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摘 要:继电保护是电力系统整体规划设计的一个重要环节,由于中国是一个电力消耗的大国,电网密布,供电单位众多,而近年来的国家电网工程的开展,也使电力事业得到了空前的发展,但是,在电力事业兴旺的同时,我们也需要对供电安全有高度的重视,因此,对于供电系统的继电保护就成为了当下的热门话题,本文针对继电保护的相关情况,提出了继电保护的的四项基本原则,并以此为基础,对其的具体运用做了相关补充。
关键词:供电系统继电保护基本原则
中图分类号:TM77 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)06(b)-0124-01
1 何谓继电保护
电力行业对于继电保护的定义存在这两层含义,一种视继电保护为一种措施,认为继电保护其实是对电力系统中出现故障检测时并发出报警信号并直接排除故障部分的一种举措。另一层含义则视继电保护为一种装置,这种装置能够对运行中电力系统的设备和线路进行监测和管理,在发生异常事故状况时能发出跳闸信号,这种自动化装置也称为继电保护。其实,二者是统一的一个整体,只是解读的角度不同而已。
2 继电保护的基本原理
继电保护装置在电力系统的运行过程中,负责检测系统内部的被保护元件的状态,检查是否处于正常运行状态中,如果元件发生故障,则装置会立刻判断元件所在位置是在保护区内还是区外。继电保护装置需要根据故障前后电气物理量变化的数据来对系统做出判定,并及时发出信号,传递给处理中心和相关管理部门。
当电力系统发生故障时,电气物理量会出现相关变化,这些变化是判断系统故障的重要依据,物理量变化的主要特征数据如下:
(1)电流的变化:当系统发生短路时,系统内部的电流量会出现异常,特别是处于故障点与电源之间的电气设备,它们的电流量将会大大超过负荷电流,并且电气设备的温度也会升高。(2)电压的变化:当系统发生相间短路故障时,系统中各点的相间电压下降,且以短路点为原点,距离越大,电压越高。;当系统发生接地短路故障时,系统各点的相电压值下降,且以短路点为原点,距离越大,电压越高。(3)电流电压相位角改变:当系统正常运行时,电流电压相位角一般约为20°左右,也就是电力负荷的功率因数角小于25度;三相电短路时,电流电压相位角一般为60°～85°,因为这是由线路的阻抗角决定的;在保护反方向三相短路时,电流电压相位角则是240—265之间。(4)测量阻抗发生变化:测量阻抗是一个变量值,等同于保护安装处电压与电流之比。当系统正常运行时,其值为负荷阻抗;当系统出现金属性短路时,其值转变为线路阻抗;系统故障后,其值减小,阻抗角明显增大。电气量的变化是判断系统短路故障的重要依据。
此外,除了上述反应工频电气量的保护外,还有反应非工频电气量的保护。
3 继电保护的四项基本原则
对于日常生活中的继电保护,通常要在技术上满足所谓四项基本原则:选择性原则、速动性原则、灵敏性原则、可靠性原则。 也就是电力行业常说的“保护四性”。
3.1 “丢车保帅”选择性原则
继电保护的选择性原则其实是一种“阶梯式的优先级原则”。当系统出现故障时,根据选择性原则的要求,保护装置会首先在会为确定故障设备或者线路本身切除故障,这是“第一阶梯”的安全得到确认,在确保以上二者安全时,也就是故障设备或者线路本身的保护或断路器拒动时,才允许由相邻设备、线路的保护或断路器失灵保护切除故障,这才是“第二阶梯”安全的确认。依照选择性原则的要求,需要两元件的配合才能实现,这两元件是相邻设备和线路有配合要求的保护和同一保护内有配合要求的两个部件。系统对其灵敏系数的要求很高,同时对动作时间和反应时间的要求也很高,两元件在一般情况下需要相互配合才能完成反应。当系统遇到如下四种情况时,执行选择性原则而适当牺牲部分保全整体。
(1)在接入供电变压器的终端线路时,变压器并列运行,形成并行变压排列,其中包括T接供电变压器,都允许线路侧的速动段保护自动躲开变压器。在情况需要时,线路速动段保护可经一短时限动作。
(2)对串联供电线路,如果按逐级配合的原则将过分延长电源侧保护的动作时间,则可将容量较小的某些中间变电所按T接变电所或不配合点处理,以减少配合的级数,缩短动作时间。
(3)双回线内部保护的配合,可按双回线主保护动作,或双回线中一回线故障时两侧零序电流保护纵续动作的条件考虑,确有困难时,允许双回线中一回线故障时,两回线的延时保护段间有不配合的情况。
(4)在构成环网运行的线路中,允许设置预定的一个解列点或一回解列线路。
3.2 “兵贵神速”速动性原则
继电保护的速动性原则其实就是对故障的快速判定和切除。要求继电保护装置拥有快速动作的主要理由和必要性在于:
(1)切除故障可的速度决定电力系统并列运行的稳定性。
(2)快速切除故障可以加快恢复系统正常运行,保证工业用电和民用供电工作的稳定性。
(3)电路故障的发生往往伴随着某种程度上的短路,这对于线路和设备都会带来损坏,因此,快速切除故障还可以有效减轻电气设备、电气线路的损坏程度。
(4)电路故障的发生还会导致系统其他设备的损坏,特别是线路起火或者严重短路时,其它设备会遭到严重影响。因此,快速切除故障可以防止故障的扩大。
3.3 “一触即发”灵敏性原则
继电保护的灵敏性原则,指在电力系统规定的保护范围内,该装置能够对故障情况准确快速的做出反应,第一时间判定故障的产生。灵敏性原则要求保护装置不论短路点的位置与短路的类型如何,只要在区域内部,都必须能够灵敏地正确地反应出来。
3.4 “坚如磐石”可靠性原则
继电保护的可靠性原则,其实是继电保护装置能够针对实际情况进行智能选择,进行可靠的拒绝或者不拒绝动作,避免错误的发生。其具体操作如下:当系统发生了属于它改动作的故障时,装置发生可靠动作,即不发生拒绝动作;而在不改动作时,装置可靠不动,即不发生错误动作。可靠性是继电装置完成工作的“双保险”。影响可靠性的因素主要有内在和外在两个方面:
(1)内在因素:装置本身的质量的好坏直接决定了装置在处理故障时的效果,判定装置质量的参数包括:元件好坏、结构设计、制造工艺等;
(2)外在因素:指装置运行时对其维护的效果,对装置的调试是否正确,装置的安装是否有误等等。
4 结语
继电保护的四个基本原则,是继电器保护配置和设计的基础和依据,也用于分析和评价继电保护的性能状况。四大原则之间既有矛盾的一面,又有在一定条件下统一的一面。四者既对立有统一,相辅想成,缺一不可。因此,在实际工作中,我们要根据电网系统的实际情况,根据结构和用户的不同,辩证地进行运用。
参考文献
[1] 刘莉,霍利民.面向对象的电力系统图形软件的设计与实现[J].长沙电力学院学报(自然科学版),2004(4).
[2] 曾杰,张步涵,曹发文,赵进.地区电网继电保护整定计算系统的开发和应用[J].继电保护,2004(S19).
[3] 孔祥敏,焦彦军,柯赫震.通用的发电厂继电保护整定计算及管理软件[J].继电器,2006(4).
[4] 曹国臣,张连斌.继电保护整定计算中非全相振荡的分块算法[J].继电器,2008(11).
关键词:供电系统继电保护基本原则
中图分类号:TM77 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)06(b)-0124-01
1 何谓继电保护
电力行业对于继电保护的定义存在这两层含义,一种视继电保护为一种措施,认为继电保护其实是对电力系统中出现故障检测时并发出报警信号并直接排除故障部分的一种举措。另一层含义则视继电保护为一种装置,这种装置能够对运行中电力系统的设备和线路进行监测和管理,在发生异常事故状况时能发出跳闸信号,这种自动化装置也称为继电保护。其实,二者是统一的一个整体,只是解读的角度不同而已。
2 继电保护的基本原理
继电保护装置在电力系统的运行过程中,负责检测系统内部的被保护元件的状态,检查是否处于正常运行状态中,如果元件发生故障,则装置会立刻判断元件所在位置是在保护区内还是区外。继电保护装置需要根据故障前后电气物理量变化的数据来对系统做出判定,并及时发出信号,传递给处理中心和相关管理部门。
当电力系统发生故障时,电气物理量会出现相关变化,这些变化是判断系统故障的重要依据,物理量变化的主要特征数据如下:
(1)电流的变化:当系统发生短路时,系统内部的电流量会出现异常,特别是处于故障点与电源之间的电气设备,它们的电流量将会大大超过负荷电流,并且电气设备的温度也会升高。(2)电压的变化:当系统发生相间短路故障时,系统中各点的相间电压下降,且以短路点为原点,距离越大,电压越高。;当系统发生接地短路故障时,系统各点的相电压值下降,且以短路点为原点,距离越大,电压越高。(3)电流电压相位角改变:当系统正常运行时,电流电压相位角一般约为20°左右,也就是电力负荷的功率因数角小于25度;三相电短路时,电流电压相位角一般为60°～85°,因为这是由线路的阻抗角决定的;在保护反方向三相短路时,电流电压相位角则是240—265之间。(4)测量阻抗发生变化:测量阻抗是一个变量值,等同于保护安装处电压与电流之比。当系统正常运行时,其值为负荷阻抗;当系统出现金属性短路时,其值转变为线路阻抗;系统故障后,其值减小,阻抗角明显增大。电气量的变化是判断系统短路故障的重要依据。
此外,除了上述反应工频电气量的保护外,还有反应非工频电气量的保护。
3 继电保护的四项基本原则
对于日常生活中的继电保护,通常要在技术上满足所谓四项基本原则:选择性原则、速动性原则、灵敏性原则、可靠性原则。 也就是电力行业常说的“保护四性”。
3.1 “丢车保帅”选择性原则
继电保护的选择性原则其实是一种“阶梯式的优先级原则”。当系统出现故障时,根据选择性原则的要求,保护装置会首先在会为确定故障设备或者线路本身切除故障,这是“第一阶梯”的安全得到确认,在确保以上二者安全时,也就是故障设备或者线路本身的保护或断路器拒动时,才允许由相邻设备、线路的保护或断路器失灵保护切除故障,这才是“第二阶梯”安全的确认。依照选择性原则的要求,需要两元件的配合才能实现,这两元件是相邻设备和线路有配合要求的保护和同一保护内有配合要求的两个部件。系统对其灵敏系数的要求很高,同时对动作时间和反应时间的要求也很高,两元件在一般情况下需要相互配合才能完成反应。当系统遇到如下四种情况时,执行选择性原则而适当牺牲部分保全整体。
(1)在接入供电变压器的终端线路时,变压器并列运行,形成并行变压排列,其中包括T接供电变压器,都允许线路侧的速动段保护自动躲开变压器。在情况需要时,线路速动段保护可经一短时限动作。
(2)对串联供电线路,如果按逐级配合的原则将过分延长电源侧保护的动作时间,则可将容量较小的某些中间变电所按T接变电所或不配合点处理,以减少配合的级数,缩短动作时间。
(3)双回线内部保护的配合,可按双回线主保护动作,或双回线中一回线故障时两侧零序电流保护纵续动作的条件考虑,确有困难时,允许双回线中一回线故障时,两回线的延时保护段间有不配合的情况。
(4)在构成环网运行的线路中,允许设置预定的一个解列点或一回解列线路。
3.2 “兵贵神速”速动性原则
继电保护的速动性原则其实就是对故障的快速判定和切除。要求继电保护装置拥有快速动作的主要理由和必要性在于:
(1)切除故障可的速度决定电力系统并列运行的稳定性。
(2)快速切除故障可以加快恢复系统正常运行,保证工业用电和民用供电工作的稳定性。
(3)电路故障的发生往往伴随着某种程度上的短路,这对于线路和设备都会带来损坏,因此,快速切除故障还可以有效减轻电气设备、电气线路的损坏程度。
(4)电路故障的发生还会导致系统其他设备的损坏,特别是线路起火或者严重短路时,其它设备会遭到严重影响。因此,快速切除故障可以防止故障的扩大。
3.3 “一触即发”灵敏性原则
继电保护的灵敏性原则,指在电力系统规定的保护范围内,该装置能够对故障情况准确快速的做出反应,第一时间判定故障的产生。灵敏性原则要求保护装置不论短路点的位置与短路的类型如何,只要在区域内部,都必须能够灵敏地正确地反应出来。
3.4 “坚如磐石”可靠性原则
继电保护的可靠性原则,其实是继电保护装置能够针对实际情况进行智能选择,进行可靠的拒绝或者不拒绝动作,避免错误的发生。其具体操作如下:当系统发生了属于它改动作的故障时,装置发生可靠动作,即不发生拒绝动作;而在不改动作时,装置可靠不动,即不发生错误动作。可靠性是继电装置完成工作的“双保险”。影响可靠性的因素主要有内在和外在两个方面:
(1)内在因素:装置本身的质量的好坏直接决定了装置在处理故障时的效果,判定装置质量的参数包括:元件好坏、结构设计、制造工艺等;
(2)外在因素:指装置运行时对其维护的效果,对装置的调试是否正确,装置的安装是否有误等等。
4 结语
继电保护的四个基本原则,是继电器保护配置和设计的基础和依据,也用于分析和评价继电保护的性能状况。四大原则之间既有矛盾的一面,又有在一定条件下统一的一面。四者既对立有统一,相辅想成,缺一不可。因此,在实际工作中,我们要根据电网系统的实际情况,根据结构和用户的不同,辩证地进行运用。
参考文献
[1] 刘莉,霍利民.面向对象的电力系统图形软件的设计与实现[J].长沙电力学院学报(自然科学版),2004(4).
[2] 曾杰,张步涵,曹发文,赵进.地区电网继电保护整定计算系统的开发和应用[J].继电保护,2004(S19).
[3] 孔祥敏,焦彦军,柯赫震.通用的发电厂继电保护整定计算及管理软件[J].继电器,2006(4).
[4] 曹国臣,张连斌.继电保护整定计算中非全相振荡的分块算法[J].继电器,2008(11).