继电保护基本任务是,当电力系统发生故障或异常工况时,在可能实现的最短时间和最小区域内,自动将故障设备从系统中切除,或发出信号由值班人员消除异常工况根源,以减轻或避免设备的损坏和对相邻地区供电的影响。
研究电力系统故障和危及安全运行的异常工况,以探讨其对策的反事故自动化措施。在发展过程中主要用有触点的继电器来保护电力系统及其元件(发电机、变压器、输电线路等),使之免遭损害。
继电保护基本任务是,当电力系统发生故障或异常工况时,在可能实现的最短时间和最小区域内,自动将故障设备从系统中切除,或发出信号由值班人员消除异常工况根源,以减轻或避免设备的损坏和对相邻地区供电的影响。
继电保护和自动装置的功能是在合理的电网结构前提下,保证电力系统和电力设备的安全运行,其设计应以合理的运行方式和可能的故障类型为依据,并应满足可靠性、选择性、灵敏性和速动性4项基本要求。
指保护该动作时应动作,不该动作时不动作。为保证可靠性,宜选用性能满足要求,原理尽可能最简单的保护方案,应采用由可靠的硬件和软件构成的装置,并应具有必要的自动检测、闭锁和告警等措施,以及便于整定、调试和运行维护。
首先由故障设备或线路本身的保护切除故障,当故障设备或线路本身的保护或断路器拒动时,才允许由相邻设备、线路的保护或断路器失灵保护切除故障。为保证选择性,对相邻设备和线路有配合要求的保护和同一保护内有配合要求的两元件(如启动与跳闸元件或闭锁与动作元件),其灵敏系数及动作时间应相互配合。在某些条件下必须加速切除短路时,可使保护无选择性动作,但必须采取补救措施,例如采用自动重合闸或备用电源自动投入来补救。
在设备或线路的被保护范围内发生故障时,保护装置应具有必要的灵敏系数。灵敏系数应根据不利的正常(含正常检修)运行方式和不利的故障类型计算,但可不考虑可能性很小的情况。
灵敏系数为被保护区发生短路时,流过保护安装处的最小短路电流
与保护装置一次动作电流
的比值,即:
和
单位为安。对多相短路保护,
取两相短路电流最小值
;对中性点不接地系统的单相短路保护,取单相接地电容电流最小值
;对中性点接地系统的单相短路保护,取单相接地电流最小值
。
各类短路保护的最小灵敏系数见表。
保护分类 | 保护类型 | 组成元件 | 最小灵敏系数 | 计算条件 |
主保护 | 带方向和不带方形的电流保护或电压保护 | 电流、电压元件 | 1.5 | — |
线路纵联差动保护 | 跳闸元件 | 2 | — | |
对高阻接地故障的测量元件 | 1.5 | 个别情况下为1.3 | ||
变压器、电动机的纵联差动保护 | 差电流元件的启动电流 | 1.5 | 按被保护设备末端短路计算 | |
变压器、线路、电动机的电流速断保护 | 电流元件 | 1.5 | 按被保护设备末端短路计算 | |
电流保护、电压保护 | 电流、电压元件 | 1.5 | 按保护区末端计算 | |
后备保护 | 远后备保护 | 电流、电压和阻抗元件 | 1.2 | 按照相邻电力设备和线路末端短路计算 |
近后备保护 | 电流、电压元件 | 1.3 | 按线路末端短路计算 | |
辅助保护 | 电流速断保护 | — | 1.2 | 按正常运行方式下保护安装处短路计算 |
灵敏系数应根据不利的正常运行方式(含正常检修)和不利的故障类型计算 |
指保护装置应能尽快地切除短路故障,其目的是提高系统稳定性,减轻故障设备和线路的损坏程度,缩小故障波及范围,提高自动重合闸和备用电源或备用设备自动投人的效果等。
配电系统中的电力设备和线路应装设短路故障保护,短路故障保护有主保护和后备保护,必要时可再增设辅助保护。①主保护,是满足系统稳定和设备安全要求,能以最快速度有选择地切除被保护设备和线路故障的保护。②后备保护,是主保护或断路器拒动时,用以切除故障的保护。后备保护可分为远后备和近后备两种方式。远后备是当主保护或断路器拒动时,由相邻电力设备或线路的保护来实现的后备。近后备是由本电力设备或线路的另一套保护实现后备的保护。③辅助保护,是为补充主保护和后备保护的性能或当主保护和后备保护退出运行而增设的简单保护。
如果为了满足相邻保护区末端短路时的灵敏性别要求,将使保护过分复杂或在技术上难以实现时,可按下列原则处理:①在变压器后短路的情况下,可缩短后备保护作用的范围。②后备保护灵敏系数可仅按常见的运行方式和故障类型进行验算。③后备保护可无选择地动作,但应尽量采用自动重合闸或备用电源自动投入装置来补救。
在配电系统正常运行情况下,当电压互感器的二次回路断线或其他故障能使保护装置误动作时,应装设自动闭锁装置,将保护解除动作并发出信号。当保护装置不致误动作时,一般只装设电压回路断线信号装置。
主要有:①继电保护装置的接线应简单可靠,并应具有必要的检测、闭锁等措施。保护装置应便于整定、调试和运行维护。②为保证继电保护装置的选择性,对相邻设备和线路有保护性配合要求或同一保护装置内有配合要求的元件,其上下两级之间的灵敏性及动作时间应相互配合。当必须加速切除短路时,可使保护装置无选择性动作,但同时应利用自动重合闸或备用电源自动投入装置,缩小停电范围。③为便于分别校验保护装置和提高可靠性,主保护和后备保护宜做到回路彼此独立。④当变电所35千伏、 20千伏或10千伏断路器台数较多、负荷等级较高时,宜采用直流操作继电保护。⑤当小型变电所断路器台数不多时,可采用弹簧储能操动机构合闸、电流互感器二次侧去分流分闸的交流操作继电保护。⑥当小型变电所一次接线简单,断路器台数不多,且不分段断路器自投时,可采用在线式不间断电源装置(UPS)或小容量直流电源装置作为继电保护控制电源的继电保护接线方案。继电保护可采用分励脱扣器线圈跳闸的保护方式。