繼電保護(hù)裝置及二次回路

繼電保護(hù)裝置及二次回路電力供電系統(tǒng)包括發(fā)電、變電、輸電、配電和用電等環(huán)節(jié)，成千上萬的電氣設(shè)備和數(shù)百千米或上千千米的線路組合在一起構(gòu)成了復(fù)雜的系統(tǒng)。由于自然條件和人為的影響(如雷電、暴雨、狂風(fēng)、冰雹、誤操作等)使得發(fā)生電氣事故的可能性大量存在。而電力供電系統(tǒng)又是一個(gè)統(tǒng)一的整體，一處發(fā)生事故就可能迅速擴(kuò)大到其他地方。例如，10kv中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，當(dāng)一相金屬性接地故障時(shí)，另兩相對(duì)地電壓就會(huì)升高，危脅整個(gè)電路上的電氣設(shè)備。另外，發(fā)生電氣短路事故時(shí)，由于短路電流的熱效應(yīng)和電動(dòng)力的作用，往往使電氣設(shè)備遭到致命的破壞。因此,電力供電系統(tǒng)必須保證安全可靠地運(yùn)行，只有在此前提下才能談到運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性、合理性。為了保證電力供電系統(tǒng)運(yùn)行可靠，必須設(shè)置繼電保護(hù)裝置。一、繼電保護(hù)裝置的任務(wù)(1)

電力供電系統(tǒng)的正常運(yùn)行。當(dāng)電力供電系統(tǒng)發(fā)生異常運(yùn)行時(shí)(如在中性點(diǎn)不直接接地的供電系統(tǒng)中，發(fā)生單相接地故障、變壓器運(yùn)行溫度過高、油面下降等)，繼電保護(hù)裝置應(yīng)準(zhǔn)確地做出判斷并發(fā)出相應(yīng)的信號(hào)或警報(bào)，以便使值班人員得以及時(shí)發(fā)現(xiàn)，迅速處理，使之盡快恢復(fù)正常。(2)

當(dāng)電力供電系統(tǒng)中發(fā)生損壞設(shè)備或危及系統(tǒng)安全運(yùn)行的故障時(shí)，繼電保護(hù)裝置應(yīng)能立即動(dòng)作，使故障部分的斷路器掉閘，切除故障點(diǎn)，防止事故擴(kuò)大,以確保系統(tǒng)中非故障部分繼續(xù)正常供電。(3)

繼電保護(hù)裝置還可以實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)自動(dòng)化和運(yùn)動(dòng)化，如自動(dòng)重合閘、備用電源自動(dòng)投入、遙控、遙測(cè)等。二、對(duì)繼電保護(hù)裝置的基本要求(1)

動(dòng)作選擇性。電力供電系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí),繼電保護(hù)動(dòng)作，但只切除系統(tǒng)中的故障部分，而其他非故障部分仍繼續(xù)供電(圖4

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1)。繼電保護(hù)裝置的選擇性，是靠選擇合適的繼電保護(hù)類型和正確計(jì)算整定值,使各級(jí)繼電保護(hù)很好地配合而實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)確定了繼電保護(hù)裝置類型后，在整定值的配合上，通過設(shè)定不同的動(dòng)作時(shí)限，可以使上級(jí)線路斷路器繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)限比本級(jí)線路的斷路器繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)限大一個(gè)時(shí)限級(jí)差Δt一般取0.5s

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0.7s。圖4-1線路的始端裝有過電流保護(hù)，當(dāng)線路3(XL3)的b點(diǎn)發(fā)生短路故障時(shí)，短路電流從電源流經(jīng)線路1(XL1)、線路2(X12)及線路3(X13),把故障電流傳遞到短路點(diǎn)D處。短路電流要同時(shí)通過各線路的電流互感器進(jìn)人各自的繼電保護(hù)系統(tǒng)，各組繼電保護(hù)中的電流繼電器都應(yīng)該有反應(yīng)，甚至同時(shí)動(dòng)作(電流達(dá)到保護(hù)整定電流)，但由于整定的動(dòng)作時(shí)限不同(原則是>t?>

t?，時(shí)限級(jí)差Δt為0.5s~0.7s)，所以線路3的繼電保護(hù)首先動(dòng)作使斷路器出現(xiàn)掉閘，其他線路的繼電保護(hù)由于故障線路已經(jīng)切除，則立即返回，這樣就實(shí)現(xiàn)了選擇性動(dòng)作，保證了非故障線路的正常供電。(2)

動(dòng)作迅速性。為了減少電力供電系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)所造成的經(jīng)濟(jì)損失，要求繼電保護(hù)裝置快速切除故障，因此，繼電保護(hù)的整定時(shí)限不宜過長(zhǎng)，對(duì)某些主設(shè)備和重要線路采用快速動(dòng)作的繼電保護(hù)(以秒時(shí)限使斷路器掉閘)，一般速斷保護(hù)的總體掉閘時(shí)間不會(huì)超過0.2s。(3)

動(dòng)作靈敏性。對(duì)于繼電保護(hù)裝置，應(yīng)驗(yàn)算整定值的靈敏度。它應(yīng)保證對(duì)于保護(hù)范圍內(nèi)的故障有足夠的靈敏性。即對(duì)于保護(hù)范圍內(nèi)的故障,不論故障點(diǎn)的位置和故障性質(zhì)如何，都應(yīng)迅速做出反應(yīng)，為了保證繼電保護(hù)動(dòng)作的靈敏性,在計(jì)算出整定值時(shí)應(yīng)進(jìn)行靈敏度的校驗(yàn)。故障后參數(shù)量(如電流)增加的繼電保護(hù)裝置的靈敏度又叫做電流保護(hù)的靈敏系數(shù)，是保護(hù)裝置所保護(hù)的區(qū)域內(nèi)，在系統(tǒng)為最小運(yùn)行方式的條件下的短路電流與繼電保護(hù)的動(dòng)作電流折算到一次側(cè)的電流值之比，即規(guī)程中規(guī)定，繼電保護(hù)的靈敏系數(shù)應(yīng)為1.2-1.5才能滿足要求，特別是電動(dòng)機(jī)和變壓器的速斷保護(hù)，靈敏系數(shù)要求大于2。(4)

動(dòng)作可靠性。繼電保護(hù)的可靠性是指在保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生故障時(shí)，繼電保護(hù)裝置應(yīng)可靠地動(dòng)作;而在正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，繼電保護(hù)裝置不會(huì)動(dòng)作。即繼電保護(hù)裝置既不誤動(dòng)作，也不拒絕動(dòng)作。三、繼電保護(hù)裝置的基本原理及其框圖1.繼電保護(hù)裝置的基本原理電力供電系統(tǒng)運(yùn)行中的物理量,如電流、電壓、功率因數(shù)等參數(shù)都有一定的數(shù)值，正常運(yùn)行和故障情況,有明顯區(qū)別。如電力供電系統(tǒng)發(fā)生短路故障時(shí)，電流突然增加，電壓突然降低，功率因數(shù)突變。反過來說，當(dāng)電力供電系統(tǒng)運(yùn)行中的發(fā)生某種突變時(shí)，那就是電力供電系統(tǒng)發(fā)生了故障。繼電保護(hù)裝置正是利用這個(gè)特點(diǎn)，在反映、檢測(cè)這些物理量的基礎(chǔ)上,利用物理量的突變來發(fā)現(xiàn)、判斷電力供電系統(tǒng)故障的性質(zhì)和范圍,進(jìn)而做出相應(yīng)的處理，如發(fā)出警告信號(hào)或使斷路器掉閘等。2.繼電保護(hù)裝置的原理框圖繼電保護(hù)裝置的原理框圖如圖4-2所示。繼電保護(hù)裝置由以下單元組成：（1）取樣單元:將被保護(hù)的電力供電系統(tǒng)運(yùn)行中的物理量經(jīng)過電氣隔離(以確保繼電保護(hù)裝置的安全)并轉(zhuǎn)換為繼電保護(hù)裝置中比較鑒別單元可以接收的信號(hào)。取樣單元一般由一臺(tái)或幾臺(tái)傳感器組成，如電流互感器就可認(rèn)為是電流傳感器，電壓互感器可認(rèn)為是電壓傳感器等。為了便于理解，以10kV系統(tǒng)的某類電流保護(hù)為例。對(duì)于電流保護(hù)，取樣單元一般是由兩臺(tái)(或兩臺(tái)以上)電流互感器構(gòu)成的。（2）比較鑒別單元:包含給定單元，由取樣單元送來的信號(hào)與給定申元送出的信號(hào)相比較，以便確定往下一級(jí)處理單元發(fā)出何種信號(hào)。在電流保護(hù)中，比較鑒別單元由四只電流繼電器組成,兩只作為速斷保護(hù)，另兩只作為過電流保護(hù)。電流繼電器的整定值部分即為給定單元，電流繼電器的電流線圈則接收取樣單元(電流互感器)送來的電流信號(hào)，當(dāng)電流信號(hào)達(dá)到電流整定值時(shí)，電流繼電器動(dòng)作,通過其接點(diǎn)向下一級(jí)處理單元發(fā)出使斷路器最終掉閘的信號(hào)，若電流信號(hào)小于整定值，則電流繼電器不會(huì)動(dòng)作，傳向下級(jí)單元的信號(hào)也不動(dòng)作。本單元不但通過比較來確定電流繼電器是否動(dòng)作，而且能鑒別是按“速斷”，還是按“過電流”來動(dòng)作,并把“處理意見”傳送到下一單元（3）處理單元:接收比較鑒別單元來的送來信號(hào)，并按比較鑒定別單元的要求進(jìn)行處理。該單元一般由時(shí)間繼電器、中間繼電器等構(gòu)成。在電流保護(hù)中，若需要按“速斷”處理，則讓中間繼電器動(dòng)作;若需要按“過電流”處理，則讓時(shí)間繼電器動(dòng)作進(jìn)行延時(shí)。（4）信號(hào)單元:為便于值班員在繼電保護(hù)裝置動(dòng)作后盡快掌握故障的性質(zhì)和范圍，用信號(hào)繼電器做出明顯的標(biāo)志。（5）執(zhí)行單元:繼電保護(hù)裝置是一種電氣自動(dòng)裝置，由于對(duì)它有快速性的要