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最全面的繼電保護(hù)知識(shí)
發(fā)布日期：2020-06-06 點(diǎn)擊：3369次
四方國(guó)瑞專業(yè)生產(chǎn)繼電保護(hù)測(cè)試儀（又稱微機(jī)繼電保護(hù)測(cè)試儀），接下來(lái)為大家分享最全面的繼電保護(hù)知識(shí)介紹。當(dāng)電力系統(tǒng)的組件（如發(fā)電機(jī)，線路等）或電力系統(tǒng)本身發(fā)生危害電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的故障時(shí)，它能夠及時(shí)向值班人員發(fā)出警告信號(hào)，或直接向其控制斷路器跳閘命令可在開發(fā)自動(dòng)化措施和設(shè)備時(shí)終止這些事件。實(shí)現(xiàn)這種自動(dòng)測(cè)量的整套設(shè)備通常稱為繼電保護(hù)裝置。
在本期中，我們將介紹繼電保護(hù)的基本原理，基本要求，基本任務(wù)，分類以及常見故障分析和處理。
一，基本原理
繼電保護(hù)裝置必須具有正確識(shí)別被保護(hù)元件是處于正常工作狀態(tài)還是處于故障狀態(tài)，是處于保護(hù)區(qū)域內(nèi)還是處于保護(hù)區(qū)域外的功能，要實(shí)現(xiàn)此功能，保護(hù)裝置必須基于電力系統(tǒng)故障前后電氣和物理量的變化特征。
電力系統(tǒng)故障后，工頻電量變化的主要特征是：
1）電流增加
在短路情況下，故障點(diǎn)與電源之間的電氣設(shè)備和傳輸線上的電流將從負(fù)載電流增加到大大超過(guò)負(fù)載電流的水平。
2）降壓
當(dāng)發(fā)生相間短路和接地短路故障時(shí)，系統(tǒng)中每個(gè)點(diǎn)的相間電壓或相電壓值都會(huì)下降，并且越靠近短路點(diǎn)，電壓就越低。
3）電流和電壓之間的相角變化
在正常操作中，電流和電壓之間的相位角是負(fù)載的功率因數(shù)角，通常約為20°。在三相短路的情況下，電流和電壓之間的相角取決于線路的阻抗角，通常為60°?85°。如果在保護(hù)的相反方向發(fā)生三相短路，則電流和電壓之間的相角為180°+（60°?85°）。
4）測(cè)量阻抗變化
測(cè)量阻抗是測(cè)量點(diǎn)（保護(hù)裝置）的電壓與電流之比，在正常操作下，測(cè)量阻抗為負(fù)載阻抗;金屬短路時(shí)，測(cè)量阻抗變?yōu)榫€路阻抗，故障后測(cè)量阻抗顯著降低，而阻抗角增加。
當(dāng)發(fā)生非對(duì)稱短路時(shí)，會(huì)出現(xiàn)相序分量。例如，當(dāng)發(fā)生兩相和單相接地短路時(shí)，出現(xiàn)負(fù)序電流和負(fù)序電壓分量;當(dāng)單相接地時(shí)出現(xiàn)負(fù)序和零序電流和電壓分量，這些分量在正常工作期間不會(huì)出現(xiàn)。通過(guò)短路故障期間電量的變化，可以構(gòu)建各種原理的繼電保護(hù)。
另外，除了上述的反應(yīng)工頻電量保護(hù)之外，還有反應(yīng)非工頻電量保護(hù)，例如氣體保護(hù)。
2.基本要求
為了完成其任務(wù)，繼電保護(hù)裝置必須滿足技術(shù)的四個(gè)基本要求，即選擇性，快速性，靈敏性和可靠性。對(duì)于作用于繼電器跳閘的繼電保護(hù)，應(yīng)同時(shí)滿足四個(gè)基本要求，而對(duì)于作用于信號(hào)且僅反映異常運(yùn)行狀況的繼電保護(hù)設(shè)備，則可降低這四個(gè)基本要求中的一些。
1.選擇性
選擇性是指當(dāng)電力系統(tǒng)中的設(shè)備或線路發(fā)生短路時(shí)，其繼電保護(hù)將僅將故障的設(shè)備或線路從電力系統(tǒng)中切斷，當(dāng)故障的設(shè)備或線路保護(hù)器或斷路器拒絕移動(dòng)時(shí)，應(yīng)與鄰近的設(shè)備或線路線路保護(hù)將故障切斷。
2.快速行動(dòng)
快速動(dòng)作意味著繼電保護(hù)裝置應(yīng)能夠盡快排除故障，以減少設(shè)備和用戶在大電流和低電壓下的運(yùn)行時(shí)間，降低設(shè)備的損壞程度，并改善系統(tǒng)并行運(yùn)行的穩(wěn)定性。
通常，必須快速排除的故障包括：
1）使發(fā)電廠或重要用戶的總線電壓低于有效值（通常為額定電壓的0.7倍）。
2）大容量發(fā)電機(jī)，變壓器和電動(dòng)機(jī)的內(nèi)部故障。
3）中低壓線路的橫截面過(guò)小，以免發(fā)生過(guò)熱故障，不允許延遲切割。
4）可能危及人身安全并嚴(yán)重干擾通信系統(tǒng)的故障。
故障排除時(shí)間包括保護(hù)裝置和斷路器的工作時(shí)間。通用快速保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間為0.04s?0.08s，最快為0.01s?0.04s，而通用斷路器的跳閘時(shí)間為0.06s?0.15s，最快為0.02s?0.06s。
對(duì)于響應(yīng)異常操作條件的繼電保護(hù)裝置，通常不需要迅速采取措施，而應(yīng)根據(jù)選擇條件延遲發(fā)送信號(hào)。
3.敏感度
靈敏度是指在電氣設(shè)備或線路的保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生短路故障或異常操作時(shí)保護(hù)裝置的反應(yīng)能力，并通過(guò)靈敏度系數(shù)來(lái)測(cè)量保護(hù)裝置的靈敏度。
可以滿足繼電保護(hù)靈敏度的要求，在規(guī)定的故障范圍內(nèi)，無(wú)論短路點(diǎn)的位置和短路的類型如何，短路點(diǎn)和過(guò)渡電阻如何都能反映作用，這不僅要求系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)可以可靠地動(dòng)作時(shí)發(fā)生三相短路，而在最小運(yùn)行模式下系統(tǒng)經(jīng)過(guò)較大的過(guò)渡電阻時(shí)，兩相或單相短路故障也可以可靠。
系統(tǒng)最大運(yùn)行模式：
如果在受保護(hù)電路的末端發(fā)生短路，則系統(tǒng)的等效阻抗最小，流經(jīng)保護(hù)裝置的短路電流為最大工作模式。
系統(tǒng)的最低運(yùn)行模式：
在發(fā)生短路故障的同一情況下，系統(tǒng)的等效阻抗最大，而通過(guò)保護(hù)裝置的短路電流為最小工作模式。
4.可靠性
可靠性（包括安全性和可靠性）是繼電保護(hù)的最基本要求。
1）安全
要求繼電器保護(hù)可靠，并且在不需要時(shí)不工作。
2）可靠性
如果故障應(yīng)在規(guī)定的保護(hù)范圍內(nèi)操作，則繼電器保護(hù)必須可靠地工作，也就是說(shuō)，它不能拒絕動(dòng)作。
繼電保護(hù)的誤操作和拒絕會(huì)嚴(yán)重?fù)p害電力系統(tǒng)。即使對(duì)于相同的電源組件，隨著電網(wǎng)的發(fā)展，保護(hù)誤操作和拒絕對(duì)系統(tǒng)的影響也會(huì)改變。
以上四個(gè)基本要求是繼電保護(hù)設(shè)計(jì)，配置和維護(hù)的基礎(chǔ)，也是繼電保護(hù)分析和評(píng)估的基礎(chǔ)，這四個(gè)基本要求是相互聯(lián)系但又經(jīng)常相互矛盾的，因此在實(shí)際工作中，要根據(jù)繼電保護(hù)的結(jié)構(gòu)電網(wǎng)與用戶的性質(zhì)，辯證統(tǒng)一。
基本任務(wù)
電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的基本任務(wù)是：
1，自動(dòng)，快速，有選擇地從電源系統(tǒng)中拆除故障部件，以防止故障部件被損壞，并確保其他無(wú)故障部件快速正常運(yùn)行。
2.應(yīng)對(duì)電氣元件的異常運(yùn)行狀態(tài)，并根據(jù)運(yùn)行和維護(hù)條件（例如是否有值班人員）操作信號(hào)，以便值班人員及時(shí)處理或調(diào)整。如果設(shè)備繼續(xù)運(yùn)行，會(huì)自動(dòng)導(dǎo)致設(shè)備損壞或演變?yōu)槭鹿?。這時(shí)，一般不需要保護(hù)快速動(dòng)作，而是根據(jù)對(duì)電力系統(tǒng)及其組件的損壞程度，提供一定的延時(shí)，以免由于不必要的動(dòng)作而造成短暫的短暫運(yùn)行波動(dòng)以及由于錯(cuò)誤操作引起的干擾。
3，繼電保護(hù)裝置還可以與電力系統(tǒng)中的其他自動(dòng)裝置配合使用，在條件允許的情況下，采取預(yù)定措施縮短停電時(shí)間，盡快恢復(fù)供電，以提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。 。
四，分類
繼電保護(hù)可以通過(guò)以下四種方式進(jìn)行分類：
1.按保護(hù)對(duì)象分類
電力線保護(hù)和主要設(shè)備保護(hù)（例如發(fā)電機(jī)，變壓器，母線，電抗器，電容器等）。
2.按保護(hù)功能分類
短路故障保護(hù)和異常運(yùn)行保護(hù)。前者可分為主保護(hù)，后備保護(hù)和輔助保護(hù)；后者可分為過(guò)載保護(hù)，退磁保護(hù)，失步保護(hù)，低頻保護(hù)和非保護(hù)。全相運(yùn)行保護(hù)。
3.通過(guò)保護(hù)裝置比較和操作處理對(duì)信號(hào)量進(jìn)行分類
有模擬保護(hù)和數(shù)字保護(hù)，有機(jī)電式，整流器式，晶體管式和集成電路式（運(yùn)算放大器）保護(hù)裝置，它們直接反映連續(xù)模擬量的輸入信號(hào)，屬于模擬保護(hù)；采用微處理器和微型計(jì)算機(jī)的保護(hù)裝置，在采樣并將模擬量轉(zhuǎn)換為模擬/數(shù)字量后反映離散的數(shù)字量的數(shù)字保護(hù)。
4.按保護(hù)作用原理分類
過(guò)電流保護(hù)，低壓保護(hù)，過(guò)電壓保護(hù)，電源方向保護(hù)，距離保護(hù)，差動(dòng)保護(hù)，縱向保護(hù)，氣體保護(hù)等。
五，異常
如果發(fā)現(xiàn)繼電保護(hù)裝置工作異?；蛴腥毕?，除了加強(qiáng)監(jiān)控之外，還應(yīng)將其出口壓腳返回可能引起誤操作的保護(hù)裝置，然后聯(lián)系繼電保護(hù)人員進(jìn)行處理。
下列任何一種異常情況，應(yīng)及時(shí)退出：
1.母親差異保護(hù)
當(dāng)發(fā)送“母線差交流斷開”和“母線差直流電壓消失”信號(hào)時(shí)；當(dāng)母線不平衡電流不為零時(shí)；母線開關(guān)系列無(wú)特殊旁路母線，代替線路操作和反向操作。
2.高頻保護(hù)
當(dāng)直流電源消失時(shí);周期性的通道測(cè)試參數(shù)不符合要求;當(dāng)設(shè)備故障或通道異常信號(hào)不能返回時(shí);側(cè)面總線開關(guān)的操作過(guò)程。
3.距離保護(hù)
當(dāng)所采用的PT失靈或三相電壓回路斷開時(shí);在正常情況下，輔助的磁電流太大，太小;當(dāng)負(fù)載電流超過(guò)保護(hù)允許電流的相應(yīng)部分時(shí)。
4，微機(jī)保護(hù)
當(dāng)主警報(bào)燈亮起并且四個(gè)保護(hù)（高頻，距離，零序，綜合稱重）之一打開時(shí)，退出相應(yīng)的保護(hù);如果兩個(gè)cpus發(fā)生故障，則應(yīng)從所有保護(hù)中移除設(shè)備;所有信號(hào)警報(bào)插件的燈不亮。如果電源指示燈熄滅，則表示直流消失?；謴?fù)直流電源后退出出口壓板重新投入，如果CPU正常，則表示保護(hù)與接口CPU之間的通訊電路異常，退出CPU巡檢開關(guān)處理。如果信號(hào)未返回，則表示CPU出現(xiàn)致命故障，退出保護(hù)出口壓力板并斷開巡邏檢查開關(guān)處理。
5.氣體保護(hù)
變壓器運(yùn)行中的加油，濾油或更換硅膠;維護(hù)輸入后，地下油泵或油冷卻器（散熱器）排油;需要打開呼吸系統(tǒng)的閥門或放油塞，或清潔加濕器;當(dāng)有人在油管上工作時(shí)。
繼電保護(hù)常見故障分析
1.電流互感飽和故障
ct的飽和度對(duì)電力系統(tǒng)的繼電保護(hù)有很大的影響。隨著配電系統(tǒng)設(shè)備終端負(fù)載容量的增加，如果發(fā)生短路，短路電流將會(huì)很大。如果系統(tǒng)在終端設(shè)備區(qū)域附近發(fā)生短路，則電流可能超過(guò)ct的單個(gè)額定電流的100倍。在正常短路的情況下，ct的誤差會(huì)隨著初級(jí)短路電流倍數(shù)的增加而增加。當(dāng)電流斷路保護(hù)降低靈敏度時(shí)，可能會(huì)阻止操作;當(dāng)電路短路時(shí)，電流互感器的電流飽和，并且電流互感器感應(yīng)的次級(jí)電流很小或接近于零，這當(dāng)配電系統(tǒng)出口線路過(guò)電流保護(hù)抑制動(dòng)作引起配電站入口線路保護(hù)動(dòng)作時(shí)，會(huì)使整個(gè)配電系統(tǒng)出現(xiàn)電源故障狀態(tài)。 。
2.開關(guān)保護(hù)設(shè)備選擇不當(dāng)
開關(guān)保護(hù)設(shè)備的選擇是一項(xiàng)非常重要的工作，大部分電流分布在高負(fù)荷密度區(qū)域內(nèi)設(shè)置開關(guān)站，即采用變電站-開關(guān)站-配電變壓器的供電和傳輸方式。由于不是自動(dòng)化的，我們應(yīng)該使用更多的負(fù)載開關(guān)或與它們結(jié)合的繼電器設(shè)備系統(tǒng)作為開關(guān)保護(hù)設(shè)備。
七，繼電保護(hù)故障處理方法及措施
1，常見繼電保護(hù)故障處理方法
1）替代方法
用完整的零件替換被認(rèn)為有故障的零件來(lái)判斷好壞零件，可以迅速縮小故障搜索范圍。
2）參考方法
通過(guò)比較正常設(shè)備和異常設(shè)備的技術(shù)參數(shù)，發(fā)現(xiàn)異常設(shè)備的故障點(diǎn)，該方法主要用于檢查接線值和固定值驗(yàn)證過(guò)程中測(cè)試值與預(yù)期值相差較大的故障。如果改造和設(shè)備更換后二次連接不能正確恢復(fù)，可以參考類似設(shè)備的連接，如果在繼電器恒值校驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)某個(gè)繼電器離設(shè)定值太遠(yuǎn)，則做出判斷并不容易。如果繼電器的特性不好，則應(yīng)調(diào)整繼電器的刻度值?？梢允褂猛粌x表測(cè)量同一電路的其他相似繼電器以進(jìn)行比較。
3）短接
短路連接用于電路回路的一部分或一部分，以確定故障是否在短路連接范圍內(nèi)或其他地方，從而確定故障范圍。此方法主要用于電磁鎖定故障，電流開路，開關(guān)繼電器不起作用，以判斷轉(zhuǎn)換開關(guān)觸點(diǎn)的控制是否完好。
2.確保繼電保護(hù)正常運(yùn)行的措施
合理的人員配置，使人員的調(diào)度和協(xié)助得以順利進(jìn)行，明確人員的工作目標(biāo)，確保用電正常；完善規(guī)章制度，根據(jù)繼電保護(hù)的特點(diǎn)，完善和完善保護(hù)裝置的運(yùn)行管理，繼電保護(hù)裝置的分類帳，運(yùn)行維護(hù)，事故分析，定期檢查，缺陷處理等文件應(yīng)逐步采用計(jì)算機(jī)管理的跟蹤檢查，嚴(yán)格檢查，實(shí)行獎(jiǎng)懲的方法；二次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)的方法是易于實(shí)現(xiàn)集成式自動(dòng)變電站的繼電保護(hù)狀態(tài)監(jiān)測(cè)。
