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2021年2月18日

電力系統繼電保護知識,繼電保護的基本概念

電力系統繼電保護基礎知識

城市電網配電系統由于其覆蓋的地域極其遼闊、運行環境極其復雜以及各種人為因素的影響，電氣故障的發生是不能完全避免的。在電力系統中的任何一處發生事故，都有可能對電力系統的運行產生重大影響，為了確保城市電網配電系統的正常運行，必須正確地設置繼電保護裝置。

一、繼電保護的基本概念

可靠性是指一個元件、設備或系統在預定時間內，在規定的條件下完成規定功能的能力�？煽啃怨こ躺婕暗皆祿慕y計和處理，系統可靠性的定量評定，運行維護，可靠性和經濟性的協調等各方面。具體到繼電保護裝置，其可靠性是指在該裝置規定的范圍內發生了它應該動作的故障時，它不應該拒動作，而在任何其它該保護不應動作的情況下，它不應誤動作。

繼電保護裝置的拒動和誤動都會給電力系統造成嚴重危害。但提高其不拒動和提高其不誤動作的可靠性的措施往往是互相矛盾的。由于電力系統的結構和負荷性質的不同，拒動和誤動所造成的危害往往不同。例如當系統中有充足的旋轉備用容量，輸電線路很多，各系統之間和電源與負荷之間聯系很緊密時由于繼電保護裝置的誤動作，使發電機變壓器或輸電線路切除而給電力系統造成的影響可能很小;但如果發電機變壓器或輸電線路故障時繼電保護裝置拒動作，將會造成設備的損壞或系統穩定的破壞，損失是巨大的。在此情況下提高繼電保護裝置不拒動的可靠性比提高其不誤動的可靠性更為重要。但在系統中旋轉備用容量很少及各系統之間和負荷和電源之間聯系比較薄弱的情況下，繼電保護裝置的誤動作使發電機變壓器或輸電線切除時，將會引起對負荷供電的中斷甚至造成系統穩定的破壞，損失是巨大的。而當某一保護裝置拒動時，其后備保護仍可以動作而切除故障，因此在這種情況下提高繼電保護裝置不誤動的可靠性比提高其不拒動的可靠性更為重要。

二、保護裝置評價指標

1、繼電保護裝置屬于可修復元件，在分析其可靠性時，應該先正確劃分其狀態，常見的狀態有：

①正常運行狀態。這是保護裝置的正常狀態。

②檢修狀態。為使保護裝置能夠長期穩定運行，應定期對其進行檢修，檢修時保護裝置退出運行。

③正常動作狀態。這是指被保護元件發生故障時，保護裝置正確動作于跳閘的狀態。

④誤動作狀態。是指保護裝置不應動作時，它錯誤動作的狀態。例如，由于整定錯誤，發生區外故障時，保護裝置錯誤動作于跳閘。

⑤拒動作狀態。是指保護裝置應該動作時，它拒絕動作的狀態。例如，由于整定錯誤或內部機械故障而導致保護裝置拒動。

⑥故障維修狀態。保護裝置發生故障后對其進行維修時所處的狀態。

2、目前常用的評價統計指標有

2.1正確動作率即一定期限內(例如一年)被統計的繼電保護裝置的正確動作次數與總動作次數之比。

正確動作率=(正確動作次數/總動作次數)×100

用正確動作率可以觀測該繼電保護系統每年的變化趨勢，也可以反映不同的繼電保護系統(如220kv與500kv)之間的對比情況，從中找出薄弱環節。

2.2可靠度r(t)

是指元件在起始時刻正常的條件下，在時間區間(0，t)不發生故障的概率。對于繼電保護裝置，注意力主要集中在從起始時刻到首次故障的時間。

2.3可用率a(t)

是指元件在起始時刻正常工作的條件下，時刻t正常工作的概率�？煽慷扰c可用率的不同在于，可靠度中的定義要求元件在時間區間(0，t)連續的處于正常狀態，而可用率則無此要求。

2.4故障率h(t)是指元件從起始時刻直到時刻t完好條件下，在時刻t以后單位時間里發生故障的概率。

2.5平均無故障工作時間mtbf設從修復到首次故障之間的時間間隔為無故障工作時間，則其數學期望值為平均無故障工作時間。

2.6修復率m(t)是指元件自起始時刻直到時刻t故障的條件下，自時刻t以后每單位時間里修復的概率

2.7平均修復時間mttr平均修復時間是修復時間的數學期望值。

三、10kv供電系統繼電保護

10KV供電系統是電力系統的一部分。它能否安全、穩定、可靠地運行，不但直接關系到企業用電的暢通，而且涉及到電力系統能否正常的運行。

1、110KV供電系統的幾種運行狀況1.1供電系統的正常運行這種狀況系指系統中各種設備或線路均在其額定狀態下進行工作;各種信號、指示和儀表均工作在允許范圍內的運行狀況;

1.2供電系統的故障這種狀況系指某些設備或線路出現了危及其本身或系統的安全運行，并有可能使事態進一步擴大的運行狀況;

1.3供電系統的異常運行這種狀況系指系統的正常運行遭到了破壞，但尚未構成故障時的運行狀況。

2、10KV供電系統繼電保護裝置的任務

2.1在供電系統中運行正常時，它應能完整地、安全地監視各種設備的運行狀況，為值班人員提供可靠的運行依據;

2.2如供電系統中發生故障時，它應能自動地、迅速地、有選擇性地切除故障部分，保證非故障部分繼續運行;

2.3當供電系統中出現異常運行工作狀況時，它應能及時地、準確地發出信號或警報，通知值班人員盡快做出處理。

3、幾種常用電流保護的分析

3.1反時限過電流保護

繼電保護的動作時間與短路電流的大小有關，短路電流越大，動作時間越短;短路電流越小，動作時間越長，這種保護就叫做反時限過電流保護。反時限過電流保護雖外部接線簡單，但內部結構十分復雜，調試比較困難;在靈敏度和動作的準確性、速動性等方面也遠不如電磁式繼電器構成的繼電保護裝置。

3.2定時限過電流保護

繼電保護的動作時間與短路電流的大小無關，時間是恒定的，時間是靠時間繼電器的整定來獲得的。時間繼電器在一定范圍內是連續可調的，這種保護方式就稱為定時限過電流保護。

繼電器的構成。定時限過電流保護是由電磁式時間繼電器(作為時限元件)、電磁式中間繼電器(作為出口元件)、電磁式電流繼電器(作為起動元件)、電磁式信號繼電器(作為信號元件)構成的。它一般采用直流操作，須設置直流屏。

定時限過電流保護的基本原理。在10kV中性點不接地系統中，廣泛采用的兩相兩繼電器的定時限過電流保護。它是由兩只電流互感器和兩只電流繼電器、一只時間繼電器和一只信號繼電器構成。保護裝置的動作時間只決定于時間繼電器的預先整定的時間，而與被保護回路的短路電流大小無關，所以這種過電流保護稱為定時限過電流保護。

動作電流的整定計算。過流保護裝置中的電流繼電器動作電流的整定原則，是按照躲過被保護線路中可能出現的最大負荷電流來考慮的。也就是只有在被保護線路故障時才啟動，而在最大負荷電流出現時不應動作。

四、總結

提高不拒動和誤動作，是繼電保護可靠性的核心。在城市電網配電系統中，各種類型的、大量的電氣設備通過電氣線路緊密地聯結在一起。為了確保供電系統的正常運行，必須正確地設置繼電保護裝置并準確整定各項相關定值，從而保證系統的正常運行。

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