè)備的安全。

4、開關(guān)保護(hù)設(shè)備的選擇不當(dāng)。開關(guān)保護(hù)設(shè)備的選擇是非常重要的一項工作，現(xiàn)在的多數(shù)配電都在高負(fù)荷密集的地區(qū)建立起開關(guān)站，也就是采用變電所—開關(guān)站—配電變壓器的供電模式。在未實現(xiàn)繼電保護(hù)自動化的開關(guān)站內(nèi)，我們應(yīng)當(dāng)更多地采用負(fù)荷開關(guān)或與其組合的繼電器設(shè)備作為開關(guān)保護(hù)的設(shè)備。

四、加強繼電保護(hù)裝置運行可靠的有效對策

1、嚴(yán)把驗收關(guān)

繼電保護(hù)調(diào)試完畢，嚴(yán)格自檢、專業(yè)驗收，然后提交驗收單由廠部組織檢修、運行、生產(chǎn)三個部門進(jìn)行保護(hù)整組實驗、開關(guān)合跳試驗，合格并確認(rèn)拆動的接線、元件、標(biāo)志、壓板已恢復(fù)正常，現(xiàn)場文明衛(wèi)生清潔干凈之后，在驗收單上簽字。 保護(hù)主設(shè)備的改造還要進(jìn)行試運行或試運行試驗，如：差動保護(hù)取用CT 更換，就應(yīng)作六角圖實驗合格，方可投運。總體說來，在繼電保護(hù)裝置投入使用前，必須要掌握和了解繼電保護(hù)裝置的運行狀態(tài)，及時找出存在的問題。只有這樣，才能大大減少運行中出現(xiàn)的故障，盡量做到不出錯。

2、嚴(yán)格繼電保護(hù)裝置及其二次回路的巡檢巡視

對繼電保護(hù)巡視檢查的內(nèi)容有：保護(hù)壓板、自動裝置均按調(diào)度要求投入；開關(guān)、壓板位置正確；各回路接線正常，無松脫、發(fā)熱現(xiàn)象及焦臭味存在；熔斷器接觸良好；繼電器接點完好，帶電的觸點無大的抖動及燒損，線圈及附加電阻無過熱；CT、PT 回路分別無開路、短路；指示燈、運行監(jiān)視燈指示正常；表計參數(shù)符合要求；微機保護(hù)打印機動作后，還應(yīng)檢查報告的時間及參數(shù)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)報告異常時，及時通知繼保人員處理。

3、加強技術(shù)人員處理事故的能力

操作人員的技術(shù)水平也能直接影響到繼電保護(hù)的可靠性。運行人員在學(xué)習(xí)了保護(hù)原理及二次圖紙后，應(yīng)核對、熟悉現(xiàn)場二次回路端子、繼電器、信號掉牌及壓板。嚴(yán)格“兩票”的執(zhí)行，并履行保護(hù)安全措施票，按照繼電保護(hù)運行規(guī)程操作。每次投入、退出，要嚴(yán)格按設(shè)備調(diào)度范圍的劃分，征得調(diào)度同意。為保證保護(hù)投退準(zhǔn)確，在運行規(guī)程中編入各套保護(hù)的名稱、壓板、時限、保護(hù)所跳開關(guān)及壓板使用說明。

4、使用可靠性較高的繼電保護(hù)裝置

使用性能較高的繼電保護(hù)裝置可以提高電力系統(tǒng)運行的可靠性。傳統(tǒng)的組合式機箱已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代的繼電保護(hù)裝置的運行需求，必須予以更新，采用新的機箱結(jié)構(gòu)形式。另外，應(yīng)用繼電保護(hù)裝置輔助裝置等措施來確保電路的正確動作和電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行也是一個行之有效的選項。

五、結(jié)語

隨著我國電力系統(tǒng)規(guī)模不斷的擴大，對繼電保護(hù)的要求會越來越高。因此，必須采取行之有效且科學(xué)合理的繼電保護(hù)措施。目前，我國的電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的可靠性還存在一些問題，但通過不斷摸索和新科技、新方法的使用，相信保護(hù)裝置的可靠性會不斷提高。在社會發(fā)展、電力企業(yè)發(fā)展壯大的同時，更會為用戶提供更優(yōu)質(zhì)安全的服務(wù)。

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