淺析電力系統的繼電保護

摘要：隨著我國經濟的高速發展以及人們物質生活水平的日益提高，對電力的需求會越來越大，對電能供應的質量和管理也提出了更高的要求。繼電保護裝置是電力系統的重要組成部分，其正常工作與否對電力系統的安全穩定運行起著重要的作用。

關鍵詞：電力系統；繼電保護；安全可靠性；電流互感器飽和；成因分析；有效對策

引言：當電力系統發生故障或出現非正常狀態時，需要利用繼電保護裝置去保護電氣設備不受損害和縮小事故范圍。本文通過對繼電保護的原理和要求以及影響繼電保護裝置正確動作的成因分析，以期采取相關措施獲得最好的電網保護效果。

一、繼電保護的原理

繼電保護裝置，是指能反應電力系統運行過程中電氣元件（如發電機、變壓器、線路等） 發生故障或不正常工作狀態時電氣量（電流、電壓、功率、頻率、溫度升高等）的變化，并動作于斷路器跳閘或發出信號的一種自動裝置。繼電保護裝置必須具有正確區分被保護元件是處于正常運行狀態還是發生了故障，是保護區內故障還是區外故障的功能。

保護裝置要實現這一功能，需要根據電力系統發生故障前后電氣量的變化特征為基礎來構成。電力系統發生故障后，工頻電氣量變化的主要特征是：電流增大、電壓降低、電流與電壓之間的相位角改變、測量阻抗發生變化。利用短路故障時電氣量的變化，便可構成各種原理的繼電保護。

繼電保護裝置一般由輸入部分、測量部分、邏輯部分、執行部分組成。現場信號輸入部分一般是要進行必要的前置處理，如隔離、電平轉換、低通濾波等，使繼電器能有效地檢查各現場物理量。測量信號要轉換為邏輯信號，按照一定的邏輯關系組合運算最后確定執行動作，由輸出執行部分完成最終任務。

二、對繼電保護的要求

為了使繼電保護裝置能較好地發揮作用，充分保障電力系統穩定運行，對繼電保護裝置提出了選擇性、速動性、靈敏性和可靠性四項基本要求。（1）選擇性。指保護裝置動作時，只切除故障元件，使停電范圍最小，保證系統中無故障的部分正常運行。（2）速動性。是指保護裝置應盡快切除故障，以減少設備及用戶在大電流、低電壓運行的時間，減輕設備和線路的損壞程度，縮小故障波及范圍，提高自動重合閘和備用設備自動投入的效果。一般通過裝設速動保護（如高頻保護、差動保護）、減少繼電器固有動作時間和開關跳閘時間等方面來提高速動性。（3）靈敏性。是指在保護范圍內發生故障或不正常工作狀態時，保護裝置的反應能力。（4）可靠性。是指繼電保護裝置在其保護范圍內發生故障或不正常工作狀態時，保護應可靠動作，即不能拒動；不屬其保護范圍的故障或不正常工作時，一定不要動作，即不能誤動。可靠性是對繼電保護裝置性能的最根本的要求。保護裝置的選擇性、速動性、靈敏性、可靠性之間是相互聯系的，但往往又存在著矛盾。

三、對繼電保護裝置影響的成因分析

1、 繼電器故障

（1）繼電器用的線圈種類繁多，有外包的、也有無外包的，一旦發生碰撞，很容易使芯線斷裂。（2）繼電器觸點松動、開裂。觸點開裂主要是由材料的硬度太高或者是施加的壓力過大引起的。無論是何種弊病，都會對繼電器的工作性能造成影響。（3）繼電器參數不穩定。電磁繼電器的很多零部件是鉚裝配合而成的，很可能導致繼電器抗沖擊能力差、抗機械振動差以及高低溫下參數變化大、參數不穩定等缺陷。

2、勵磁涌流影響

當變壓器空載投入和外部故障切除后電壓恢復時，將出現數值很大的勵磁電流。由于涌流的幅度很大，涌流與線路電感的共同作用會導致電網電壓出現擾動，甚至會出現嚴重的過電壓。二段式電流保護中的電流速斷保護，由于要兼顧靈敏度，動作電流值往往取得較小，特別在長線路或系統阻抗大時更明顯。勵磁涌流值可能會大于裝置整定值，使保護誤動。這種情況在線路變壓器個數少、容量小以及系統阻抗大時并不突出，因此容易被忽視，但當線路變壓器個數及容量增大后，就可能出現。

3、電流互感器飽和故障。電流互感器的飽和對電力系統繼電保護的影響非常之大。隨著配電系統終端負荷的不斷增容，如果發生短路，短路電流會很大。如果是系統在靠近終端設備區的位置發生短路，電流可能會達到或者接近電流互感器單次額定電流的100倍以上。在常態短路情況下，電流互感器誤差是隨著一次短路電流倍數增大而增大。當電流互感器飽和后，感應到二次側的電流會很小或者接近于零，使保護裝置拒動，故障由母聯斷路器或主變壓器后備保護切除，不但延長了故障時間，還使故障范圍擴大，影響供電可靠性，嚴重威脅運行設備的安全。

4、開關保護設備的選擇不當。開關保護設備的選擇是非常重要的一項工作，現在的多數配電都在高負荷密集的地區建立起開關站，也就是采用變電所—開關站—配電變壓器的供電模式。在未實現繼電保護自動化的開關站內，我們應當更多地采用負荷開關或與其組合的繼電器設備作為開關保護的設備。

四、加強繼電保護裝置運行可靠的有效對策

1、嚴把驗收關

繼電保護調試完畢，嚴格自檢、專業驗收，然后提交驗收單由廠部組織檢修、運行、生產三個部門進行保護整組實驗、開關合跳試驗，合格并確認拆動的接線、元件、標志、壓板已恢復正常，現場文明衛生清潔干凈之后，在驗收單上簽字。 保護主設備的改造還要進行試運行或試運行試驗，如：差動保護取用CT 更換，就應作六角圖實驗合格，方可投運。總體說來，在繼電保護裝置投入使用前，必須要掌握和了解繼電保護裝置的運行狀態，及時找出存在的問題。只有這樣，才能大大減少運行中出現的故障，盡量做到不出錯。

2、嚴格繼電保護裝置及其二次回路的巡檢巡視

對繼電保護巡視檢查的內容有：保護壓板、自動裝置均按調度要求投入；開關、壓板位置正確；各回路接線正常，無松脫、發熱現象及焦臭味存在；熔斷器接觸良好；繼電器接點完好，帶電的觸點無大的抖動及燒損，線圈及附加電阻無過熱；CT、PT 回路分別無開路、短路；指示燈、運行監視燈指示正常；表計參數符合要求；微機保護打印機動作后，還應檢查報告的時間及參數，當發現報告異常時，及時通知繼保人員處理。

3、加強技術人員處理事故的能力

操作人員的技術水平也能直接影響到繼電保護的可靠性。運行人員在學習了保護原理及二次圖紙后，應核對、熟悉現場二次回路端子、繼電器、信號掉牌及壓板。嚴格“兩票”的執行，并履行保護安全措施票，按照繼電保護運行規程操作。每次投入、退出，要嚴格按設備調度范圍的劃分，征得調度同意。為保證保護投退準確，在運行規程中編入各套保護的名稱、壓板、時限、保護所跳開關及壓板使用說明。

4、使用可靠性較高的繼電保護裝置

使用性能較高的繼電保護裝置可以提高電力系統運行的可靠性。傳統的組合式機箱已經不能滿足現代的繼電保護裝置的運行需求，必須予以更新，采用新的機箱結構形式。另外，應用繼電保護裝置輔助裝置等措施來確保電路的正確動作和電力系統的安全穩定運行也是一個行之有效的選項。

五、結語

隨著我國電力系統規模不斷的擴大，對繼電保護的要求會越來越高。因此，必須采取行之有效且科學合理的繼電保護措施。目前，我國的電力系統繼電保護的可靠性還存在一些問題，但通過不斷摸索和新科技、新方法的使用，相信保護裝置的可靠性會不斷提高。在社會發展、電力企業發展壯大的同時，更會為用戶提供更優質安全的服務。

參考文獻：

[1]盧斌，安鵬提高繼電保護運行可靠性的相關措施及技術lJ]信息系統安全2011，（11）

[2]張坤友.淺談供電系統繼電保護安全運行及抗干擾措施[J].大科技：科技天地，2011（19）.