特高壓電力旗下的繼電保護(hù)測(cè)試儀可以幫助眾多電力工作者更加方便的進(jìn)行各類(lèi)電力測(cè)試。

當(dāng)電力系統(tǒng)部件（如發(fā)電機(jī)、線路等）或電力系統(tǒng)本身發(fā)生危及電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的故障時(shí)，能夠及時(shí)向運(yùn)行值班人員發(fā)出警告信號(hào)，或直接向控制系統(tǒng)發(fā)出斷路器跳閘命令終止這些事件在開(kāi)發(fā)一種自動(dòng)化措施和設(shè)備。實(shí)現(xiàn)這種自動(dòng)化措施的成套設(shè)備通常稱(chēng)為繼電保護(hù)裝置。

本期介紹繼電保護(hù)的基本原理、基本要求、基本任務(wù)、分類(lèi)及常見(jiàn)故障分析與處理。

一、基本原理

繼電保護(hù)裝置必須具有正確區(qū)分被保護(hù)元件是正常運(yùn)行還是故障，是在保護(hù)區(qū)內(nèi)還是在保護(hù)區(qū)外的功能。要實(shí)現(xiàn)這一功能，保護(hù)裝置需要根據(jù)電力系統(tǒng)故障前后電物理量變化的特性。

電力系統(tǒng)發(fā)生故障后，工頻電量變化的主要特點(diǎn)是：

1) 電流增加

短路時(shí)，故障點(diǎn)和電源之間的電氣設(shè)備和輸電線路上的電流將從負(fù)載電流增加到大大超過(guò)負(fù)載電流。

2) 降壓

當(dāng)發(fā)生相間短路和接地短路故障時(shí)，系統(tǒng)各點(diǎn)的相間電壓或相電壓值下降，越接近短路點(diǎn)電壓越低。

3）電流與電壓相角的變化

正常運(yùn)行時(shí)，電流與電壓的相位角為負(fù)載的功率因數(shù)角，一般為20°左右。三相短路時(shí)，電流與電壓的相角由線路的阻抗角決定，一般為60°～85°。保護(hù)反方向三相短路時(shí)，電流與電壓的相角為180°+（60°～85°）。

4) 測(cè)量阻抗變化

測(cè)量阻抗是測(cè)量點(diǎn)（保護(hù)裝置）的電壓與電流的比值。正常工作時(shí)，被測(cè)阻抗為負(fù)載阻抗；金屬短路時(shí)，被測(cè)阻抗變?yōu)榫€路阻抗，故障后被測(cè)阻抗顯著下降，而阻抗角增加。

當(dāng)發(fā)生不對(duì)稱(chēng)短路時(shí)，會(huì)出現(xiàn)相序分量。例如，兩相和單相接地短路時(shí)，會(huì)出現(xiàn)負(fù)序電流和負(fù)序電壓分量。單相接地時(shí)會(huì)出現(xiàn)負(fù)序和零序電流和電壓分量。這些分量在正常運(yùn)行時(shí)不會(huì)出現(xiàn)。通過(guò)短路故障時(shí)電量的變化，可以構(gòu)成各種原理的繼電保護(hù)。

此外，除上述反應(yīng)工頻電量保護(hù)外，還有反應(yīng)非工頻電量保護(hù)，如氣體保護(hù)。

二、基本要求

繼電保護(hù)裝置要完成其任務(wù)，在技術(shù)上必須滿足選擇性、快速性、靈敏度和可靠性四項(xiàng)基本要求。作用于繼電脫扣的繼電保護(hù)應(yīng)同時(shí)滿足這四項(xiàng)基本要求，繼電保護(hù)設(shè)備作用于信號(hào)并僅反映異常運(yùn)行情況，可以降低四個(gè)基本要求中的一些。

1.選擇性

選擇性是指當(dāng)電力系統(tǒng)中的設(shè)備或線路發(fā)生短路時(shí)，其繼電保護(hù)只會(huì)將故障設(shè)備或線路從電力系統(tǒng)中切斷，當(dāng)故障設(shè)備或線路保護(hù)或斷路器拒動(dòng)時(shí)，應(yīng)將相鄰設(shè)備或線路線路保護(hù)將故障切斷。

2.快速行動(dòng)

快速動(dòng)作是指繼電保護(hù)裝置應(yīng)能盡快排除故障，從而減少設(shè)備和用戶在大電流、低電壓下的運(yùn)行時(shí)間，降低設(shè)備的損壞程度，提高系統(tǒng)并聯(lián)運(yùn)行的穩(wěn)定性。

一般來(lái)說(shuō)，必須快速排除的故障包括：

1）使電廠或重要用戶的母線電壓低于有效值（一般為額定電壓的0.7倍）。

2）大容量發(fā)電機(jī)、變壓器、電動(dòng)機(jī)內(nèi)部故障。

3）中低壓線路截面過(guò)小，避免出現(xiàn)過(guò)熱、不允許延時(shí)切斷的故障。

4）可能危及人身安全并對(duì)通訊系統(tǒng)造成強(qiáng)烈干擾的故障。

故障排除時(shí)間包括保護(hù)裝置和斷路器的動(dòng)作時(shí)間。一般快速保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間為0.04s～0.08s，最快為0.01s～0.04s，而一般斷路器的脫扣時(shí)間為0.06s～0.15s，最快為0.02s～0.06s。

對(duì)于響應(yīng)異常運(yùn)行條件的繼電保護(hù)裝置，一般不要求快速動(dòng)作，而是根據(jù)選擇性條件延遲發(fā)送信號(hào)。

3. 靈敏度

靈敏度是指在電氣設(shè)備或線路的保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生短路故障或異常動(dòng)作時(shí)保護(hù)裝置的反應(yīng)能力，用靈敏度系數(shù)來(lái)衡量保護(hù)裝置的靈敏度。

能滿足繼電保護(hù)靈敏度的要求，在規(guī)定的故障范圍內(nèi)，無(wú)論短路點(diǎn)的位置和短路的類(lèi)型、短路點(diǎn)和過(guò)渡電阻如何，都能反映動(dòng)作，這要求不僅系統(tǒng)運(yùn)行在三相短路時(shí)能可靠動(dòng)作，在系統(tǒng)最小運(yùn)行模式下經(jīng)過(guò)較大的過(guò)渡電阻后兩相或單相短路故障時(shí)也能可靠。

系統(tǒng)最大運(yùn)行模式：

在被保護(hù)電路末端發(fā)生短路時(shí)，系統(tǒng)等效阻抗最小，通過(guò)保護(hù)裝置的短路電流為最大運(yùn)行模式。

系統(tǒng)最低運(yùn)行模式：

在相同的短路故障情況下，系統(tǒng)的等效阻抗最大，通過(guò)保護(hù)裝置的短路電流為最小運(yùn)行模式。

4. 可靠性

可靠性，包括安全性和可靠性，是繼電保護(hù)最基本的要求。

1) 安全

要求繼電保護(hù)可靠，不需要時(shí)不動(dòng)作。

2) 可靠性

要求繼電保護(hù)在規(guī)定的保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生應(yīng)動(dòng)作的故障時(shí)能可靠動(dòng)作，即不拒動(dòng)。

繼電保護(hù)誤動(dòng)作和拒收會(huì)給電力系統(tǒng)帶來(lái)嚴(yán)重危害。即使是相同的功率元件，隨著電網(wǎng)的發(fā)展，保護(hù)誤動(dòng)作和拒收對(duì)系統(tǒng)的影響也會(huì)發(fā)生變化。

以上四項(xiàng)基本要求是繼電保護(hù)設(shè)計(jì)、配置和維護(hù)的基礎(chǔ)，也是繼電保護(hù)分析評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)。這四項(xiàng)基本要求相互關(guān)聯(lián)，但往往相互矛盾。因此，在實(shí)際工作中，根據(jù)結(jié)構(gòu)電網(wǎng)和用戶的性質(zhì)，辯證統(tǒng)一。

基本任務(wù)

電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的基本任務(wù)是：

1、自動(dòng)、快速、有選擇地從電力系統(tǒng)中排除故障部件，防止故障部件損壞，快速保證其他無(wú)故障部件的正常運(yùn)行。

2、對(duì)電氣元件的異常運(yùn)行狀態(tài)作出反應(yīng)，并根據(jù)運(yùn)行維護(hù)情況（如是否有人定期值班）對(duì)信號(hào)進(jìn)行操作，以便值班人員及時(shí)處理，或進(jìn)行調(diào)整由裝置自動(dòng)進(jìn)行，或?qū)⒗^續(xù)運(yùn)行會(huì)造成損壞或發(fā)展為事故的電氣設(shè)備拆除。此時(shí)一般不需要保護(hù)快速動(dòng)作，而是根據(jù)對(duì)電源的損壞程度而定系統(tǒng)及其部件，提供一定的延時(shí)，以免因不必要的動(dòng)作而造成暫時(shí)的短時(shí)操作波動(dòng)和誤操作造成的干擾。

3、繼電保護(hù)裝置還可以與電力系統(tǒng)中的其他自動(dòng)裝置配合，在條件允許的情況下，采取預(yù)定措施，縮短停電時(shí)間，盡快恢復(fù)供電，提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性.

四、分類(lèi)、

繼電保護(hù)可分為以下四種方式：

一、按保護(hù)對(duì)象分類(lèi)

電力線路保護(hù)和主要設(shè)備保護(hù)（如發(fā)電機(jī)、變壓器、母線、電抗器、電容器等）。

2、按保護(hù)功能分類(lèi)

短路故障保護(hù)和異常動(dòng)作保護(hù)。前者可分為主保護(hù)、后備保護(hù)和輔助保護(hù)；后者可分為過(guò)載保護(hù)、退磁保護(hù)、失步保護(hù)、低頻保護(hù)和非全相運(yùn)行保護(hù)。

3、保護(hù)裝置比較和運(yùn)算處理的信號(hào)量分類(lèi)

有模擬保護(hù)和數(shù)字保護(hù)，所有機(jī)電式、整流式、晶體管式和集成電路式（運(yùn)放）保護(hù)裝置，它們直接反映連續(xù)模擬量的輸入信號(hào)，屬于模擬保護(hù)；采用微處理器和微機(jī)的保護(hù)裝置，將模擬量采樣轉(zhuǎn)換為模擬/數(shù)字量后反映離散數(shù)字量的，屬于數(shù)字保護(hù)。

4、按保護(hù)作用原理分類(lèi)

過(guò)流保護(hù)、低壓保護(hù)、過(guò)壓保護(hù)、功率方向保護(hù)、距離保護(hù)、差動(dòng)保護(hù)、縱向保護(hù)、氣體保護(hù)等

五、異常

當(dāng)發(fā)現(xiàn)繼電保護(hù)動(dòng)作異常或有缺陷時(shí)，除加強(qiáng)監(jiān)測(cè)外，應(yīng)將其出口壓片返回可能引起誤動(dòng)作的保護(hù)，然后聯(lián)系繼電人員進(jìn)行處理。

出現(xiàn)下列異常情況，應(yīng)及時(shí)退出：

1.母差保護(hù)

當(dāng)發(fā)送“母線差交流斷開(kāi)”和“母線差直流電壓消失”信號(hào)時(shí)；當(dāng)母線不平衡電流不為零時(shí)；母線開(kāi)關(guān)系列無(wú)專(zhuān)用旁路母線，以代替線路操作和反向操作。

2.高頻保護(hù)

當(dāng)直流電源消失時(shí)；周期性通道測(cè)試參數(shù)不符合要求；設(shè)備故障或通道信號(hào)異常無(wú)法返回時(shí)；側(cè)母線切換操作過(guò)程。

3.距離保護(hù)

當(dāng)所采用的PT停止運(yùn)行或三相電壓回路斷開(kāi)時(shí)；正常情況下輔助磁流過(guò)大、過(guò)小；當(dāng)負(fù)載電流超過(guò)相應(yīng)區(qū)段的保護(hù)允許電流時(shí)。

4.微機(jī)保護(hù)

當(dāng)主報(bào)警燈亮，且四種保護(hù)（高頻、距離、零序、綜合權(quán)重）之一亮?xí)r，退出相應(yīng)保護(hù)；如果兩個(gè)cpu故障，設(shè)備應(yīng)退出所有保護(hù)；所有信號(hào)報(bào)警插件的燈不亮。如果電源指示燈熄滅，則表示直流消失。退出出線壓板，待直流電源恢復(fù)后再投入。如果CPU正常，說(shuō)明保護(hù)與接口CPU之間的通訊電路異常，退出CPU巡檢開(kāi)關(guān)處理。如果信號(hào)沒(méi)有返回，說(shuō)明CPU有致命缺陷，退出保護(hù)出口壓板，斷開(kāi)巡檢開(kāi)關(guān)處理。

5.氣體保護(hù)

變壓器運(yùn)行中加油、濾油或更換硅膠；輸入維護(hù)后地下油泵或油冷卻器（散熱器）排油；需要打開(kāi)呼吸系統(tǒng)閥門(mén)或放油塞，或清洗加濕器;當(dāng)有人在油管上工作時(shí)。

繼電保護(hù)常見(jiàn)故障分析

1、電流互感飽和故障

ct的飽和對(duì)電力系統(tǒng)的繼電保護(hù)影響很大。隨著配電系統(tǒng)設(shè)備終端負(fù)載容量的增加，如果發(fā)生短路，短路電流會(huì)很大。如果系統(tǒng)短路在終端設(shè)備區(qū)域附近，電流可能是ct單次額定電流的100倍以上。在正常短路的情況下，ct的誤差隨著一次短路電流倍數(shù)的增加而增大。當(dāng)電流斷路保護(hù)降低靈敏度時(shí)，可能會(huì)阻止操作。當(dāng)電路短路時(shí)，電流互感器電流飽和，電流互感器二次感應(yīng)電流很小或接近于零， 

2、開(kāi)關(guān)保護(hù)設(shè)備選用不當(dāng)

開(kāi)關(guān)保護(hù)設(shè)備選型是一項(xiàng)非常重要的工作，目前大部分配電在高負(fù)荷密度地區(qū)設(shè)置開(kāi)關(guān)站，即采用變電站-開(kāi)關(guān)站-配電變壓器供電和輸電方式。在繼電保護(hù)的開(kāi)關(guān)站不是自動(dòng)化的，應(yīng)多采用負(fù)荷開(kāi)關(guān)或與其相結(jié)合的繼電設(shè)備系統(tǒng)作為開(kāi)關(guān)保護(hù)設(shè)備。 

七、繼電保護(hù)故障處理方法及措施

1、常見(jiàn)繼電保護(hù)故障處理方法

1）代換法

通過(guò)將被認(rèn)為有故障的部件替換為完好部件來(lái)判斷部件的好壞，可以迅速縮小故障查找范圍。 

2）參考方法

通過(guò)比較正常設(shè)備和異常設(shè)備的技術(shù)參數(shù)，找出異常設(shè)備的故障點(diǎn)。該方法主要用于檢查定值驗(yàn)證過(guò)程中測(cè)試值與預(yù)期值相差較大的接線錯(cuò)誤和故障.當(dāng)改造和設(shè)備更換后二次連接不能正確恢復(fù)時(shí)，可參考同類(lèi)設(shè)備的連接。如果在繼電器恒值校驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)某個(gè)繼電器與設(shè)定值相差較遠(yuǎn)，則不容易做出判斷。如果繼電器特性不好，應(yīng)調(diào)整繼電器上的刻度值。同一儀表可用于測(cè)量同一電路的其他類(lèi)似繼電器進(jìn)行比較。

3) 短接

短接用于一段或部分電路回路，判斷故障是否存在于短接范圍內(nèi)或其他地方，從而確定故障范圍。此方法主要用于電磁鎖故障、斷路、切換繼電器不工作，判斷控制轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)是否完好。 

2、保證繼電保護(hù)正常動(dòng)作的措施

合理的人員配置，使人員調(diào)度和協(xié)助工作順利進(jìn)行，明確人員工作目標(biāo)，保證用電正常運(yùn)行；完善規(guī)章制度，根據(jù)繼電保護(hù)的特點(diǎn)，完善和完善各項(xiàng)規(guī)章制度。保護(hù)裝置運(yùn)行管理、繼電保護(hù)設(shè)備臺(tái)賬、運(yùn)行維護(hù)、事故分析、定期檢查、缺陷處理等檔案逐步采用計(jì)算機(jī)管理跟蹤檢查，嚴(yán)格考核，實(shí)行獎(jiǎng)懲；二次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)的方法是易于實(shí)現(xiàn)綜合自動(dòng)化變電站繼電保護(hù)狀態(tài)監(jiān)測(cè)。