電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的基礎(chǔ)知識

1、電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的基礎(chǔ)知識城市電網(wǎng)配電系統(tǒng)由于其覆蓋的地域極其遼闊、運行環(huán) 境極其復(fù)雜以及各種人為因素的影響，電氣故障的發(fā)生是不 能完全避免的。在電力系統(tǒng)中的任何一處發(fā)生事故，都有可 能對電力系統(tǒng)的運行產(chǎn)生重大影響，為了確保城市電網(wǎng)配電 系統(tǒng)的正常運行，必須正確地設(shè)置繼電保護(hù)裝置。1繼電保護(hù)的基本概念可靠性是指一個元件、設(shè)備或系統(tǒng)在預(yù)定時間內(nèi)，在規(guī) 定的條件下完成規(guī)定功能的能力?？煽啃怨こ躺婕暗皆?效數(shù)據(jù)的統(tǒng)計和處理，系統(tǒng)可靠性的定量評定，運行維護(hù)， 可靠性和經(jīng)濟性的協(xié)調(diào)等各方面。具體到繼電保護(hù)裝置，其 可靠性是指在該裝置規(guī)定的范圍內(nèi)發(fā)生了它應(yīng)該動作的故 障時，它不應(yīng)該拒動作，而在任何其它

2、該保護(hù)不應(yīng)動作的情 況下，它不應(yīng)誤動作。繼電保護(hù)裝置的拒動和誤動都會給電力系統(tǒng)造成嚴(yán)重 危害。但提高其不拒動和提高其不誤動作的可靠性的措施往 往是互相矛盾的。由于電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和負(fù)荷性質(zhì)的不同， 拒動和誤動所造成的危害往往不同。例如當(dāng)系統(tǒng)中有充足的 旋轉(zhuǎn)備用容量，輸電線路很多，各系統(tǒng)之間和電源與負(fù)荷之 間聯(lián)系很緊密時由于繼電保護(hù)裝置的誤動作，使發(fā)電機變壓器或輸電線路切除而給電力系統(tǒng)造成的影響可能很?。坏绻l(fā)電機變壓器或輸電線路故障時繼電保護(hù)裝置拒動作，將 會造成設(shè)備的損壞或系統(tǒng)穩(wěn)定的破壞，損失是巨大的。在此 情況下提高繼電保護(hù)裝置不拒動的可靠性比提高其不誤動 的可靠性更為重要。但在系統(tǒng)中旋轉(zhuǎn)

3、備用容量很少及各系統(tǒng) 之間和負(fù)荷和電源之間聯(lián)系比較薄弱的情況下，繼電保護(hù)裝 置的誤動作使發(fā)電機變壓器或輸電線切除時，將會引起對負(fù) 荷供電的中斷甚至造成系統(tǒng)穩(wěn)定的破壞，損失是巨大的。而 當(dāng)奧一保護(hù)裝置拒動時，其后備保護(hù)仍可以動作而切除故 障，因此在這種情況下提高繼電保護(hù)裝置不誤動的可靠性比 提高其不拒動的可靠性更為重要。2保護(hù)裝置評價指標(biāo)繼電保護(hù)裝置屬于可修復(fù)元件，在分析其可靠性時，應(yīng) 該先正確劃分其狀態(tài)，常見的狀態(tài)有：正常運行狀態(tài)。這 是保護(hù)裝置的正常狀態(tài)。檢修狀態(tài)。為使保護(hù)裝置能夠長 期穩(wěn)定運行，應(yīng)定期對其進(jìn)行檢修，檢修時保護(hù)裝置退由運 行。正常動作狀態(tài)。這是指被保護(hù)元件發(fā)生故障時，保護(hù) 裝

4、置正確動作于跳閘的狀態(tài)。誤動作狀態(tài)。是指保護(hù)裝置 不應(yīng)動作時，它錯誤動作的狀態(tài)。例如，由于整定錯誤，發(fā) 生區(qū)外故障時，保護(hù)裝置錯誤動作于跳閘。拒動作狀態(tài)。是指保護(hù)裝置應(yīng)該動作時，它拒絕動作的狀態(tài)。例如，由于 整定錯誤或內(nèi)部機械故障而導(dǎo)致保護(hù)裝置拒動。故障維修 狀態(tài)。保護(hù)裝置發(fā)生故障后對其進(jìn)行維修時所處的狀態(tài)。目前常用的評價統(tǒng)計指標(biāo)有正確動作率即一定期限內(nèi)（例如一年）被統(tǒng)計的繼電 保護(hù)裝置的正確動作次數(shù)與總動作次數(shù)之比。正確動作率=（正確動作次數(shù)/總動作次數(shù)）乂00用正確動作率可以觀測該繼電保護(hù)系統(tǒng)每年的變化趨 勢，也可以反映不同的繼電保護(hù)系統(tǒng)（如220kv與500kv）之間的對比情況，從中我生

5、薄弱環(huán)節(jié)?？煽慷萺（t）是指元件在起始時刻正常的條件下，在時間區(qū)間（0, t）不發(fā)生故障的概率。對于繼電保護(hù)裝置，注意力主要集中在 從起始時刻到首次故障的時間。可用率a（t）是指元件在起始時刻正常工作的條件下，時刻 t正常工 作的概率?？煽慷扰c可用率的不同在于，可靠度中的定義要 求元件在時間區(qū)間（0, t）連續(xù)的處于正常狀態(tài)，而可用率則無此要求。故障率h（t）是指元件從起始時刻直到時刻t完好條件下，在時刻t以后單位時間里發(fā)生故障的概率。平均無故障工作時間mtbf設(shè)從修復(fù)到首次故障之間的時間間隔為無故障工作時間，則其數(shù)學(xué)期望值為平均無 故障工作時間。修復(fù)率m是指元件自起始時刻直到時刻t故障的條件

6、下，自時刻t以后每單位時間里修復(fù)的概率平均修復(fù)時間 mttr平均修復(fù)時間是修復(fù)時間的數(shù) 學(xué)期望值。310kv供電系統(tǒng)繼電保護(hù)10KV供電系統(tǒng)是電力系統(tǒng)的一部分。它能否安全、穩(wěn) 定、可靠地運行，不但直接關(guān)系到企業(yè)用電的暢通，而且涉 及到電力系統(tǒng)能否正常的運行。3.110KV供電系統(tǒng)的幾種運行狀況供電系統(tǒng)的正常運行這種狀況系指系統(tǒng)中各種設(shè) 備或線路均在其額定狀態(tài)下進(jìn)行工作；各種信號、指示和儀表 均工作在允許范圍內(nèi)的運行狀況；供電系統(tǒng)的故障這種狀況系指莫些設(shè)備或線路由 現(xiàn)了危及其本身或系統(tǒng)的安全運行，并有可能使事態(tài)進(jìn)一步 擴大的運行狀況；供電系統(tǒng)的異常運行這種狀況系指系統(tǒng)的正常運 行遭到了破壞，但尚

7、未構(gòu)成故障時的運行狀況。KV供電系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置的任務(wù)在供電系統(tǒng)中運行正常時，它應(yīng)能完整地、安全地監(jiān)視各種設(shè)備的運行狀況，為值班人員提供可靠的運行依據(jù)如供電系統(tǒng)中發(fā)生故障時，它應(yīng)能自動地、迅速地、有選擇性地切除故障部分，保證非故障部分繼續(xù)運行；當(dāng)供電系統(tǒng)中由現(xiàn)異常運行工作狀況時，它應(yīng)能及時地、準(zhǔn)確地發(fā)生信號或警報，通知值班人員盡快做由處理。3.3幾種常用電流保護(hù)的分析反時限過電流保護(hù)繼電保護(hù)的動作時間與短路電流的大小有關(guān)，短路電流 越大，動作時間越短；短路電流越小，動作時間越長，這種保 護(hù)就叫做反時限過電流保護(hù)。反時限過電流保護(hù)雖外部接線 簡單，但內(nèi)部結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，調(diào)試比較困難；在靈敏度和動作

8、的準(zhǔn)確性、速動性等方面也遠(yuǎn)不如電磁式繼電器構(gòu)成的繼電 保護(hù)裝置。定時限過電流保護(hù)繼電保護(hù)的動作時間與短路電流的大小無關(guān)，時間是恒 定的，時間是靠時間繼電器的整定來獲得的。時間繼電器在 一定范圍內(nèi)是連續(xù)可調(diào)的，這種保護(hù)方式就稱為定時限過電 流保護(hù)。繼電器的構(gòu)成。定時限過電流保護(hù)是由電磁式時間繼電 器（作為時限元件）、電磁式中間繼電器（作為由口元件 卜電磁式電流繼電器 （作為起動元件卜電磁式信號繼電器（作為信號元件）構(gòu)成的。 它一般采用直流操作，須設(shè)置直流屏。定時限過電流保護(hù)的基本原理。在10kV中性點不接地 系統(tǒng)中，廣泛采用的兩相兩繼電器的定時限過電流保護(hù)。它 是由兩只電流互感器和兩只電流繼電器、一只時間繼電器和 一只信號繼電器構(gòu)成。保護(hù)裝置的動作時間只決定于時間繼 電器的預(yù)先整定的時間，而與被保護(hù)回路的短路電流大小無 關(guān)，所以這種過電流保護(hù)稱為定時限過電流保護(hù)。動作電流的整定計算。過流保護(hù)裝置中的電流繼電器動 作電流的整定原則，是按照躲過被保護(hù)線路中可能由現(xiàn)的較 大負(fù)荷電流來考慮的。也就是只有在被保護(hù)線路故障時才啟 動，