1、电 力 系 统 继 电 保 护 的 基 础 知 识城 市 电 网 配 电 系 统 由 于 其 覆 盖 的 地 域 极 其 辽 阔 运 行 环 境 极 其 复 杂 以 及 各 种人 为 因 素 的 影 响 电 气 故 障 的 发 生 是 不 能 完 全 避 免 的 在 电 力 系 统 中 的 任 何 一 处发 生 事 故 都 有 可 能 对 电 力 系 统 的 运 行 产 生 重 大 影 响 为 了 确 保 城 市 电 网 配 电 系统 的 正 常 运 行 必 须 正 确 地 设 置 继 电 保 护 装 置 一 继 电 保 护 的 基 本 概 念可 靠 性 是 指 一 个 元 件 设 备 或 系
2、 统 在 预 定 时 间 内 在 规 定 的 条 件 下 完 成 规 定功 能 的 能 力 可 靠 性 工 程 涉 及 到 元 件 失 效 数 据 的 统 计 和 处 理 系 统 可 靠 性 的 定 量评 定 运 行 维 护 可 靠 性 和 经 济 性 的 协 调 等 各 方 面 具 体 到 继 电 保 护 装 置 其 可靠 性 是 指 在 该 装 置 规 定 的 范 围 内 发 生 了 它 应 该 动 作 的 故 障 时 它 不 应 该 拒 动 作 而 在 任 何 其 它 该 保 护 不 应 动 作 的 情 况 下 它 不 应 误 动 作 继 电 保 护 装 置 的 拒 动 和 误 动 都
3、会 给 电 力 系 统 造 成 严 重 危 害 但 提 高 其 不 拒 动和 提 高 其 不 误 动 作 的 可 靠 性 的 措 施 往 往 是 互 相 矛 盾 的 由 于 电 力 系 统 的 结 构 和 负荷 性 质 的 不 同 拒 动 和 误 动 所 造 成 的 危 害 往 往 不 同 例 如 当 系 统 中 有 充 足 的 旋 转备 用 容 量 输 电 线 路 很 多 各 系 统 之 间 和 电 源 与 负 荷 之 间 联 系 很 紧 密 时 由 于 继 电保 护 装 置 的 误 动 作 使 发 电 机 变 压 器 或 输 电 线 路 切 除 而 给 电 力 系 统 造 成 的 影 响
4、可能 很 小 但 如 果 发 电 机 变 压 器 或 输 电 线 路 故 障 时 继 电 保 护 装 置 拒 动 作 将 会 造 成设 备 的 损 坏 或 系 统 稳 定 的 破 坏 损 失 是 巨 大 的 在 此 情 况 下 提 高 继 电 保 护 装 置 不拒 动 的 可 靠 性 比 提 高 其 不 误 动 的 可 靠 性 更 为 重 要 但 在 系 统 中 旋 转 备 用 容 量 很 少及 各 系 统 之 间 和 负 荷 和 电 源 之 间 联 系 比 较 薄 弱 的 情 况 下 继 电 保 护 装 置 的 误 动 作 使 发 电 机 变 压 器 或 输 电 线 切 除 时 将 会 引
5、起 对 负 荷 供 电 的 中 断 甚 至 造 成 系 统 稳 定的 破 坏 损 失 是 巨 大 的 而 当 某 一 保 护 装 置 拒 动 时 其 后 备 保 护 仍 可 以 动 作 而 切除 故 障 因 此 在 这 种 情 况 下 提 高 继 电 保 护 装 置 不 误 动 的 可 靠 性 比 提 高 其 不 拒 动 的可 靠 性 更 为 重 要 二 保 护 装 置 评 价 指 标1 继 电 保 护 装 置 属 于 可 修 复 元 件 在 分 析 其 可 靠 性 时 应 该 先 正 确 划 分 其 状 态 常 见 的 状 态 有 正 常 运 行 状 态 这 是 保 护 装 置 的 正 常
6、状 态 检 修 状 态 为 使保 护 装 置 能 够 长 期 稳 定 运 行 应 定 期 对 其 进 行 检 修 检 修 时 保 护 装 置 退 出 运 行 正 常 动 作 状 态 这 是 指 被 保 护 元 件 发 生 故 障 时 保 护 装 置 正 确 动 作 于 跳 闸 的 状 态 误 动 作 状 态 是 指 保 护 装 置 不 应 动 作 时 它 错 误 动 作 的 状 态 例 如 由 于整 定 错 误 发 生 区 外 故 障 时 保 护 装 置 错 误 动 作 于 跳 闸 拒 动 作 状 态 是 指 保护 装 置 应 该 动 作 时 它 拒 绝 动 作 的 状 态 例 如 由 于 整
7、 定 错 误 或 内 部 机 械 故 障 而导 致 保 护 装 置 拒 动 故 障 维 修 状 态 保 护 装 置 发 生 故 障 后 对 其 进 行 维 修 时 所 处的 状 态 2 目 前 常 用 的 评 价 统 计 指 标 有2 1 正 确 动 作 率 即 一 定 期 限 内 例 如 一 年 被 统 计 的 继 电 保 护 装 置 的 正 确 动 作 次数 与 总 动 作 次 数 之 比 正 确 动 作 率 正 确 动 作 次 数 总 动 作 次 数 100用 正 确 动 作 率 可 以 观 测 该 继 电 保 护 系 统 每 年 的 变 化 趋 势 也 可 以 反 映 不 同 的 继
8、电 保 护 系 统 如 220kv 与 500kv 之 间 的 对 比 情 况 从 中 找 出 薄 弱 环 节 2 2可 靠 度 r t 是 指 元 件 在 起 始 时 刻 正 常 的 条 件 下 在 时 间 区 间 0 t 不 发 生 故 障 的 概 率 对 于继 电 保 护 装 置 注 意 力 主 要 集 中 在 从 起 始 时 刻 到 首 次 故 障 的 时 间 2 3可 用 率 a t 是 指 元 件 在 起 始 时 刻 正 常 工 作 的 条 件 下 时 刻 t正 常 工 作 的 概 率 可 靠 度 与 可 用率 的 不 同 在 于 可 靠 度 中 的 定 义 要 求 元 件 在 时
9、 间 区 间 0 t 连 续 的 处 于 正 常 状 态 而 可 用 率 则 无 此 要 求 2 4故 障 率 h t 是 指 元 件 从 起 始 时 刻 直 到 时 刻 t 完 好 条 件 下 在 时 刻 t以 后 单 位时 间 里 发 生 故 障 的 概 率 2 5 平 均 无 故 障 工 作 时 间 mtbf 设 从 修 复 到 首 次 故 障 之 间 的 时 间 间 隔 为 无 故 障 工作 时 间 则 其 数 学 期 望 值 为 平 均 无 故 障 工 作 时 间 2 6修 复 率 m t 是 指 元 件 自 起 始 时 刻 直 到 时 刻 t 故 障 的 条 件 下 自 时 刻 t
10、以 后 每单 位 时 间 里 修 复 的 概 率2 7平 均 修 复 时 间 mttr平 均 修 复 时 间 是 修 复 时 间 的 数 学 期 望 值 三 10kv 供 电 系 统 继 电 保 护10KV 供 电 系 统 是 电 力 系 统 的 一 部 分 它 能 否 安 全 稳 定 可 靠 地 运 行 不但 直 接 关 系 到 企 业 用 电 的 畅 通 而 且 涉 及 到 电 力 系 统 能 否 正 常 的 运 行 1 110KV供 电 系 统 的 几 种 运 行 状 况 1 1 供 电 系 统 的 正 常 运 行 这 种 状 况 系 指 系 统 中 各 种 设 备 或 线 路 均 在
11、其 额 定 状 态下 进 行 工 作 各 种 信 号 指 示 和 仪 表 均 工 作 在 允 许 范 围 内 的 运 行 状 况 1 2 供 电 系 统 的 故 障 这 种 状 况 系 指 某 些 设 备 或 线 路 出 现 了 危 及 其 本 身 或 系 统 的安 全 运 行 并 有 可 能 使 事 态 进 一 步 扩 大 的 运 行 状 况 1 3供 电 系 统 的 异 常 运 行 这 种 状 况 系 指 系 统 的 正 常 运 行 遭 到 了 破 坏 但 尚 未 构 成故 障 时 的 运 行 状 况 2 10KV供 电 系 统 继 电 保 护 装 置 的 任 务2 1在 供 电 系 统
12、中 运 行 正 常 时 它 应 能 完 整 地 安 全 地 监 视 各 种 设 备 的 运 行 状 况 为 值 班 人 员 提 供 可 靠 的 运 行 依 据 2 2如 供 电 系 统 中 发 生 故 障 时 它 应 能 自 动 地 迅 速 地 有 选 择 性 地 切 除 故 障 部 分 保 证 非 故 障 部 分 继 续 运 行 2 3当 供 电 系 统 中 出 现 异 常 运 行 工 作 状 况 时 它 应 能 及 时 地 准 确 地 发 出 信 号 或警 报 通 知 值 班 人 员 尽 快 做 出 处 理 3 几 种 常 用 电 流 保 护 的 分 析3 1反 时 限 过 电 流 保 护
13、继 电 保 护 的 动 作 时 间 与 短 路 电 流 的 大 小 有 关 短 路 电 流 越 大 动 作 时 间 越 短 短 路 电 流 越 小 动 作 时 间 越 长 这 种 保 护 就 叫 做 反 时 限 过 电 流 保 护 反 时 限 过 电流 保 护 虽 外 部 接 线 简 单 但 内 部 结 构 十 分 复 杂 调 试 比 较 困 难 在 灵 敏 度 和 动 作的 准 确 性 速 动 性 等 方 面 也 远 不 如 电 磁 式 继 电 器 构 成 的 继 电 保 护 装 置 3 2定 时 限 过 电 流 保 护 继 电 保 护 的 动 作 时 间 与 短 路 电 流 的 大 小 无
14、 关 时 间 是 恒 定 的 时 间 是 靠 时 间继 电 器 的 整 定 来 获 得 的 时 间 继 电 器 在 一 定 范 围 内 是 连 续 可 调 的 这 种 保 护 方 式就 称 为 定 时 限 过 电 流 保 护 继 电 器 的 构 成 定 时 限 过 电 流 保 护 是 由 电 磁 式 时 间 继 电 器 作 为 时 限 元 件 电 磁 式 中 间 继 电 器 作 为 出 口 元 件 电 磁 式 电 流 继 电 器 作 为 起 动 元 件 电 磁 式信 号 继 电 器 作 为 信 号 元 件 构 成 的 它 一 般 采 用 直 流 操 作 须 设 置 直 流 屏 定 时 限 过
15、电 流 保 护 的 基 本 原 理 在 10kV 中 性 点 不 接 地 系 统 中 广 泛 采 用 的两 相 两 继 电 器 的 定 时 限 过 电 流 保 护 它 是 由 两 只 电 流 互 感 器 和 两 只 电 流 继 电 器 一 只 时 间 继 电 器 和 一 只 信 号 继 电 器 构 成 保 护 装 置 的 动 作 时 间 只 决 定 于 时 间 继 电器 的 预 先 整 定 的 时 间 而 与 被 保 护 回 路 的 短 路 电 流 大 小 无 关 所 以 这 种 过 电 流 保 护 称 为 定 时 限 过 电 流 保 护 动 作 电 流 的 整 定 计 算 过 流 保 护 装
16、 置 中 的 电 流 继 电 器 动 作 电 流 的 整 定 原 则 是 按 照 躲 过 被 保 护 线 路 中 可 能 出 现 的 最 大 负 荷 电 流 来 考 虑 的 也 就 是 只 有 在 被 保护 线 路 故 障 时 才 启 动 而 在 最 大 负 荷 电 流 出 现 时 不 应 动 作 四 总 结提 高 不 拒 动 和 误 动 作 是 继 电 保 护 可 靠 性 的 核 心 在 城 市 电 网 配 电 系 统 中 各 种 类 型 的 大 量 的 电 气 设 备 通 过 电 气 线 路 紧 密 地 联 结 在 一 起 为 了 确 保 供 电 系统 的 正 常 运 行 必 须 正 确 地 设 置 继 电 保 护 装 置 并 准 确 整 定 各 项 相 关 定 值 从 而 保证 系 统 的 正 常 运 行
