浅析电力系统继电保护的应用

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浅析电力系统继电保护的应用
摘要：作为～种主要的保护手段，继电保护对电力维护起着非常重要的
作用，提高了系统运行的可靠性。本文主要论述了继电保护在电力系统中的
应用，并对其未来的发展趋势进行了预测。
关键词：电力系统继电保护应用趋势
O 引言
由于受自然因素、人为因素(如，设计和安装不合理、运行维护不
当、检修质量低等)的影响，常常会导致电力系统发生短路故障或不
正常运转等。这些事故的发生通常会伴随很大的短路电流，使得系
统电压大大降低。而且还会带来一些严重的后果：①烧坏电气设备；
②产生的热量会造成电气设备的绝缘损伤，缩短其使用寿命；③影响
电力系统的稳定性，严重时会导致系统崩溃，造成巨大的损失。鉴于
上述的严重后果，因此电力系统的继电保护是势在必行的。
1继电保护的基本原理
继电保护的基本原理是利用电力系统发生故障或处于非正常运
转状态时，系统的各种物理量与正常运转条件下的各种物理量进行
对比，根据之间的差别来判断异常或故障，发出警示信号，并通过断
路器切除故障设备。
当电力系统发生故障时，常伴有电压大幅降低、电流急剧增大、
相位角改变等异常现象。因此，根据发生故障时系统各物理量与正
常运转时的差别，可以制造出多种不同原理的继电保护装置。如：根
据电压降低构成的低电压保护，根据电流增大构成的电流保护，根据
相位角的变化构成的功率保护等。除此之外，还有如电力变压器的
瓦斯保护、超高压输电线的行波保护及电动机组过热保护等非工频
电气物理量的保护。
2继电保护的应用
2．1输配电线路的接地保护根据中性点接地方式的不同，我国
的电力系统可分为小电流接地系统和大电流接地系统两种。小电流
接地系统也称作中性点不接地系统，这种系统中保护的任务只是单
纯的发出信号，如果系统发生接地故障，仍可保持继续运行一段时
间。大电流接地系统也称为中性点直接接地系统，系统中保护的任务
是当发生接地故障时，及时的跳闸以切除故障设备。本文主要介绍
小电流接地系统的接地保护。
正常情况下，小电流接地系统的中性点对地电压为零，三相对
地电压对称。即使发生单相接地短路故障也不会对负荷的供电造
成影响。小电流接地系统的保护方式可采用：① 零序电流保护。其
原理是利用系统发生单相接地短路故障时，非故障线路的零序电
流小于故障线路的零序电流。零序电流保护的保护动作更灵敏，对
于有条件安装零序电流互感器的线路，通常采用该种保护方式。②
零序电压保护。当系统运行正常时，无零序电压，且三相电压对称，
三个电压表分别显示各自的相电压。当发生单相接地故障时，信号
继电器会发出警示信号，原因是系统各处都出现了零序电压。针对
这种情况，可以利用电压表的读数判断，因为非故障相的电压值会
升高，而发生故障相的电压值会降低。③ 零序功率方向保护。对于
有些情况下的单相接地故障，非故障线路的零序电流与故障线路
的零序电流差别很小，此时可以采用零序功率方向保护进行区分，
能较好的满足灵敏度要求。

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2．2 电力变压器保护作为电力系统中一个非常重要的元件，变
压器能否正常的运转将对系统的稳定性和供电的可靠性产生巨大的
影响。为了防止因故障造成的不应有的损失，需对变压器进行必要
的继电保护。
2．2．1变压器的瓦斯保护。当变压器的油箱内发生故障时，一些
绝缘材料和变压器油会在故障电弧的作用下，发生分解并产生气体。
瓦斯保护作为大型变压器内部故障的重要保护，具有独特的优点，其
原理是利用油箱内部发生故障时，重瓦斯的保护动作，能够灵敏的跳
开变压器各侧的断路器并发出警示信号。

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2．2_2变压器相间短路的后备保护。通常变压器的相间短路后
备保护都配置过电流保护。① 过电流保护。过电流保护的保护装置主
要是安装在电源两侧的时间元件和电流元件，其原理是当电流元件
启动后，经过设定的延a,-J-a,-J-间后，会自动跳开变压器电源侧的断路
器。②微机型变压器阻抗保护。其原理是当阻抗保护的阻抗元件合起
动元件均动作，TV断线检测元件不动作，且阻抗保护的压板投入，经
过设定的延a,-J-a,l-问后，保护动作于跳闸。
2．2．3变压器的接地保护。① 中性点直接接地运行的变压器接
地保护。通常采用两段式零序电流保护，且每段保护均设置两个动
作时限，由变压器中性点电流互感器的二次侧产生零序电流。② 中
性点不接地运行的变压器接地保护。这种情况下，通常采用零序过
电压保护。
2．3 发电机保护为了保证发电机的正常运转，通常应装设主保
护和后备保护。发电机的主保护包括：① 匝间短路保护。当定子绕组
匝间短路时，会引起故障使得短接部分处温度升高，绝缘破损，甚至
会损坏发电机。对于定子绕组为双星型接线且中性点弓1出6个端子
的发电机，匝问保护的形式通常是装设的单原件式横插保护。而对于
大功率的发电机，其中性点处只引出3个端子，一般采用反应纵向
零序电压的匝间短路保护。②纵联差动保护。其是利用比较中性点侧
与发电机机端侧相位与电流大小的原理构成的。⑧ 定子绕组单相接
地保护。对于与母线直接相连的发电机，当单相接地电流高于允许值
时，应装设接地保护。④ 发电机失磁保护。
发电机的后备保护包括：①定子绕组过负荷保护。对于定子绕
组过负荷能力较低的发电机，其定子绕组过负荷保护由作用于信
号的定时限部分和作用于跳闸的反时限部分组成。② 外部短路引
起的定子绕组过电流保护。主要包括复合电压起动的过电流保护、
过电流保护和单相式低电压起动的过电流保护三种方式。⑧ 定子
绕组过电压保护。其主要目的是为了防止发电机在突然甩负荷时，
定子绕组的绝缘被击穿。④逆功率保护。逆功率保护可以长时限作
用于解列，短时限作用于信号。⑤ 失步保护。其通常是保护动作于
信号。⑥ 低频率保护。可以避免汽轮机低频运行时造成的叶片损
伤、振动等，保护作用于信号。
2．4母线保护
2．4．1母线保护的基本原理。① 差动原理的母线保护。差动原理母
线保护的实质是基尔霍夫第一电流定理。其实现方法是：将特性和变
化均相同的、专用的电流互感器安装在所有母线连接的元件上；互感
器二次绕组在母线侧的端子互相连接后，将母线差动保护装置接入。
②相位比较原理的母线保护。其特点是：与幅值无关，保护原理是比较
相位；提高了母线保护使用的灵敏性，且不必考虑不平衡电流问题。
2．4．2母线保护的实现方式。母线保护应满足可靠性、快速性和
选择性，并尽可能的简化结构。对于小电流接地系统，母线保护只需
反应相间短路，可采用两相式接线方式。而对于大电流接地系统，母
线保护则应采用三相式接线方式。母线保护的实现方式主要有两种，
即装设专用母线和利用供电元件的保护装置实现母线保护。
3结束语
电力系统继电保护的基本任务是及时、高效的切除故障设备，保
证非故障设备的正常运转，并有选择性的发出报警信号，维护系统的
通畅。当前电力系统的飞速发展对继电保护提出了新的、更高的要
求，同时随着通信技术、计算机技术、电子技术等新技术的不断融入，
使得继电保护技术不断创新，其未来的发展趋势也将向着信息化、智
能化、网络化、集多种功能于一体化等方向迈进。
参考文献：
【1】宋吴电力系统继电保护技术之我见 ．科教创新2010(1)．
【2】田方．继电保护和自动装置的抗干扰问题【J】．西北水电l2008(5)．
[3]罗德平．电力系统继电保护技术的探析【J】．电气设备．2009(9)．

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好资料，感谢楼主上传