继电保护装置及二次回路.docx
继电保护装置及二次回路电力供电系统包括发电、变电、输电、配电和用电等环节，成千上万的电气设备和数百千米或上千千米的线路组合在一起构成了复杂的系统。由于自然条件和人为的影响(如雷电、暴雨、狂风、冰雹、误操作等)使得发生电气事故的可能性大量存在。而电力供电系统又是一个统一的整体，一处发生事故就可能迅速扩大到其他地方。例如，1OkV中性点不接地系统，当一相金属性接地故障时，另两相对地电压就会升高，危胁整个电路上的电气设备。另外，发生电气短路事故时，由于短路电流的热效应和电动力的作用，往往使电气设备遭到致命的破坏。因此,电力供电系统必须保证安全可靠地运行，只有在此前提下才能谈到运行的经济性、合理性。为了保证电力供电系统运行可靠，必须设置继电保护装置。一、继电保护装置的任务(1)电力供电系统的正常运行。当电力供电系统发生异常运行时(如在中性点不直接接地的供电系统中，发生单相接地故障、变压器运行温度过高、油面下降等)，继电保护装置应准确地做出判断并发出相应的信号或警报，以便使值班人员得以及时发现，迅速处理，使之尽快恢复正常。(2)当电力供电系统中发生损坏设备或危及系统安全运行的故障时，继电保护装置应能立即动作，使故障部分的断路器掉闸，切除故障点，防止事故扩大,以确保系统中非故障部分继续正常供电。(3)继电保护装置还可以实现电力系统自动化和运动化，如自动重合闸、备用电源自动投入、遥控、遥测等。二、对继电保护装置的基本要求(1)动作选择性。电力供电系统发生故障时,继电保护动作，但只切除系统中的故障部分，而其他非故障部分仍继续供电(图4-1)。图4-1选异性示意图继电保护装置的选择性，是靠选择合适的继电保护类型和正确计算整定值,使各级继电保护很好地配合而实现的。当确定了继电保护装置类型后，在整定值的配合上，通过设定不同的动作时限，可以使上级线路断路器继电保护动作时限比本级线路的断路器继电保护动作时限大一个时限级差t一般取O.5s0.7so图4-1线路的始端装有过电流保护，当线路3(XL3)的b点发生短路故障时，短路电流从电源流经线路I(XL1)、线路2(X12)及线路3(X13),把故隙电流传递到短路点D处。短路电流要同时通过各线路的电流互感器进人各自的继电保护系统，各组继电保护中的电流继电器都应该有反应，甚至同时动作(电流达到保护整定电流)，但由于整定的动作时限不同(原则是>t2>t3,时限级差At为05s0.7s),所以线路3的继电保护首先动作使断路器出现掉闸，其他线路的继电保护由于故障线路已经切除，则立即返回，这样就实现了选择性动作，保证了非故障线路的正常供电。(2)动作迅速性。为了减少电力供电系统发生故障时所造成的经济损失，要求继电保护装置快速切除故障，因此，继电保护的整定时限不宜过长，对某些主设备和重要线路采用快速动作的继电保护(以秒时限使断路器掉闸)，一般速断保护的总体掉闸时间不会超过0.2sO(3)动作灵敏性。对于继电保护装置，应验算整定值的灵敏度。它应保证对于保护范围内的故障有足够的灵敏性。即对于保护范围内的故障，不论故障点的位置和故障性质如何，都应迅速做出反应，为了保证继电保护动作的灵敏性,在计算出整定值时应进行灵敏度的校验。故障后参数量（如电流）增加的继电保护装置的灵敏度又叫做电流保护的灵敏系数，是保护装置所保护的区域内，在系统为最小运行方式的条件下的短路电流与继电保护的动作电流折算到一次侧的电流值之比，即规程中规定，继电保护的灵敏系数应为1.21.5才能满足要求，特别是电动机和变压器的速断保护，灵敏系数要求大于2。（4）动作可靠性。继电保护的可靠性是指在保护范围内发生故障时，继电保护装置应可靠地动作;而在正常运行状态时，继电保护装置不会动作。即继电保护装置既不误动作，也不拒绝动作。三、继电保护装置的基本原理及其框图1 ,继电保护装置的基本原理电力供电系统运行中的物理量,如电流、电压、功率因数等参数都有一定的数值，正常运行和故障情况,有明显区别。如电力供电系统发生短路故障时，电流突然增加，电压突然降低，功率因数突变。反过来说，当电力供电系统运行中的发生某种突变时，那就是电力供电系统发生了故障。继电保护装置正是利用这个特点，在反映、检测这些物理量的基础上，利用物理量的突变来发现、判断电力供电系统故障的性质和范围,进而做出相应的处理，如发出警告信号或使断路器掉闸等。2 .继电保护装置的原理框图继电保护装置的原理框图如图4-2所示。继电保护装置由以下单元组成：图42爆电保护装皆的原理框图（1）取样单元:将被保护的电力供电系统运行中的物理量经过电气隔离（以确保继电保护装置的安全）并转换为继电保护装置中比较鉴别单元可以接收的信号。取样单元一般由一台或几台传感器组成，如电流互感器就可认为是电流传感器，电压互感器可认为是电压传感器等。为了便于理解，以IOkV系统的某类电流保护为例。对于电流保护，取样单元一般是由两台（或两台以上）电流互感器构成的。（2）比较鉴别单元:包含给定单元，由取样单元送来的信号与给定申元送出的信号相比较，以便确定往下一级处理单元发出何种信号。在电流保护中，比较鉴别单元由四只电流继电器组成,两只作为速断保护，另两只作为过电流保护。电流继电器的整定值部分即为给定单元，电流继电器的电流线圈则接收取样单元（电流互感器）送来的电流信号，当电流信号达到电流整定值时，电流继电器动作,通过其接点向下一级处理单元发出使断路器最终掉闸的信号，若电流信号小于整定值，则电流继电器不会动作，传向下级单元的信号也不动作。本单元不但通过比较来确定电流继电器是否动作，而且能鉴别是按“速断”，还是按“过电流''来动作,并把“处理意见”传送到下一单元（3）处理单元:接收比较鉴别单元来的送来信号，并按比较鉴定别单元的要求进行处理。该单元一般由时间继电器、中间继电器等构成。在电流保护中，若需要按“速断”处理，则让中间继电器动作;若需要按“过电流”处理，则让时间继电器动作进行延时。（4）信号单元:为便于值班员在继电保护装置动作后尽快掌握故障的性质和范围，用信号继电器做出明显的标志。（5）执行单元:继电保护装置是一种电气自动装置，由于对它有快速性的要求，因此，由执行单元对故障进行实施处理。执行单元一般有两类:一类是声、光信号电器，如电笛、电铃、闪光信号灯、光字牌等;另一类是断路器的操作机构，它可使断路器分闸及合闸。（6）控制及操作电源:继电保护装置要求有自己的交流电源或直流电源，对此，将在以后章节还要较详细地介绍。
