继电保护原则和原理

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　　电力系统中发生故障时，若不采取有效措施，势必给经济带来重大损失。因此，一旦电力系统中出现故障时，必须尽快地将故障切除，恢复正常运行，减少对用电单位的影响；而当出现不正常运行方式时要及时处理，以免引起设备故障。继电保护的任务就是自动、迅速、有选择性地将系统中的故障切除，或在系统出现不正常运行情况时，发出各种信号。

　　为了保证对用电单位的连续供电，故障切除后应尽快地使电气设备再次投入运行或由其他电源和设备来代替工作。因此，电力系统中除安装大量保护装置外，还需装设各种自动装置，如自动重合闸、备用电源自动投入以及自动低频减载装置等，它们虽属电力系统自动化的范畴，但与继电保护装置有密切关系。

　　继电保护是用来保护电力系统和用电设备安全可靠运行的一种装置。人们发现在电力系统中发生短路时，会产生很大的电流，因此，首先出现了反应电流的保护装置。最初的电流保护就是熔断器，而且把它作为重要电气设备的保护。随着电力系统的发展，设备和系统容量都越来越大，系统接线也越来越复杂，因此在许多情况下，单靠熔断器就不能很好地满足快速、灵敏、有选择地断开故障的要求，于是就开始采用继电器作用于断路器跳闸的继电保护装置。

　　通过以上论述，我们不难发现，对继电保护装置的基本要求是选择性、速动性、灵敏性和可靠性。

　　1 选择性

　　系统发生故障时，继电保护装置应有选择地切除故障部分，使非故障部分保持继续运这种性能称为继电保护装置的选择性。继电保护的选择性，可采用下面二种方法获得:

　　（1）对带阶段特性与反时限特性的保护装置，用上下级断路器之间动作时限和灵敏性相互配合来得到选择性，即由故障点至电源方向逐渐降低其灵敏性与提高时限级差。具体要求是：时限级差应有0.5秒以上，上级断路器保护整定值应比串联的下级断路器保护整定值至少大1.1-1.15倍（即配合系数KPh）。

　　（2）继电保护装置无选择性动作而以自动重合闸或备用电源自动投入的方法来补救。

　　2 速动性

　　短路时快速切除故障，可以缩小故障范围、减小短路电流引起的破坏程度、减小对用电单位的影响、提高电力系统的稳定。因此在可能条件下，继电保护装置应力求快速动作。上述性能称为继电保护装置的速动性。

　　故障切除时间等于继电保护装置动作时间与断路器跳闸时间之和。目前油断路器的跳闸时间约0.15-0.1秒，空气断路器的跳闸时间约0.05-0.06秒。一般快速保护装置的动作时间约0.08-0.12秒，现在高压电网中快速保护装置的最小动作时间约0.02-0.03秒。所以切除故障的最小时间可达0.07-0.09秒。对不同电压等级和不同结构的网络，切除故障的最小时间有不同要求。—般对220-330千伏的网络为0.04-0.1秒，对110千伏的网络为0.1-0.7秒，对配电网络为0.5-1.0秒。因此，目前生产的继电保护装置，一般都可满足网络对快速切除故障的要求。

　　但速动性与选择性在一定情况下是有矛盾的，根据选择性相互配合的要求，在某些情况下，不能用速动保护装置。

　　对于仅动作于信号的保护装置，如过负荷保护，不要求速动性。

　　3 灵敏性

　　继电保护装置对被保护设备可能发生的故障和不正常运行状态的反应能力要强，要求能够灵敏地感受和动作。这种性能称为继电保护装置的灵敏性。

　　继电保护装置的灵敏性以灵敏系数来衡量。对不同作用的保护装置和被保扩设备所要求的灵敏系数是不同的，在《继电保护和自动装置设计技术规程》中都有规定。

　　4 可靠性

　　继电保护装置对被保护范围内发生属于它应动作的各种故障和不正常运行状态，应保证不拒绝动作，而在正常运行或即使发生故障但不属于它应动作的情况下，应保证不误动作。这种性能称为继电保护装置的可靠性。保证继电保护装置能有足够的可靠性，应注意如下几点：要求选用的继电器质量好、结构简单、工作可靠；设计接线时，力求简化，使用继电器和继电器触点最少；正确选定继电保护的整定值。由于计算及检验的误差，保护的整定值应是在保护的计算值上乘一个可靠系数kk。一般可靠系数kk取1.2-1.5；高质量的安装、定期检验和维修继电器。

　　上述对继电保护装置的四个基本要求互相联系，又互相制约。因此，在考虑继电保护方案对应根据具体情况，对四个基本要求统筹兼顾，并辨证地看待和解决这四个基本要求之间的矛盾。最后，继电保护装置在满足四个基本要求下还应尽量简单。

　　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，笔耕论文新浪博客，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。

　　不对称短路时，出现相序分量，如两相及单相接地短路时，出现负序电流和负序电压分量；单相接地时，出现负序和零序电流和电压分量。这些分量在正常运行时是不出现的。利用短路故障时电气量的变化，便可构成各种原理的继电保护。此外，除了上述反应工频电气量的保护外，还有反应非工频电气量的保护。

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