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關于箱式變壓器的繼電保護裝置

[ 發布時間：2022-03-28 09:22:00 信息來源：全德電氣股份 ]

當電力系統中的電力元件（如發電機、線路等）或電力系統本身發生了故障危及電力系統安全運行時，能夠向運行值班人員及時發出警告信號，或者直接向所控制的斷路器發出跳閘命令以終止這些事件發展的一種自動化措施和設備。實現這種自動化措施的成套設備，一般通稱為繼電保護裝置。

本期就為大家詳細介紹繼電保護的基本原理、基本要求、基本任務、分類和常見故障分析及其處理。

基本原理

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物理量變化的特征為基礎來構成。

電力系統發生故障后，工頻電氣量變化的主要特征是：

a.電流增大

短路時故障點與電源之間的電氣設備和輸電線路上的電流將由負荷電流增大至大大超過負荷電流。

b.電壓降低

當發生相間短路和接地短路故障時，系統各點的相間電壓或相電壓值下降，且越靠近短路點，電壓越低。

c.電流與電壓之間的相位角改變

正常運行時電流與電壓間的相位角是負荷的功率因數角，一般約為20°，三相短路時，電流與電壓之間的相位角是由線路的阻抗角決定的，一般為60°～85°，而在保護反方向三相短路時，電流與電壓之間的相位角則是180°+(60°～85°)。

d.測量阻抗發生變化

測量阻抗即測量點(保護安裝處)電壓與電流之比值。正常運行時，測量阻抗為負荷阻抗；金屬性短路時，測量阻抗轉變為線路阻抗，故障后測量阻抗顯著減小，而阻抗角增大。

不對稱短路時，出現相序分量，如兩相及單相接地短路時，出現負序電流和負序電壓分量；單相接地時，出現負序和零序電流和電壓分量。這些分量在正常運行時是不出現的。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。

此外，除了上述反應工頻電氣量的保護外，還有反應非工頻電氣量的保護，如瓦斯保護。

基本要求

繼電保護裝置為了完成它的任務，必須在技術上滿足選擇性、速動性、靈敏性和可靠性四個基本要求。對于作用于繼電器跳閘的繼電保護，應同時滿足四個基本要求，而對于作用于信號以及只反映不正常的運行情況的繼電保護裝置，這四個基本要求中有些要求可以降低。

①選擇性

選擇性就是指當電力系統中的設備或線路發生短路時，其繼電保護僅將故障的設備或線路從電力系統中切除，當故障設備或線路的保護或斷路器拒動時，應由相鄰設備或線路的保護將故障切除。

②速動性

速動性是指繼電保護裝置應能盡快地切除故障，以減少設備及用戶在大電流、低電壓運行的時間，降低設備的損壞程度，提高系統并列運行的穩定性。

一般必須快速切除的故障有：

a.使發電廠或重要用戶的母線電壓低于有效值(一般為0.7倍額定電壓)。

b.大容量的發電機、變壓器和電動機內部故障。

c.中、低壓線路導線截面過小，為避免過熱不允許延時切除的故障。

d.可能危及人身安全、對通信系統造成強烈干擾的故障。

故障切除時間包括保護裝置和斷路器動作時間，一般快速保護的動作時間為0.04s～0.08s，最快的可達0.01s～0.04s，一般斷路器的跳閘時間為0.06s～0.15s，最快的可達0.02s～0.06s。

對于反應不正常運行情況的繼電保護裝置，一般不要求快速動作，而應按照選擇性的條件，帶延時地發出信號。

③靈敏性

靈敏性是指電氣設備或線路在被保護范圍內發生短路故障或不正常運行情況時，保護裝置的反應能力，保護裝置的靈敏性是用靈敏系數來衡量。

能滿足靈敏性要求的繼電保護，在規定的范圍內故障時，不論短路點的位置和短路的類型如何，以及短路點是否有過渡電阻，都能正確反應動作，即要求不但在系統最大運行方式下三相短路時能可靠動作，而且在系統最小運行方式下經過較大的過渡電阻兩相或單相短路故障時也能可靠動作。

系統最大運行方式：

被保護線路末端短路時，系統等效阻抗最小，通過保護裝置的短路電流為最大運行方式。

系統最小運行方式：

在同樣短路故障情況下，系統等效阻抗為最大，通過保護裝置的短路電流為最小的運行方式。

④可靠性

可靠性包括安全性和信賴性，是對繼電保護最根本的要求。

a.安全性
要求繼電保護在不需要它動作時可靠不動作，即不發生誤動。
b.信賴性
要求繼電保護在規定的保護范圍內發生了應該動作的故障時可靠動作，即不拒動。

繼電保護的誤動作和拒動作都會給電力系統帶來嚴重危害，即使對于相同的電力元件，隨著電網的發展，保護不誤動和不拒動對系統的影響也會發生變化。

以上四個基本要求是設計、配置和維護繼電保護的依據，又是分析評價繼電保護的基礎。這四個基本要求之間是相互聯系的，但往往又存在著矛盾。因此，在實際工作中，要根據電網的結構和用戶的性質，辯證地進行統一。

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