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國家電網招聘考試高頻考點繼電保護:電力系統繼電保護基礎知識講解

 二維碼
發表時間:2023-08-26 15:17作者:思格教育



  繼電保護的目的是對所保護的對象進行保護和監控,當設備出現異?;蚬收蠒r,根據設定好的延時動作于報警或跳閘。而繼電保護設備的調試就是確保故障時,保護裝置能夠準確、快速地動作。  


       當電力系統中的電力元件(如發電機、線路)或電力系統本身發生了故障或危及其安全運行的事件時,需要有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、用于保護電力元件的成套硬件設備,一般通稱為繼電保護裝置。繼電保護裝置是保證電力元件安全運行的基本的裝備。


      1電力系統繼電保護的作用


  電力系統為什么要設置繼電保護呢?因為在電力系統運行中,可能發生各種故障和不正常運行狀態:1、各種形式短路:最危險和最常見的故障。會產生很大短路電流和電弧,使故障元件損壞;短路電流引起非故障元件損壞或縮短壽命;部分地區電壓降低,影響用戶;破壞系統并列運行的穩定性,嚴重時造成系統瓦解。2、不正常運行狀態:電氣元件正常工作遭破壞,但沒有故障。過負荷(最常見的不正常運行狀態)、頻率降低、過電壓、系統振蕩等。故障和不正常運行狀態,都可能在電力系統中引起事故。


  如何應對電力系統故障?首先采取各項積極措施消除或減少發生故障的可能性。如在設備制造、工程設計等方面采取絕緣配合,設置避雷線等;在設備使用上,加強對設備的維護和檢修。其次采取各種措施減輕故障發生所帶來的危害。如可以利用限流器、消弧線圈等裝置;減輕危害最有效的方法之一就是迅速而有選擇性地切除(隔離)故障元件。


       2繼電保護的類型


  由于電力系統的電壓等級越來越高,電網和設備的容量越來越大,保護的原理也越來越先進,保護也越來越復雜,所以使用的繼電保護裝置的種類也很多。按照被測量的電氣量來劃分,現在常用的繼電保護有以下四類:


      1.反映電流量數值變化的保護。包括各種正負序電流量的增大或減小。例如各種電器設備上都裝設的過流保護,是采用最多的保護。


      2.反映電壓量數值變化的保護。包括各種正負序電壓量的降低或升高。例如低電壓保護。


      3.反映兩個或多個電氣量之間相位變化的保護。包括電流與電壓之間的相位變化、電流與電流之間的相位變化、電壓與電壓之間的相位變化。例如方向保護、差動保護、同期檢測。


      4.反映系統阻抗變化的保護。根據電工原理可知,阻抗反映的是電流與電壓之間的關系,例如距離保護。


  繼電保護裝置的組成


  好的時光是哪一段并無太大意義,因為所有的時光都是被辜負被浪費的,也只有在辜負浪費之后,才能從記憶里將某一段拎出,拍拍上面沉積的灰塵,感嘆它是最好的時光。from《最好的時光》

繼電保護的構成原理雖然很多,但是在一般情況下,整套繼電保護裝置是由測量比較元件、邏輯判斷元件和執行輸出元件三部分組成的。如圖所示。


6.png




      1 測量比較元件


  測量比較元件測量通過被保護的電力元件的物理參量,并與給定的值進行比較,根據比較的結果,給出 “是”或“非”性質的一組邏輯信號,從而判斷保護裝置是否應該啟動。根據需要繼電保護裝置旺旺具有一個或多個測量比較元件。常用的測量比較元件由:被測電氣量超過給定值而動作的繼電器,如過流繼電器、過電壓繼電器等;被測電氣量低于給定值而動作的欠量繼電器,如低電壓繼電器、阻抗繼電器等;被測電壓、電流之間相位角滿足一定值而動作的繼電器,如功率方向繼電器。


      2 邏輯判斷元件


  邏輯判斷元件根據測量比較元件輸出邏輯信號的性質、先后順序、持續時間等,使保護裝置按一定的邏輯關系判定故障的類型和范圍,最后確定是否應該使斷路器跳閘、發出信號或不動作,并將對應的指令傳給執行輸出元件。


      3執行輸出元件


  執行輸出元件根據邏輯判斷元件傳來的指令,發出跳開斷路器的跳閘脈沖及相應的動作信息、發出報警或不動作


      4繼電保護裝置的分類


      1.按被保護對象分類,有輸電線保護和主設備保護(如發電機、變壓器、母線、電抗器、電容器等保護)。


      2.按保護功能分類,有短路故障保護和異常運行保護。前者又可分為主保護、后備保護和輔助保護;后者又可分為過負荷保護、失磁保護、失步保護、低頻保護、非全相運行保護等。


      3.按保護裝置進行比較和運算處理的信號量分類,有模擬式保護和數字式保護。一切機電型、整流型、晶體管型和集成電路型(運算放大器)保護裝置,它們直接反映輸入信號的連續模擬量,均屬模擬式保護;采用微處理機和微型計算機的保護裝置,它們反應的是將模擬量經采樣和模/數轉換后的離散數字量,這是數字式保護。


      4.按保護動作原理分類,有過電流保護、低電壓保護、過電壓保護、功率方向保護、距離保護、差動保護、高頻(載波)保護等。


      5對繼電保護的基本要求


  動作于跳閘的繼電保護,在技術上一般滿足四條基本要求,即選擇性、速動性、靈敏性和可靠性。


      1.選擇性


  選擇性是指繼電保護裝置動作時,僅將故障故障元件從電力系統中切除,保證系統中非故障元件仍然能夠繼續安全運行,使停電范圍盡量縮小。為此,保護要盡力跳開離故障點最近的斷路器,如圖所示。


7.png


      2.速動性


  速動性是指盡可能快地切除故障,以減少設備及永華在大短路電流、低電壓下的運行時間,降低設備的損壞程度,提高系統并列運行的穩定性以及自動重合閘和備用電源自動投入裝置的動作成功率。


      3.靈敏性


  靈敏性是指保護裝置對其保護范圍內發生的故障或不正常工作狀態的反映能力。滿足靈敏性要求的保護裝置是在規定的保護范圍內部故障時,在系統任意的運行條件下,無論短路點的位置、短路的類型如何,以及短路點是否有過渡電阻,當發生短路時都能靈敏反映。靈敏性通常用靈敏系數Ksen或靈敏度來衡量。


  在GB/T 14285—2006《繼電保護及安全自動裝置技術規程》中,對各類保護靈敏性系數的要求都做了具體規定。


      4.可靠性


  可靠性是指在該保護裝置規定的保護范圍內發生了他應該動作的故障時,它不應該拒絕動作,而在發生任何其他該保護不應該動作的故障時,則不應該誤動作。


  保護裝置的可靠性主要依賴于保護裝置本身的質量和運維水平。一般說來,保護裝置的組成元件質量越高、接線越簡單、回路中繼電器的觸點數量越少,則可靠性越高。同時,精細的制造工藝、正確的調整試驗、良好的運行維護以及豐富的運行經驗,對于提高保護的可靠性也具有重要的作用。


  保護裝置的誤動和拒動都會給電力系統造成試驗的危害。但提高其不誤動作的可靠性和不拒動的可靠性的措施常常是相互矛盾的。由于電力系統的結構和符合性質的不同,誤動和拒動的危害程度也有所不同,因而提高保護裝置可靠性的著重點在各種具體情況下也有所不同。


      6繼電保護的配合


  每一套保護都有預先嚴格劃定的保護范圍,只有在保護范圍內故障,該保護才動作。為了確保故障元件能夠被切除,電力系統中的每一個重要元件都必須配備至少兩套保護,一套稱為主保護,另一套稱為后備保護,使電力系統的每一處都處在保護范圍的覆蓋下,系統任意點的故障都能被自動發現并切除。每一個電力元件如何配置保護、配置幾套保護,以及各電力元件繼電保護之間怎樣配合,需要根據電力元件的重要程度及其對系統影響的重要程度等因素決定。


  主保護:反應被保護元件自身的故障并以盡可能短的延時,有選擇性地切除故障的保護稱為主保護。


  后備保護:當主保護拒動時起作用,從而動作于相應斷路器以切除故障元件。


  近后備保護:當主保護拒動時,由本電力設備或線路的另一套保護來實現后備的保護。


  遠后備保護:當主保護或斷路器拒動時,由相鄰電力設備或線路的保護來實現的后備保護。


  輔助保護:為補充主保護和后備保護的不足,而增設的較簡單的保護。


  主保護、后備保護的示例如圖2-3所示。


  為了最大限度地減小故障對電力系統產生的影響,應保證由主保護快速切除任何類型的故障,一般后備保護都延時動作,等待主保護確實不動作后才動作。因此,主保護與后備保護之間存在動作時間和動作靈敏度的配合。


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