有關電力系統繼電保護技術的應用探討

【摘要】在電力系統中，繼電保護能通過對電力系統及設備的實時監控來發現系統工作中的異常，并能及時地發出危險信號，并作出相應的處理，在很大程度上暫時保障了電力系統的安全運行，減少了安全隱患帶來的重大損失。怎樣合理的應用繼電保護技術來減少電氣故障，是提高電力系統的運行效率和質量的關鍵技術。文章概述了繼電保護的工作原理、作用及在電力系統中的配置與應用，并基于工作經驗，介紹了繼電保護中常見的故障，提出確保繼電保護安全運行的措施，以保障電力系統安全、穩定和經濟的運行。

【關鍵詞】繼電保護；電力系統；運行

近年來，隨著電力系統的迅速發展，電網的規模日益擴大，網絡的結構日益的復雜，系統短路電流的容量也在不斷的變化。在電力系統正常運行時，不免出現異常運行狀態，甚至發生電氣故障從而導致部分系統甚至整個供電系統的不正常工作，同時可能造成電氣設備的損壞，威脅人身安全，因而需要在電力系統發生故障時能夠及時切除，保障電力系統安全可靠運行。而繼電保護裝置能起到切除故障，并能保證整個系統的安全運行的功能，因此繼電保護在電力系統中起著非常重要的作用。

1.繼電保護概述

1.1 繼電保護的工作原理

供電系統發生故障時，會引起電流增加電壓降低、以及電流電壓間相位角的變化，因此出現故障時的參數與正常運行時的參數差別就可以構成不同原理和類型的繼電保護。一般情況下繼電保護是由測量部分、邏輯部分執行部分組成，其原理如圖1所示。測量部分從被保護對象讀取有關信號，與給定的整定值相比較，比較結果輸出至邏輯部分；邏輯部分根據測量部分各輸出量的大小性質、出現的順序或它們的組合，決定是否動作；如需動作，則發出信號給執行部分；執行部分立即或延時發出警報信號或跳閘信號。

1.2 繼電保護的作用

當電力系統的被保護元件發生故障時，繼電保護裝置能自動、迅速、有選擇地將故障元件從電力系統中切除，以保證無故障部分迅速恢復正常運行，使故障元件免于繼續遭受損害，減少停電范圍；當被保護元件出現異常運行狀態時，繼電保護應能及時反應，并根據運行維護條件，發出信號、減少負荷或跳閘動作指令。此時一般不要求保護迅速動作，而是根據對電力系統及其元件危害程度規定一定的延時，以免不必要的動作。同時繼電保護也是電力系統的監控裝置，它可及時測量系統電流電壓反映系統設備運行狀態。

2.繼電保護在電力系統中的配置與應用

2.1 繼電保護裝置的任務

繼電保護主要利用電力系統中原件發生短路或異常情況時電氣量（電流、電壓、功率等）的變化來構成繼電保護動作。繼電保護裝置的任務在于：在供電系統運行正常時，安全地、完整地監視各種設備的運行狀況，為值班人員提供可靠的運行依據；供電系統發生故障時，自動地、迅速地、并有選擇地切除故障部分，保證非故障部分繼續運行；當供電系統中出現異常運行工作狀況時，它應能及時準確地發出信號或警報，通知值班人員盡快做出處理。

2.2 繼電保護裝置的基本要求

（1）選擇性：當供電系統中發生故障時，繼電保護裝置應能選擇性地將故障部分切除。首先斷開距離故障點最近的斷路器，以保證系統中其它非故障部分能繼續正常運行。

（2）靈敏性：保護裝置靈敏與否一般用靈敏系數來衡量。在繼電保護裝置的保護范圍內，不管短路點的位置如何、不論短路的性質怎樣，保護裝置均不應產生拒絕動作；但在保護區外發生故障時.又不應該產生錯誤動作。

（3）速動性：是指保護裝置應盡可能快地切除短路故障。縮短切除故障的時間以減輕短路電流對電氣設備的損壞程度，加快系統電壓的恢復，從而為電氣設備的自啟動創造了有利條件，同時還提高了發電機并列運行的穩定性。

（4）可靠性：保護裝置如能滿足可靠性的要求，反而會成為擴大事故或直接造成故障的根源。為確保保護裝置動作的可靠性，必須確保保護裝置的設計原理、整定訓算、安裝調試正確無誤：同時要求組成保護裝置的各元件的質量可靠、運行維護得當、系統簡化有效，以提高保護的可靠性。

2.3 保護裝置的應用

繼電保護裝置廣泛應用于工廠企業高壓供電系統、變電站等，用于高壓供電系統線路保護、主變保護、電容器保護等。高壓供電系統分母線繼電保護裝置的應用.對于不并列運行的分段母線裝設電流速斷保護，但僅在斷路器合閘的瞬間投入，合閘后自動解除。另外，還應裝設過電流保護，對于負荷等級較低的配電所則可不裝設保護。變電站繼電保護裝置的應用包括：

（1）線路保護：一般采用二段式或三段式電流保護，其中一段為電流速斷保護，二段為限時電流速斷保護，三段為過電流保護。

（2）母聯保護：需同時裝設限時電流速斷保護和過電流保護。

（3）主變保護：主變保護包括主保護和后備保護，主保護一般為重瓦斯保護、差動保護，后備保護為復合電壓過流保護、過負荷保護。

（4）電容器保護：對電容器的保護包括過流保護、零序電壓保護、過壓保護及失壓保護。

3.繼電保護中常見的故障分析

3.1 電流互感飽和故障

電流互感器飽和對電力系統繼電保護的影響非常大。隨著配電系統設備終端負荷的不斷增容，若發生短路則短路電流很大。當系統靠近終端設備區發生短路時，電流可達到或接近電流互感器單次額定電流的百倍量級。在常態短路情形下，越大電流互感器誤差隨著一次短路電流倍數增大而增大，當電流速斷保護使靈敏度降低時就可能阻止動作。線路短路時，由于電流互感器電流飽和，再次感應的二次電流小或接近于零，也會導致定時限過流保護裝置無法動作。當在配電系統的出口線過流保護拒動作導致配電所進口線保護動作了，則使整個配電系統斷電。

3.2 開關保護設備選擇不當故障

開關保護設備的正確選擇十分重要，現在多數配電都采用了在高負荷密集區建立開關站，即采用變電所——開關站——配電變壓器的供電輸電方式。通常來說，對開關站入口線路采用負荷開關實現日常分合負載電流不設保護，對直接帶配電變壓設備的出口線路選用負荷開關組合電器。因此在造成配電所出口故障時，開關站容易越級跳閘。此外影響繼電保護故障常見的的因素還有繼電器觸點松動、繼電器參數不當、電磁系統鉚裝件變形、玻璃絕緣子損傷、線圈故障問題等。

4.確保繼電保護安全運行的措施

4.1 做好繼電保護裝置檢驗

在繼電保護裝置檢驗過程中必須注意，將整組試驗和電流回路升流試驗放在本次檢驗最后進行，這兩項工作完成后，嚴禁再拔插件、改定值、改定值區、改變二次回路接線等工作。電流回路升流和電壓回路升壓試驗，也必須在其它試驗項目完成后最后進行。

4.2 定值區問題

微機保護的一個優點是可以有多個定值區，這極大方便了電網運行方式變化情況下的定值更改問題。但是還必須注意的是定值區的錯誤對繼電工作來說是一大忌，必須采用嚴格的管理和相應的技術手段來確保定值區的正確性。采取的措施是，在修改完定值后，必須打印定值單及定值區號，注意日期、變電站、修改人員及設備名稱，并重點在繼電保護工作記錄中注明定值編號，避免定值區出錯。

4.3 一般性檢查

不論何種保護，一般性檢查都是非常重要的。首先清點連接件是否緊固，焊接點是否虛焊機械特性等。其次是應該將裝置所有的捅件拔下來檢查一遍，將所有的芯片按緊，螺絲擰緊并檢查虛焊點。在檢查中，還必須將各元件保護屏、控制屏、端子箱的螺絲緊固作為一項重要工作來落實。

4.4 接地問題

繼電保護工作中接地問題是非常突出的，大致分以下兩點：首先，保護屏的各裝置機箱屏障等的接地問題，必須接在屏內的銅排上，一般生產廠家已做得較好，只需認真檢查。最重要的是，保護屏內的銅排是否能可靠地接入地網，應該用較大截面的銅鞭或導線可靠緊固在接地網上，并且用絕緣表測電阻是否符合規程要求。

4.5 養成良好的工作記錄和檢查習慣

工作記錄必須認真、詳細，真實地反映工作的一些重要環節，這樣的工作記錄應該說是一份技術檔案，在日后的工作中是非常有用的繼電保護工作記錄應在規程限定的內容以外，認真記錄每一個工作細節、處理方法。工作完成后認真檢查一遍所接觸過的設備是一個良好的習慣，它往往會發現一些工作中的疏漏，對于每一位繼電保護工作人員來說都應該養成這一良好的工作習慣。

總之，電力系統繼電保護能夠快速、有效的切除故障設備，保證保證非故障設備的安全運行，能夠有選擇性的發出故障報警信號，維護電力系統的暢通。電力系統的發展也對機電保護提出了更高的要求，繼電保護裝置容易出現故障，只有對繼電保護裝置定期檢查并維護，及時發現故障并處理，保證電力系統正常運轉，保證供電的可靠性。

參考文獻

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