继电保护的原理和应用

发布时间：2024-08-16 13:18
作者：AMEYA360
来源：网络
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　　继电保护是电力系统中常见的一种保护措施，旨在监测电力系统中各种故障和异常情况，并及时采取措施以隔离故障区域，保护电力设备和系统的安全稳定运行。

继电保护的原理和应用

　　1.原理和工作机制

　　1. 原理：继电保护基于电气量(例如电流、电压、功率等)的变化，在电力系统中实现故障检测与处理。

　　2. 动作原则：继电保护根据预设的动作准则监测电气量的变化，当受保护设备或线路发生故障时，保护装置根据预定的逻辑关系判断并启动保护动作。

　　3. 工作机制

　　测量阶段：获取电力系统中各种电气量的实时数据，如电流、电压等。

　　比较阶段：将实测数据与设定值进行比较，判断是否存在故障。

　　动作阶段：当触发保护条件时，保护装置根据预设逻辑启动相应的动作，如断开电路、投入备用设备等。

　　2.不同类型的保护装置

　　1. 过流保护：过流保护主要针对电力系统中的短路故障和其他大电流故障，通过监测电流大小来判断系统状态，防止设备过载烧毁。

　　2. 过压保护：过压保护用于监测系统中的电压超过额定范围的情况，当电压超过正常值时，保护装置将采取措施保护设备。

　　3. 欠压保护：欠压保护用于检测系统中的电压低于额定范围的情况，防止设备无法正常运行或损坏。

　　4. 差动保护：差动保护是一种保护方式，通过比较电流输入端和输出端的差值，检测电流是否有异常，用于保护变压器、发电机等设备。

　　3.应用领域

　　1. 电力系统：继电保护广泛应用于发电厂、变电站、输配电网等环节，确保电网运行安全稳定。

　　2. 工业控制：工业控制系统中，继电保护可用于保护马达、发电机、变压器等重要设备，避免因故障引起生产中断和设备损坏。

　　3. 建筑物：在建筑物中，继电保护可以保护电气设备免受过载、短路等故障影响，确保建筑物内部电力系统的安全运行。

　　4. 交通运输：在交通运输系统中，继电保护可用于保护电气设备、信号系统等，确保交通系统运行的安全可靠性。

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    当电力系统中的电力元件（如发电机、线路等）或电力系统本身发生了故障危及电力系统安全运行时，能够向运行值班人员及时发出警告信号，或者直接向所控制的断路器发出跳闸命令以终止这些事件发展的一种自动化措施和设备。实现这种自动化措施的成套设备，一般通称为继电保护装置。    继电保护包括逻辑部分和执行部分，逻辑部分是根据测量部分输出量的大小、性质、输出的逻辑状态,出现的顺序或他们的组合，使保护装置按一定的逻辑关系工作，最后确定是否应跳闸或发信号，并将有关命令传给执行元件。执行部分是根据逻辑元件传递的信号,最后完成保护装置所担负的任务。    继电保护装置为了完成它的任务，必须在技术上满足选择性、速动性、灵敏性和可靠性四个基本要求。对于作用于继电器跳闸的继电保护，应同时满足四个基本要求，而对于作用于信号以及只反映不正常的运行情况的继电保护装置，这四个基本要求中有些要求可以降低。可使用武高电测的继电保护测试仪测试各项性能。    1）选择性    选择性就是指当电力系统中的设备或线路发生短路时，其继电保护仅将故障的设备或线路从电力系统中切除，当故障设备或线路的保护或断路器拒动时，应由相邻设备或线路的保护将故障切除。    2）速动性    速动性是指继电保护装置应能尽快地切除故障，以减少设备及用户在大电流、低电压运行的时间，降低设备的损坏程度，提高系统并列运行的稳定性。    一般必须快速切除的故障有：    (1) 使发电厂或重要用户的母线电压低于有效值(一般为0.7倍额定电压)。    (2) 大容量的发电机、变压器和电动机内部故障。    (3) 中、低压线路导线截面过小，为避免过热不允许延时切除的故障。    (4) 可能危及人身安全、对通信系统造成强烈干扰的故障。    故障切除时间包括保护装置和断路器动作时间，一般快速保护的动作时间为0.04s～0.08s，最快的可达0.01s～0.04s，一般断路器的跳闸时间为0.06s～0.15s，最快的可达0.02s～0.06s。    对于反应不正常运行情况的继电保护装置，一般不要求快速动作，而应按照选择性的条件，带延时地发出信号。    3）灵敏性    灵敏性是指电气设备或线路在被保护范围内发生短路故障或不正常运行情况时，保护装置的反应能力。    能满足灵敏性要求的继电保护，在规定的范围内故障时，不论短路点的位置和短路的类型如何，以及短路点是否有过渡电阻，都能正确反应动作，即要求不但在系统最大运行方式下三相短路时能可靠动作，而且在系统最小运行方式下经过较大的过渡电阻两相或单相短路故障时也能可靠动作。    系统最大运行方式：被保护线路末端短路时，系统等效阻抗最小，通过保护装置的短路电流为最大运行方式；    系统最小运行方式：在同样短路故障情况下，系统等效阻抗为最大，通过保护装置的短路电流为最小的运行方式。    保护装置的灵敏性是用灵敏系数来衡量。    4）可靠性    可靠性包括安全性和信赖性，是对继电保护最根本的要求。    安全性：要求继电保护在不需要它动作时可靠不动作，即不发生误动。    信赖性：要求继电保护在规定的保护范围内发生了应该动作的故障时可靠动作，即不拒动。    继电保护的误动作和拒动作都会给电力系统带来严重危害。    即使对于相同的电力元件，随着电网的发展，保护不误动和不拒动对系统的影响也会发生变化。    继电保护的基本任务    1、自动、迅速、有选择地将故障元件从电力系统中切除，使故障元件免于继续遭到破坏，保证其它无故障部分迅速恢复正常运行    2、反应电气元件的不正常运行状态，并根据运行维护的条件，而动作于发出信号，减负荷或跳闸。此时一般不需要保护迅速动作，而是根据电力系统及其元件的危害程度规定一定的延时，以免不必要的动作和由于干扰而引起的误动作。    以上就是Ameya360电子元器件采购网关于继电保护的任务及要求相关内容，希望可以为您提供一些参考!在实际工作中，还是要根据电网的结构和用户的性质，辩证地进行统一。
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    一般情况而言，整套继电保护装置由测量元件、逻辑环节和执行输出三部分组成。继电保护装置必须具有正确区分被保护元件是处于正常运行状态还是发生了故障，是保护区内故障还是区外故障的功能。保护装置要实现这一功能，需要根据电力系统发生故障前后电气物理量变化的特征为基础来构成。本文Ameya360电子元器件采购网收集整理了一些资料，期望能对各位读者有比较大的参阅价值。    继电保护的基本原理    利用每个电气元件在内部故障和外部故障（包括正常运行情况）时，两侧电流相位或功率方向的差别，就可以构成各种差动原理的保护，如纵联差动保护、相差高频保护、方向高频保护等。    继电保护的作用    1、监视电力系统的正常运行，当被保护的电力系统元件发生故障时，应该由该元件的继电保护装置迅速准确地给脱离故障元件最近的断路器发出跳闸命令，使故障元件及时从电力系统中断开，以最大限度地减少对电力系统元件本身的损坏，降低对电力系统安全供电的影响。当系统和设备发生的故障足以损坏设备或危及电网安全时，继电保护装置能最大限度地减少对电力系统元件本身的损坏，降低对电力系统安全供电的影响。（如：单相接地、变压器轻、重瓦斯信号、变压器温升过高等）。    2、反应电气设备的不正常工作情况，并根据不正常工作情况和设备运行维护条件的不同发出信号，提示值班员迅速采取措施，使之尽快恢复正常，或由装置自动地进行调整，或将那些继续运行会引起事故的电气设备予以切除。反应不正常工作情况的继电保护装置允许带一定的延时动作。    3、实现电力系统的自动化和远程操作，以及工业生产的自动控制。如：自动重合闸、备用电源自动投入、遥控、遥测等。    继电保护装置类型    1、电流保护    A、过电流保护---是按照躲过被保护设备或线路中可能出现的最大负荷电流来整定的。如大电机启动电流（短时）和穿越性短路电流之类的非故障性电流，以确保设备和线路的正常运行。为使上、下级过电流保护能获得选择性，在时限上设有一个相应的级差。    B、电流速断保护---是按照被保护设备或线路末端可能出现的最大短路电流或变压器二次侧发生三相短路电流而整定的。速断保护动作，理论上电流速断保护没有时限。即以零秒及以下时限动作来切断断路器的。    过电流保护和电流速断保护常配合使用，以作为设备或线路的主保护和相邻线路的备用保护。    C、定时限过电流保护---在正常运行中，被保护线路上流过最大负荷电流时，电流继电器不应动作，而本级线路上发生故障时，电流继电器应可靠动作；定时限过电流保护由电流继电器、时间继电器和信号继电器三元件组成（电流互感器二次侧的电流继电器测量电流大小→时间继电器设定动作时间→信号继电器发出动作信号）；定时限过电流保护的动作时间与短路电流的大小无关，动作时间是恒定的。（人为设定）    D、反时限过电流保护---继电保护的动作时间与短路电流的大小成反比，即短路电流越大，继电保护的动作时间越短，短路电流越小，继电保护的动作时间越长。在10KV系统中常用感应型过电流继电器。（GL－型）    E、无时限电流速断---不能保护线路全长，它只能保护线路的一部分，系统运行方式的变化，将影响电流速断的保护范围，为了保证动作的选择性，其起动电流必须按最大运行方式（即通过本线路的电流为最大的运行方式）来整定，但这样对其它运行方式的保护范围就缩短了，规程要求最小保护范围不应小于线路全长的15%。另外，被保护线路的长短也影响速断保护的特性，当线路较长时，保护范围就较大，而且受系统运行方式的影响较小，反之，线路较短时，所受影响就较大，保护范围甚至会缩短为零。    2、电压保护    A、过电压保护---防止电压升高可能导致电气设备损坏而装设的。（雷击、高电位侵入、事故过电压、操作过电压等）10KV开闭所端头、变压器高压侧装设避雷器主要用来保护开关设备、变压器；变压器低压侧装设避雷器是用来防止雷电波由低压侧侵入而击穿变压器绝缘而设的。    B、欠电压保护---防止电压突然降低致使电气设备的正常运行受损而设的。    C、零序电压保护---为防止变压器一相绝缘破坏造成单相接地故障的继电保护。主要用于三相三线制中性点绝缘（不接地）的电力系统中。零序电流互感器的一次侧为被保护线路（如电缆三根相线），铁芯套在电缆上，二次绕组接至电流继电器；电缆相线必须对地绝缘，电缆头的接地线也必须穿过零序电流互感器；原理：正常运行及相间短路时，一次侧零序电流为零（相量和），二次侧内有很小的不平衡电流。当线路发生单相接地时，接地零序电流反映到二次侧，并流入电流继电器，当达到或超过整定值时，动作并发出信号。（变压器零序电流互感器串接於零线端子出线铜排）    3、瓦斯保护    油浸式变压器内部发生故障时，短路电流所产生的电弧使变压器油和其它绝缘物产生分解，并产生气体（瓦斯），利用气体压力或冲力使气体继电器动作。故障性质可分为轻瓦斯和重瓦斯，当故障严重时（重瓦斯）气体继电器触点动作，使断路器跳闸并发出报警信号。轻瓦斯动作信号一般只有信号报警而不发出跳闸动作。    变压器初次投入、长途运输、加油、换油等原因，油中可能混入气体，积聚在气体继电器的上部（玻璃窗口能看到油位下降，说明有气体），遇到此类情况可利用瓦斯继电器顶部的放气阀（螺丝拧开）放气，直至瓦斯继电器内充满油。考虑安全，最好在变压器停电时进行放气。容量在800KVA及以上的变压器应装设瓦斯保护。    4、差动保护    这是一种按照电力系统中，被保护设备发生短路故障，在保护中产生的差电流而动作的一种保护装置。常用做主变压器、发电机和并联电容器的保护装置，按其装置方式的不同可分为：    A、横联差动保护---常用作发电机的短路保护和并联电容器的保护，一般设备的每相均为双绕组或双母线时，采用这种差动保护。    B、纵联差动保护---一般常用作主变压器的保护，是专门保护变压器内部和外部故障的主保护。    5、高频保护    这是一种作为主系统、高压长线路的高可靠性的继电保护装置。我国已建成的多条500KV的超高压输电线路就要求使用这种可行性、选择性、灵敏性和动作迅速的保护装置。高频保护分为相差高频保护；方向高频保护。    相差高频保护的基本原理是比较两端电流的相位的保护。规定电流方向由母线流向线路为正，从线路流向母线为负。就是说，当线路内部故障时，两侧电流同相位而外部故障时，两侧电流相位差180度。方向高频保护的基本工作原理是，以比较被保护线路两端的功率方向，来判别输电线路的内部或外部故障的一种保护装置。    6、距离保护    这种继电保护也是主系统的高可靠性、高灵敏度的继电保护，又称为阻抗保护，这种保护是按照长线路故障点不同的阻抗值而整定的。    7、平衡保护    这是一种作为高压并联电容器的保护装置。继电保护有较高的灵敏度，对于采用双星形接线的并联电容器组，采用这种保护较为适宜。它是根据并联电容器发生故障时产生的不平衡电流而动作的一种保护装置。    8、负序及零序保护    这是作为三相电力系统中发生不对称短路故障和接地故障时的主要保护装置。    9、方向保护    这是一种具有方向性的继电保护。对于环形电网或双回线供电的系统，某部分线路发生故障时，而故障电流的方向符合继电保护整定的电流方向，则保护装置可靠地动作，切除故障点。    相信通过阅读Ameya360电子元器件采购网的介绍内容，大家对继电保护装置有了初步的了解，同时也希望大家在学习过程中，做好总结，这样才能不断提升自己的专业知识水平。
2022-08-12 10:54 阅读量：2751
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