淺談供電系統繼電保護原則

摘 要:繼電保護是電力系統整體規劃設計的一個重要環節，由于中國是一個電力消耗的大國，電網密布，供電單位眾多，而近年來的國家電網工程的開展，也使電力事業得到了空前的發展，但是，在電力事業興旺的同時，我們也需要對供電安全有高度的重視，因此，對于供電系統的繼電保護就成為了當下的熱門話題，本文針對繼電保護的相關情況，提出了繼電保護的的四項基本原則，并以此為基礎，對其的具體運用做了相關補充。

關鍵詞:供電系統繼電保護基本原則

中圖分類號:TM77文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)06(b)-0124-01

1 何謂繼電保護

電力行業對于繼電保護的定義存在這兩層含義，一種視繼電保護為一種措施，認為繼電保護其實是對電力系統中出現故障檢測時并發出報警信號并直接排除故障部分的一種舉措。另一層含義則視繼電保護為一種裝置，這種裝置能夠對運行中電力系統的設備和線路進行監測和管理，在發生異常事故狀況時能發出跳閘信號，這種自動化裝置也稱為繼電保護。其實，二者是統一的一個整體，只是解讀的角度不同而已。

2 繼電保護的基本原理

繼電保護裝置在電力系統的運行過程中，負責檢測系統內部的被保護元件的狀態，檢查是否處于正常運行狀態中，如果元件發生故障，則裝置會立刻判斷元件所在位置是在保護區內還是區外。繼電保護裝置需要根據故障前后電氣物理量變化的數據來對系統做出判定，并及時發出信號，傳遞給處理中心和相關管理部門。

當電力系統發生故障時，電氣物理量會出現相關變化，這些變化是判斷系統故障的重要依據，物理量變化的主要特征數據如下:

(1)電流的變化:當系統發生短路時，系統內部的電流量會出現異常，特別是處于故障點與電源之間的電氣設備，它們的電流量將會大大超過負荷電流，并且電氣設備的溫度也會升高。(2)電壓的變化:當系統發生相間短路故障時，系統中各點的相間電壓下降，且以短路點為原點，距離越大，電壓越高。;當系統發生接地短路故障時，系統各點的相電壓值下降，且以短路點為原點，距離越大，電壓越高。(3)電流電壓相位角改變:當系統正常運行時，電流電壓相位角一般約為20°左右，也就是電力負荷的功率因數角小于25度;三相電短路時，電流電壓相位角一般為60°～85°，因為這是由線路的阻抗角決定的;在保護反方向三相短路時，電流電壓相位角則是240—265之間。(4)測量阻抗發生變化:測量阻抗是一個變量值，等同于保護安裝處電壓與電流之比。當系統正常運行時，其值為負荷阻抗;當系統出現金屬性短路時，其值轉變為線路阻抗;系統故障后，其值減小，阻抗角明顯增大。電氣量的變化是判斷系統短路故障的重要依據。

此外，除了上述反應工頻電氣量的保護外，還有反應非工頻電氣量的保護。

3 繼電保護的四項基本原則

對于日常生活中的繼電保護，通常要在技術上滿足所謂四項基本原則:選擇性原則、速動性原則、靈敏性原則、可靠性原則。 也就是電力行業常說的“保護四性”。

3.1 “丟車保帥”選擇性原則

繼電保護的選擇性原則其實是一種“階梯式的優先級原則”。當系統出現故障時，根據選擇性原則的要求，保護裝置會首先在會為確定故障設備或者線路本身切除故障，這是“第一階梯”的安全得到確認，在確保以上二者安全時，也就是故障設備或者線路本身的保護或斷路器拒動時，才允許由相鄰設備、線路的保護或斷路器失靈保護切除故障，這才是“第二階梯”安全的確認。依照選擇性原則的要求，需要兩元件的配合才能實現，這兩元件是相鄰設備和線路有配合要求的保護和同一保護內有配合要求的兩個部件。系統對其靈敏系數的要求很高，同時對動作時間和反應時間的要求也很高，兩元件在一般情況下需要相互配合才能完成反應。當系統遇到如下四種情況時，執行選擇性原則而適當犧牲部分保全整體。

(1)在接入供電變壓器的終端線路時，變壓器并列運行，形成并行變壓排列，其中包括T接供電變壓器，都允許線路側的速動段保護自動躲開變壓器。在情況需要時，線路速動段保護可經一短時限動作。

(2)對串聯供電線路，如果按逐級配合的原則將過分延長電源側保護的動作時間，則可將容量較小的某些中間變電所按T接變電所或不配合點處理，以減少配合的級數，縮短動作時間。

(3)雙回線內部保護的配合，可按雙回線主保護動作，或雙回線中一回線故障時兩側零序電流保護縱續動作的條件考慮，確有困難時，允許雙回線中一回線故障時，兩回線的延時保護段間有不配合的情況。

(4)在構成環網運行的線路中，允許設置預定的一個解列點或一回解列線路。

3.2 “兵貴神速”速動性原則

繼電保護的速動性原則其實就是對故障的快速判定和切除。要求繼電保護裝置擁有快速動作的主要理由和必要性在于:

(1)切除故障可的速度決定電力系統并列運行的穩定性。

(2)快速切除故障可以加快恢復系統正常運行，保證工業用電和民用供電工作的穩定性。

(3)電路故障的發生往往伴隨著某種程度上的短路，這對于線路和設備都會帶來損壞，因此，快速切除故障還可以有效減輕電氣設備、電氣線路的損壞程度。

(4)電路故障的發生還會導致系統其他設備的損壞，特別是線路起火或者嚴重短路時，其它設備會遭到嚴重影響。因此，快速切除故障可以防止故障的擴大。

3.3 “一觸即發”靈敏性原則

繼電保護的靈敏性原則，指在電力系統規定的保護范圍內，該裝置能夠對故障情況準確快速的做出反應，第一時間判定故障的產生。靈敏性原則要求保護裝置不論短路點的位置與短路的類型如何，只要在區域內部，都必須能夠靈敏地正確地反應出來。

3.4 “堅如磐石”可靠性原則

繼電保護的可靠性原則，其實是繼電保護裝置能夠針對實際情況進行智能選擇，進行可靠的拒絕或者不拒絕動作，避免錯誤的發生。其具體操作如下:當系統發生了屬于它改動作的故障時，裝置發生可靠動作，即不發生拒絕動作;而在不改動作時，裝置可靠不動，即不發生錯誤動作。可靠性是繼電裝置完成工作的“雙保險”。影響可靠性的因素主要有內在和外在兩個方面:

(1)內在因素:裝置本身的質量的好壞直接決定了裝置在處理故障時的效果，判定裝置質量的參數包括:元件好壞、結構設計、制造工藝等;

(2)外在因素:指裝置運行時對其維護的效果，對裝置的調試是否正確，裝置的安裝是否有誤等等。

4 結語

繼電保護的四個基本原則，是繼電器保護配置和設計的基礎和依據，也用于分析和評價繼電保護的性能狀況。四大原則之間既有矛盾的一面，又有在一定條件下統一的一面。四者既對立有統一，相輔想成，缺一不可。因此，在實際工作中，我們要根據電網系統的實際情況，根據結構和用戶的不同，辯證地進行運用。

參考文獻

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