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最全面的繼電保護知識
發(fā)布日期：2020-06-06 點擊：3549次
四方國瑞專業(yè)生產(chǎn)繼電保護測試儀（又稱微機繼電保護測試儀），接下來為大家分享最全面的繼電保護知識介紹。當(dāng)電力系統(tǒng)的組件（如發(fā)電機，線路等）或電力系統(tǒng)本身發(fā)生危害電力系統(tǒng)安全運行的故障時，它能夠及時向值班人員發(fā)出警告信號，或直接向其控制斷路器跳閘命令可在開發(fā)自動化措施和設(shè)備時終止這些事件。實現(xiàn)這種自動測量的整套設(shè)備通常稱為繼電保護裝置。
在本期中，我們將介紹繼電保護的基本原理，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
繼電保護裝置必須具有正確識別被保護元件是處于正常工作狀態(tài)還是處于故障狀態(tài)，是處于保護區(qū)域內(nèi)還是處于保護區(qū)域外的功能，要實現(xiàn)此功能，保護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，故障點與電源之間的電氣設(shè)備和傳輸線上的電流將從負載電流增加到大大超過負載電流的水平。
2）降壓
當(dāng)發(fā)生相間短路和接地短路故障時，系統(tǒng)中每個點的相間電壓或相電壓值都會下降，并且越靠近短路點，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）測量阻抗變化
測量阻抗是測量點（保護裝置）的電壓與電流之比，在正常操作下，測量阻抗為負載阻抗;金屬短路時，測量阻抗變?yōu)榫€路阻抗，故障后測量阻抗顯著降低，而阻抗角增加。
當(dāng)發(fā)生非對稱短路時，會出現(xiàn)相序分量。例如，當(dāng)發(fā)生兩相和單相接地短路時，出現(xiàn)負序電流和負序電壓分量;當(dāng)單相接地時出現(xiàn)負序和零序電流和電壓分量，這些分量在正常工作期間不會出現(xiàn)。通過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。
另外，除了上述的反應(yīng)工頻電量保護之外，還有反應(yīng)非工頻電量保護，例如氣體保護。
2.基本要求
為了完成其任務(wù)，繼電保護裝置必須滿足技術(shù)的四個基本要求，即選擇性，快速性，靈敏性和可靠性。對于作用于繼電器跳閘的繼電保護，應(yīng)同時滿足四個基本要求，而對于作用于信號且僅反映異常運行狀況的繼電保護設(shè)備，則可降低這四個基本要求中的一些。
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，其繼電保護將僅將故障的設(shè)備或線路從電力系統(tǒng)中切斷，當(dāng)故障的設(shè)備或線路保護器或斷路器拒絕移動時，應(yīng)與鄰近的設(shè)備或線路線路保護將故障切斷。
2.快速行動
快速動作意味著繼電保護裝置應(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行時間，降低設(shè)備的損壞程度，并改善系統(tǒng)并行運行的穩(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，變壓器和電動機的內(nèi)部故障。
3）中低壓線路的橫截面過小，以免發(fā)生過熱故障，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。
故障排除時間包括保護裝置和斷路器的工作時間。通用快速保護的動作時間為0.04s?0.08s，最快為0.01s?0.04s，而通用斷路器的跳閘時間為0.06s?0.15s，最快為0.02s?0.06s。
對于響應(yīng)異常操作條件的繼電保護裝置，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。
3.敏感度
靈敏度是指在電氣設(shè)備或線路的保護范圍內(nèi)發(fā)生短路故障或異常操作時保護裝置的反應(yīng)能力，并通過靈敏度系數(shù)來測量保護裝置的靈敏度。
可以滿足繼電保護靈敏度的要求，在規(guī)定的故障范圍內(nèi)，無論短路點的位置和短路的類型如何，短路點和過渡電阻如何都能反映作用，這不僅要求系統(tǒng)運行時可以可靠地動作時發(fā)生三相短路，而在最小運行模式下系統(tǒng)經(jīng)過較大的過渡電阻時，兩相或單相短路故障也可以可靠。
系統(tǒng)最大運行模式：
如果在受保護電路的末端發(fā)生短路，則系統(tǒng)的等效阻抗最小，流經(jīng)保護裝置的短路電流為最大工作模式。
系統(tǒng)的最低運行模式：
在發(fā)生短路故障的同一情況下，系統(tǒng)的等效阻抗最大，而通過保護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）是繼電保護的最基本要求。
1）安全
要求繼電器保護可靠，并且在不需要時不工作。
2）可靠性
如果故障應(yīng)在規(guī)定的保護范圍內(nèi)操作，則繼電器保護必須可靠地工作，也就是說，它不能拒絕動作。
繼電保護的誤操作和拒絕會嚴(yán)重損害電力系統(tǒng)。即使對于相同的電源組件，隨著電網(wǎng)的發(fā)展，保護誤操作和拒絕對系統(tǒng)的影響也會改變。
以上四個基本要求是繼電保護設(shè)計，配置和維護的基礎(chǔ)，也是繼電保護分析和評估的基礎(chǔ)，這四個基本要求是相互聯(lián)系但又經(jīng)常相互矛盾的，因此在實際工作中，要根據(jù)繼電保護的結(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)繼電保護的基本任務(wù)是：
1，自動，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，并確保其他無故障部件快速正常運行。
2.應(yīng)對電氣元件的異常運行狀態(tài)，并根據(jù)運行和維護條件（例如是否有值班人員）操作信號，以便值班人員及時處理或調(diào)整。如果設(shè)備繼續(xù)運行，會自動導(dǎo)致設(shè)備損壞或演變?yōu)槭鹿?。這時，一般不需要保護快速動作，而是根據(jù)對電力系統(tǒng)及其組件的損壞程度，提供一定的延時，以免由于不必要的動作而造成短暫的短暫運行波動以及由于錯誤操作引起的干擾。
3，繼電保護裝置還可以與電力系統(tǒng)中的其他自動裝置配合使用，在條件允許的情況下，采取預(yù)定措施縮短停電時間，盡快恢復(fù)供電，以提高電力系統(tǒng)運行的可靠性。 。
四，分類
繼電保護可以通過以下四種方式進行分類：
1.按保護對象分類
電力線保護和主要設(shè)備保護（例如發(fā)電機，變壓器，母線，電抗器，電容器等）。
2.按保護功能分類
短路故障保護和異常運行保護。前者可分為主保護，后備保護和輔助保護；后者可分為過載保護，退磁保護，失步保護，低頻保護和非保護。全相運行保護。
3.通過保護裝置比較和操作處理對信號量進行分類
有模擬保護和數(shù)字保護，有機電式，整流器式，晶體管式和集成電路式（運算放大器）保護裝置，它們直接反映連續(xù)模擬量的輸入信號，屬于模擬保護；采用微處理器和微型計算機的保護裝置，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。
4.按保護作用原理分類
過電流保護，低壓保護，過電壓保護，電源方向保護，距離保護，差動保護，縱向保護，氣體保護等。
五，異常
如果發(fā)現(xiàn)繼電保護裝置工作異常或有缺陷，除了加強監(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裝置，然后聯(lián)系繼電保護人員進行處理。
下列任何一種異常情況，應(yīng)及時退出：
1.母親差異保護
當(dāng)發(fā)送“母線差交流斷開”和“母線差直流電壓消失”信號時；當(dāng)母線不平衡電流不為零時；母線開關(guān)系列無特殊旁路母線，代替線路操作和反向操作。
2.高頻保護
當(dāng)直流電源消失時;周期性的通道測試參數(shù)不符合要求;當(dāng)設(shè)備故障或通道異常信號不能返回時;側(cè)面總線開關(guān)的操作過程。
3.距離保護
當(dāng)所采用的PT失靈或三相電壓回路斷開時;在正常情況下，輔助的磁電流太大，太小;當(dāng)負載電流超過保護允許電流的相應(yīng)部分時。
4，微機保護
當(dāng)主警報燈亮起并且四個保護（高頻，距離，零序，綜合稱重）之一打開時，退出相應(yīng)的保護;如果兩個cpus發(fā)生故障，則應(yīng)從所有保護中移除設(shè)備;所有信號警報插件的燈不亮。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。如果信號未返回，則表示CPU出現(xiàn)致命故障，退出保護出口壓力板并斷開巡邏檢查開關(guān)處理。
5.氣體保護
變壓器運行中的加油，濾油或更換硅膠;維護輸入后，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。
繼電保護常見故障分析
1.電流互感飽和故障
ct的飽和度對電力系統(tǒng)的繼電保護有很大的影響。隨著配電系統(tǒng)設(shè)備終端負載容量的增加，如果發(fā)生短路，短路電流將會很大。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ct的單個額定電流的100倍。在正常短路的情況下，ct的誤差會隨著初級短路電流倍數(shù)的增加而增加。當(dāng)電流斷路保護降低靈敏度時，可能會阻止操作;當(dāng)電路短路時，電流互感器的電流飽和，并且電流互感器感應(yīng)的次級電流很小或接近于零，這當(dāng)配電系統(tǒng)出口線路過電流保護抑制動作引起配電站入口線路保護動作時，會使整個配電系統(tǒng)出現(xiàn)電源故障狀態(tài)。 。
2.開關(guān)保護設(shè)備選擇不當(dāng)
開關(guān)保護設(shè)備的選擇是一項非常重要的工作，大部分電流分布在高負荷密度區(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。由于不是自動化的，我們應(yīng)該使用更多的負載開關(guān)或與它們結(jié)合的繼電器設(shè)備系統(tǒng)作為開關(guān)保護設(shè)備。
七，繼電保護故障處理方法及措施
1，常見繼電保護故障處理方法
1）替代方法
用完整的零件替換被認為有故障的零件來判斷好壞零件，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，該方法主要用于檢查接線值和固定值驗證過程中測試值與預(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過程中發(fā)現(xiàn)某個繼電器離設(shè)定值太遠，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。可以使用同一儀表測量同一電路的其他相似繼電器以進行比較。
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)觸點的控制是否完好。
2.確保繼電保護正常運行的措施
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)繼電保護的特點，完善和完善保護裝置的運行管理，繼電保護裝置的分類帳，運行維護，事故分析，定期檢查，缺陷處理等文件應(yīng)逐步采用計算機管理的跟蹤檢查，嚴(yán)格檢查，實行獎懲的方法；二次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測的方法是易于實現(xiàn)集成式自動變電站的繼電保護狀態(tài)監(jiān)測。
