電力系統繼電保護自動裝置規劃的研究

王顯維

摘要： 電力系統運行要求安全可靠，但它會發生各種故障和不正常運行狀態。各種形式的短路是最常見、危害較大的故障，設計電力系統繼電保護的自動裝置是必要的，保障電力系統的生產的發展和完善，為社會生活和生產提供基礎的電力的保障。

Abstract： Power system operation is safe and reliable， that fault and abnormal operating conditions. The most fault is of great harm and all forms of short-circuit. So it's necessary to design on Automatic plant of power system relay protection to improve power system that development of production. It could to provide a basis application for the socials life and production.

關鍵詞： 繼電保護；自動裝置；電力系統

Key words： relay protection；automatic plant；power system

中圖分類號：TM77 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2014）22-0034-02

0 引言

電力系統是由許多的元件組成的，其結構不盡相同，運行情況也較為復雜，覆蓋地域遼闊。其受自然條件、設備及其他人為因素的影響，它會發生各種故障和不正常運行狀態。最常見、危害較大的故障是各種形式的短路，這種情況是難以避免的，但是可以防止的。電力系統繼電保護自動裝置就是安裝在每一個電氣設備上，它可以用來反映發生的故障和不正常運行情況，從而做出與斷路器跳閘或發出信號相應的有效的防止事故的自動裝置。

1 繼電保護自動裝置的基本要求

故障和不正常運行情況是難以避免的，但要是為了完成繼電保護的基本任務，要在系統發生故障時，電力系統的保護裝置必須能有選擇性、快速地、靈敏地和可靠地將故障設備進行及時處理，用以保證非故障部分能夠繼續正常地進行。因此，電力系統的繼電保護自動裝置必須滿足選擇性、快速性靈敏性和可靠性的“四性”基本要求。除此以外，經濟性也是應該考慮的因素。但是一般而言，繼電保護自動裝置的投資只占被保護設備投資的一小部分，如果過分強調保護裝置經濟性而使上述主要性能受到影響，造成供電可靠性降低，則從總經濟性來說是降低了，所以，不能把經濟性作為對繼電保護自動裝置的主要要求。

2 繼電保護自動裝置的規劃設計

現代電力技術不斷發展，要求發電廠裝設各種自動裝置，主要作用有：①保證電力系統可靠運行。消除運行人員在執行某項操作時可能發生的不準確或錯誤的動作。②減輕運行人員的勞動強度或代替人的活動，提高勞動生產率。③保證電氣設備的安全可靠運行。使運行人員及時準確地判斷運行中的異常情況并及時進行處理。

電廠運行經常出現的故障和不正常運行方式很多，裝設繼電保護的目的就是當這些情況發生時能夠及時發出信號或有選擇地、快速地、靈敏地、可靠地斷開故障部分，縮小故障范圍，保證非故障部分正常運行。

2.1 發電機 發電機由于結構復雜，在運行中可能發生故障和異常運行狀態，這樣會對發電機造成危害。同步發電機可能發生的故障及異常運行情況有定子相間短路、定子繞組接地、繞組匝間短路、過電壓、外部相間短路、轉子一點接地、二點接地等多種情況。針對這些可能發生的故障及異常情況應做下列保護：

2.1.1 縱聯差動保護 發電機縱聯差動保護的基本原理是比較發電機兩側電流大小和相位，它是反映發電機及其引出線的相間短路故障。它是發電機定子繞組及引出線相間短路的主保護。

2.1.2 定子接地保護 按規定定子接地電容電流大于5A動作跳閘。

2.1.3 定子繞組匝間短路保護 當發電機及定子繞組發生匝間短路時，三項繞組的對稱性遭到破壞，機端三項對發電機中性點出現零序電壓3U0，利用它可以構成零序電壓匝間短路保護，定子繞組為星形連接，每相有兩個并聯分支且中性點有分支引出端子，可以裝設單繼電器式橫差保護。

2.1.4 定子接地保護 與母線聯絡的發電機，當發電機單機接地故障大于故障允許值時（3A）應裝設有選擇性的接地保護裝置（保護區不小于90%的定子接地保護）。

2.1.5 失磁保護 防止運行中因故障失磁開關、跳閘造成發電機勵磁運行。

2.1.6 相間短路的后備保護 帶兩個時限的電流保護，較短時間動作于母聯斷路器或母聯分段斷路器，跳閘以縮小故障的用項范圍，以較長時限動作于停機。動作電流為（1.3-1.4）倍的額定電流。

2.1.7 發電機勵磁回路，一點接地，兩點接地保護 發生一點接地故障時不會對發電機運行沒有直接影響，但一點接地以后，歷磁回路對地電壓升高，在某種情況下會誘發第二點接地，而兩點接地故障會嚴重損壞發電機。因此有關規程要求發電機必須計算機安裝勵磁回路一點接地故障保護，保護作用于信號，一邊通知值班人員采取措施。當轉子繞組發生兩點接地故障會燒傷轉子，因為兩點接地這種故障的產生的后果是非常嚴重的，必須裝備有效的勵磁兩點接地保護裝置，應該立即跳閘。

2.1.8 定子繞組過負荷保護 定子繞組不直接冷卻的發電機裝定時過負荷保護。

2.2 變壓器保護

2.2.1 瓦斯保護 它是反映油箱內的故障，當油箱內部故障時，產生輕微瓦斯，或油箱油面下降時應瞬時動作于信號。當產生大量瓦斯時，應動作于斷開變壓器各側的斷路器。

2.2.2 縱聯差動保護 縱聯差動保護是變壓器的主要保護之一，反映變壓器引出線套管的內部故障。endprint

2.2.3 相間短路后備保護 對63MVA以下的升高變壓器采用復合電壓起動過電流保護或阻抗保護。對63MVA以上的升高變壓器采用負序電流和單相或低壓啟動的過電流保護。根據變壓器的形式及接線方式的不同，相間短路保護配置如下：①對雙繞組的應裝于主電源側，根據主接線保護，可帶一段式或二段式時限電流保護。帶兩段時限時，以較短時限跳母聯式分段式斷路器，盡可能縮小故障范圍，以較長時限斷變壓器各側斷路器。②對三繞組變壓器直接轉于電源和主負荷側，主電源的保護應帶兩段時限，較小時限斷開未裝保護側的斷路器，當不能滿足靈敏度要求時，可去各側均裝設保護。變壓器兩側或三側有電源時，應加裝方向元件。

2.2.4 單相接地保護 ①零序電流保護適用于110kV以上中性點直接接地電力網中性直接接地的變壓器，用以反映外部接地短路引起過電流兩段組成；②對三繞組變壓器，應考慮裝設零序功率方向元件以滿足選擇性的要求；③零序電壓保護適用110kV以上中性直接接地電力網內的低壓側有電源，高壓側可能接地不接地的運行的變壓器。

2.3 出線保護 ①220kV出線。由于220kV出線是和系統相聯系，因此，相差高頻為主保護（保護線路全長）相間故障的后備保護。②110kV出線。由三段式距離保護為主保護，三段式電流保護做相間故障的后備保護。三段式零序方向保護做接地保護后備保護。③機壓出線。機壓出線共14目裝有電流三段保護，對于電纜線應裝設過負荷保護（過電流）一般動作于信號時，可能動作跳閘。

2.4 母線保護 母線上通常都接較重要的元件，如母線保護誤操作。將使主接線元件都停止運行，從而造成大面積停電事故，因此對母線保護應特別強調可靠性，為了防止誤操作，應增加簡單可靠的閉鎖裝置。另外高壓母線保護如動作遲緩常常導致電力系統破壞，因此，無延時性。

110kV母線用固定連線母線差動保護裝置機壓母線采用外固定連接母線差動保護。

自動裝置：110kV出線裝自動重合閘，220kV自動周期自動重合閘。發電機自動調節勵磁裝置，自動同期裝置，電動同期裝置。

3 結論

通過分析繼電保護自動裝置的基本要求，研究繼電保護自動裝置中的發電機、變壓器、出線和母線等部分的保護，用來防止電力系統中的故障和不正常運行情況的發生，從而保證正常的社會生產和生活。

參考文獻：

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[3]馮海強.分布式電源接入對配電網的影響[J].價值工程， 2013，（30）.endprint