王顯維

摘要： 電力系統(tǒng)運(yùn)行要求安全可靠，但它會(huì)發(fā)生各種故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)。各種形式的短路是最常見(jiàn)、危害較大的故障，設(shè)計(jì)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的自動(dòng)裝置是必要的，保障電力系統(tǒng)的生產(chǎn)的發(fā)展和完善，為社會(huì)生活和生產(chǎn)提供基礎(chǔ)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(guān)鍵詞： 繼電保護(hù)；自動(dòng)裝置；電力系統(tǒng)

Key words： relay protection；automatic plant；power system

中圖分類號(hào)：TM77 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2014）22-0034-02

0 引言

電力系統(tǒng)是由許多的元件組成的，其結(jié)構(gòu)不盡相同，運(yùn)行情況也較為復(fù)雜，覆蓋地域遼闊。其受自然條件、設(shè)備及其他人為因素的影響，它會(huì)發(fā)生各種故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)。最常見(jiàn)、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(tǒng)繼電保護(hù)自動(dòng)裝置就是安裝在每一個(gè)電氣設(shè)備上，它可以用來(lái)反映發(fā)生的故障和不正常運(yùn)行情況，從而做出與斷路器跳閘或發(fā)出信號(hào)相應(yīng)的有效的防止事故的自動(dòng)裝置。

1 繼電保護(hù)自動(dòng)裝置的基本要求

故障和不正常運(yùn)行情況是難以避免的，但要是為了完成繼電保護(hù)的基本任務(wù)，要在系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，電力系統(tǒng)的保護(hù)裝置必須能有選擇性、快速地、靈敏地和可靠地將故障設(shè)備進(jìn)行及時(shí)處理，用以保證非故障部分能夠繼續(xù)正常地進(jìn)行。因此，電力系統(tǒng)的繼電保護(hù)自動(dòng)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(jīng)濟(jì)性也是應(yīng)該考慮的因素。但是一般而言，繼電保護(hù)自動(dòng)裝置的投資只占被保護(hù)設(shè)備投資的一小部分，如果過(guò)分強(qiáng)調(diào)保護(hù)裝置經(jīng)濟(jì)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(jīng)濟(jì)性來(lái)說(shuō)是降低了，所以，不能把經(jīng)濟(jì)性作為對(duì)繼電保護(hù)自動(dòng)裝置的主要要求。

2 繼電保護(hù)自動(dòng)裝置的規(guī)劃設(shè)計(jì)

現(xiàn)代電力技術(shù)不斷發(fā)展，要求發(fā)電廠裝設(shè)各種自動(dòng)裝置，主要作用有：①保證電力系統(tǒng)可靠運(yùn)行。消除運(yùn)行人員在執(zhí)行某項(xiàng)操作時(shí)可能發(fā)生的不準(zhǔn)確或錯(cuò)誤的動(dòng)作。②減輕運(yùn)行人員的勞動(dòng)強(qiáng)度或代替人的活動(dòng)，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。③保證電氣設(shè)備的安全可靠運(yùn)行。使運(yùn)行人員及時(shí)準(zhǔn)確地判斷運(yùn)行中的異常情況并及時(shí)進(jìn)行處理。

電廠運(yùn)行經(jīng)常出現(xiàn)的故障和不正常運(yùn)行方式很多，裝設(shè)繼電保護(hù)的目的就是當(dāng)這些情況發(fā)生時(shí)能夠及時(shí)發(fā)出信號(hào)或有選擇地、快速地、靈敏地、可靠地?cái)嚅_故障部分，縮小故障范圍，保證非故障部分正常運(yùn)行。

2.1 發(fā)電機(jī) 發(fā)電機(jī)由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在運(yùn)行中可能發(fā)生故障和異常運(yùn)行狀態(tài)，這樣會(huì)對(duì)發(fā)電機(jī)造成危害。同步發(fā)電機(jī)可能發(fā)生的故障及異常運(yùn)行情況有定子相間短路、定子繞組接地、繞組匝間短路、過(guò)電壓、外部相間短路、轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地、二點(diǎn)接地等多種情況。針對(duì)這些可能發(fā)生的故障及異常情況應(yīng)做下列保護(hù)：

2.1.1 縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù) 發(fā)電機(jī)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)的基本原理是比較發(fā)電機(jī)兩側(cè)電流大小和相位，它是反映發(fā)電機(jī)及其引出線的相間短路故障。它是發(fā)電機(jī)定子繞組及引出線相間短路的主保護(hù)。

2.1.2 定子接地保護(hù) 按規(guī)定定子接地電容電流大于5A動(dòng)作跳閘。

2.1.3 定子繞組匝間短路保護(hù) 當(dāng)發(fā)電機(jī)及定子繞組發(fā)生匝間短路時(shí)，三項(xiàng)繞組的對(duì)稱性遭到破壞，機(jī)端三項(xiàng)對(duì)發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)出現(xiàn)零序電壓3U0，利用它可以構(gòu)成零序電壓匝間短路保護(hù)，定子繞組為星形連接，每相有兩個(gè)并聯(lián)分支且中性點(diǎn)有分支引出端子，可以裝設(shè)單繼電器式橫差保護(hù)。

2.1.4 定子接地保護(hù) 與母線聯(lián)絡(luò)的發(fā)電機(jī)，當(dāng)發(fā)電機(jī)單機(jī)接地故障大于故障允許值時(shí)（3A）應(yīng)裝設(shè)有選擇性的接地保護(hù)裝置（保護(hù)區(qū)不小于90%的定子接地保護(hù)）。

2.1.5 失磁保護(hù) 防止運(yùn)行中因故障失磁開關(guān)、跳閘造成發(fā)電機(jī)勵(lì)磁運(yùn)行。

2.1.6 相間短路的后備保護(hù) 帶兩個(gè)時(shí)限的電流保護(hù)，較短時(shí)間動(dòng)作于母聯(lián)斷路器或母聯(lián)分段斷路器，跳閘以縮小故障的用項(xiàng)范圍，以較長(zhǎng)時(shí)限動(dòng)作于停機(jī)。動(dòng)作電流為（1.3-1.4）倍的額定電流。

2.1.7 發(fā)電機(jī)勵(lì)磁回路，一點(diǎn)接地，兩點(diǎn)接地保護(hù) 發(fā)生一點(diǎn)接地故障時(shí)不會(huì)對(duì)發(fā)電機(jī)運(yùn)行沒(méi)有直接影響，但一點(diǎn)接地以后，歷磁回路對(duì)地電壓升高，在某種情況下會(huì)誘發(fā)第二點(diǎn)接地，而兩點(diǎn)接地故障會(huì)嚴(yán)重?fù)p壞發(fā)電機(jī)。因此有關(guān)規(guī)程要求發(fā)電機(jī)必須計(jì)算機(jī)安裝勵(lì)磁回路一點(diǎn)接地故障保護(hù)，保護(hù)作用于信號(hào)，一邊通知值班人員采取措施。當(dāng)轉(zhuǎn)子繞組發(fā)生兩點(diǎn)接地故障會(huì)燒傷轉(zhuǎn)子，因?yàn)閮牲c(diǎn)接地這種故障的產(chǎn)生的后果是非常嚴(yán)重的，必須裝備有效的勵(lì)磁兩點(diǎn)接地保護(hù)裝置，應(yīng)該立即跳閘。

2.1.8 定子繞組過(guò)負(fù)荷保護(hù) 定子繞組不直接冷卻的發(fā)電機(jī)裝定時(shí)過(guò)負(fù)荷保護(hù)。

2.2 變壓器保護(hù)

2.2.1 瓦斯保護(hù) 它是反映油箱內(nèi)的故障，當(dāng)油箱內(nèi)部故障時(shí)，產(chǎn)生輕微瓦斯，或油箱油面下降時(shí)應(yīng)瞬時(shí)動(dòng)作于信號(hào)。當(dāng)產(chǎn)生大量瓦斯時(shí)，應(yīng)動(dòng)作于斷開變壓器各側(cè)的斷路器。

2.2.2 縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù) 縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)是變壓器的主要保護(hù)之一，反映變壓器引出線套管的內(nèi)部故障。endprint

2.2.3 相間短路后備保護(hù) 對(duì)63MVA以下的升高變壓器采用復(fù)合電壓起動(dòng)過(guò)電流保護(hù)或阻抗保護(hù)。對(duì)63MVA以上的升高變壓器采用負(fù)序電流和單相或低壓?jiǎn)?dòng)的過(guò)電流保護(hù)。根據(jù)變壓器的形式及接線方式的不同，相間短路保護(hù)配置如下：①對(duì)雙繞組的應(yīng)裝于主電源側(cè)，根據(jù)主接線保護(hù)，可帶一段式或二段式時(shí)限電流保護(hù)。帶兩段時(shí)限時(shí)，以較短時(shí)限跳母聯(lián)式分段式斷路器，盡可能縮小故障范圍，以較長(zhǎng)時(shí)限斷變壓器各側(cè)斷路器。②對(duì)三繞組變壓器直接轉(zhuǎn)于電源和主負(fù)荷側(cè)，主電源的保護(hù)應(yīng)帶兩段時(shí)限，較小時(shí)限斷開未裝保護(hù)側(cè)的斷路器，當(dāng)不能滿足靈敏度要求時(shí)，可去各側(cè)均裝設(shè)保護(hù)。變壓器兩側(cè)或三側(cè)有電源時(shí)，應(yīng)加裝方向元件。

2.2.4 單相接地保護(hù) ①零序電流保護(hù)適用于110kV以上中性點(diǎn)直接接地電力網(wǎng)中性直接接地的變壓器，用以反映外部接地短路引起過(guò)電流兩段組成；②對(duì)三繞組變壓器，應(yīng)考慮裝設(shè)零序功率方向元件以滿足選擇性的要求；③零序電壓保護(hù)適用110kV以上中性直接接地電力網(wǎng)內(nèi)的低壓側(cè)有電源，高壓側(cè)可能接地不接地的運(yùn)行的變壓器。

2.3 出線保護(hù) ①220kV出線。由于220kV出線是和系統(tǒng)相聯(lián)系，因此，相差高頻為主保護(hù)（保護(hù)線路全長(zhǎng)）相間故障的后備保護(hù)。②110kV出線。由三段式距離保護(hù)為主保護(hù)，三段式電流保護(hù)做相間故障的后備保護(hù)。三段式零序方向保護(hù)做接地保護(hù)后備保護(hù)。③機(jī)壓出線。機(jī)壓出線共14目裝有電流三段保護(hù)，對(duì)于電纜線應(yīng)裝設(shè)過(guò)負(fù)荷保護(hù)（過(guò)電流）一般動(dòng)作于信號(hào)時(shí)，可能動(dòng)作跳閘。

2.4 母線保護(hù) 母線上通常都接較重要的元件，如母線保護(hù)誤操作。將使主接線元件都停止運(yùn)行，從而造成大面積停電事故，因此對(duì)母線保護(hù)應(yīng)特別強(qiáng)調(diào)可靠性，為了防止誤操作，應(yīng)增加簡(jiǎn)單可靠的閉鎖裝置。另外高壓母線保護(hù)如動(dòng)作遲緩常常導(dǎo)致電力系統(tǒng)破壞，因此，無(wú)延時(shí)性。

110kV母線用固定連線母線差動(dòng)保護(hù)裝置機(jī)壓母線采用外固定連接母線差動(dòng)保護(hù)。

自動(dòng)裝置：110kV出線裝自動(dòng)重合閘，220kV自動(dòng)周期自動(dòng)重合閘。發(fā)電機(jī)自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁裝置，自動(dòng)同期裝置，電動(dòng)同期裝置。

3 結(jié)論

通過(guò)分析繼電保護(hù)自動(dòng)裝置的基本要求，研究繼電保護(hù)自動(dòng)裝置中的發(fā)電機(jī)、變壓器、出線和母線等部分的保護(hù)，用來(lái)防止電力系統(tǒng)中的故障和不正常運(yùn)行情況的發(fā)生，從而保證正常的社會(huì)生產(chǎn)和生活。

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