有关电力体系故障的分析

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以探讨其对策的反事变主动化办法。因在其发展进程中曾重要用有触点的继电器来维护电力系统及其元件（发电机、变压器、输电线路、母线等）使之免遭侵害，所以沿称继电掩护。名称解释基本原理对继电保护装置的要求组成测量比较部分逻辑部分执行输出部分分类系统保护发展历程研究现状继电器厂家基本任务参考书目 名称说明 protective relay,power system protection 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。因在其发展过程中曾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），使之免遭伤害，所以沿称继电保护。基础任务是：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打消异常工况本源，以减轻或避免设备的损坏和对相邻地域供电的影响。基本原理继电保护装置必须存在正确辨别被保护元件是处于正常运行状况还是发生了故障，是保护区内故障仍是区外故障的功能。保护装置要实现这一功能，需要根据电力系统产生故障前后电气物理量变更的特征为基础来构成。电力系统发生故障后，工频电气质变化的主要特征是： (1) 电流增大。 短路时故障点与电源之间的电气设备和输电线路上的电流将由负荷电流增大至大大超过负荷电流。 (2) 电压降低。当发生相间短路和接地短路故障时，系统各点的相间电压或相电压值降落，且越凑近短路点，电压越低。 (3) 电流与电压之间的相位角转变。正常运行时电流与电压间的相位角是负荷的功率因数角，一般约为20°，三相短路时，电流与电压之间的相位角是由线路的阻抗角决议的，个别为60°～85°，而在保护反方向三相短路时，电流与电压之间的相位角则是180° (60°～85°)。 (4) 测量阻抗发生变化。测量阻抗即测量点(保护装置处)电压与电流之比值。正常运行时，测量阻抗为负荷阻抗；金属性短路时，测量阻抗改变为线路阻抗，故障后丈量阻抗明显减小，而阻抗角增大。错误称短路时，出现相序分量，如两相及单相接地短路时，涌现负序电流和负序电压分量；单相接地时，呈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。 应用短路故障时电气度的变化，便可形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。对继电保护装置的要求 继电保护装置为了完成它的义务，必须在技术上满意抉择性、速动性、灵敏性和可靠性四个基本请求。对作用于继电器跳闸的继电保护，应同时满意四个基本要求，而对于作用于信号以及只反应不正常的运行情况的继电保护装置，这四个基本要求中有些要求能够降低。 1）选择性 取舍性就是指当电力系统中的设备或线路发生短路时，其继电保护仅将故障的设备或线路从电力系统中切除，当故障设备或线路的保护或断路器拒动时，应由相邻设备或线路的保护将故障切除。 2）速动性 速动性是指继电保护装置应能尽快地切除故障，以减少设备及用户在大电流、低电压运行的时间，下降设备的破坏水平，进步系统并列运行的稳定性。一般必须快速切除的故障有： (1) 使发电厂或主要用户的母线电压低于有效值(一般为0.7倍额外电压)。 (2) 大容量的发电机、变压器和电念头内部故障。 (3) 中、低压线路导线截面过小，为防止过热不容许延时切除的故障。 (4) 可能危及人身平安、对通信系统或铁路信号造成强烈烦扰的故障。故障切除时光包括保护装置和断路器动作时间，普通倏地保护的动作时间为0.04s～0.08s，最快的可达0.01s～0.04s，正常断路器的跳闸时间为0.06s～0.15s，最快的可达0.02s～0.06s。 对于反应不正常运行情况的继电保护装置，一般不要求疾速动作，而应依照挑选性的前提，带延时地发出信号 X光机。 3）灵敏性 灵敏性是指电气设备或线路在被保护范围内发生短路故障或不正常运行情形时，保护装置的反映才能。能知足灵敏性要求的继电保护，在规定的范围内故障时，不管短路点的地位和短路的类型如何，以及短路点是否有过渡电阻，都能准确反应动作，即要求岂但在系统最大运行方式下三相短路时能可靠动作，而且在系统最小运行方式下经由较大的过渡电阻两相或单相短路故障时也能可靠动作。系统最大运行方法：被保护线路末端短路时，系统等效阻抗最小，通过保护装置的短路电流为最大运行方式； 系统最小运行方式：在同样短路故障情况下，系统等效阻抗为最大，通过保护装置的短路电流为最小的运行方式。保护装置的灵敏性是用灵敏系数来权衡。 4）可靠性 牢靠性包含安全性和信赖性，是对继电保护最基本的要求。 安全性：要求继电保护在不须要它动作时可靠不动作，即不发生误动。信任性：要求继电保护在划定的保护范畴内发生了应该动作的故障时可靠动作，即不拒动。 继电保护的误动作和拒动作都会给电力系统带来严峻迫害。 即便对于雷同的电力元件，跟着电网的发展，保护不误动和不拒动对系统的影响也会发生变化。以上四个根本要求是设计、配置和维护继电保护的根据，又是分析评估继电保护的基本。这四个基本要求之间是相互接洽的，但往往又存在着抵触。因而，在实际工作中，要根据电网的结构和用户的性质数字化X光机，辩证地进行同一。组成 一般情况而言，整套继电保护装置由测量元件、逻辑环节和执行输出三部分组成 。测量比较部分测量比拟部分是测量通过被保护的电气元件的物理参量，并与给定的值进行比较，根据比较的成果，给出“是”“非”性质的一组逻辑信号，从而判定保护装置是否应该启动。逻辑部分 逻辑部分使保护装置按必定的逻辑关联断定故障的类型和范围，最后断定是应当使断路器跳闸、发出信号或是不动作及是否延时等，并将对应的指令传给执行输出局部。执行输出部分履行输出部分依据逻辑传过来的指令，最后实现保护装置所承当的任务。如在故障时动作于跳闸，不正常运行时发出信号，而在正常运行时不动作等。分类 继电保护可按以下4种方式分类。 ①按被保护对象分类，有输电线保护和主设备保护(如发电机、变压器、母线、电抗器、电容器等保护)。 ②按保护功能分类，有短路故障保护和异常运行保护。前者又可分为主保护、后备保护和帮助保护；后者又可分为过负荷保护、失磁保护、失步保护、低频保护、非全相运行保护等。 ③按保护装置进行比较和运算处理的信号量分类，有模拟式保护和数字式保护。所有机电型、整流型、晶体管型和集成电路型（运算放大器）保护装置，它们直接反映输入信号的持续模仿量，均属模拟式保护；采取微处理机和微型计算机的保护装置，它们反应的是将模拟量经采样和模/数转换后的离散数字量,这是数字式保护。 ④按保护动作原理分类，有过电流保护、低电压保护、过电压保护、功率方向保护、间隔保护、差动保护、高频（载波）保护等。系统保护 实现继电保护功效的设备称为继电保护装置。虽然继电保护有多品种型,其装置也各不相同,但都包括着下列主要的环节：①信号的采集，即测量环节；②信号的剖析和处理环节；③断定环节；④作用信号的输出环节。以上所述仅限于组成电力系统的各元件（发电机、变压器、母线、输电线等）的继电保护问题，而各国电力系统的运行实际已经证实，仅仅配置电力系统各元件的继电保护装置，还远不能避免发生全电力系统长期大面积停电的严峻事故。为此必须从电力系统的全局和整体动身，研究故障元件被相应继电保护装置动作而切除后，系统将出现何种工况，系统失去稳定时将出现何种特点，如何尽快恢复系统的正常运行。这些恰是系统保护所需研究的内容。系统保护的任务就是当大电力系统畸形运行被破坏时，尽可能将其影响范围限度到最小，负荷停电时间减小到最短。大电力系统的安全稳定运行，首先必须树立在电力系统的合理结构布局上，这是系统计划设计和运行调度工作中必须器重的问题。在此基础上，系统保护的公道配置和正确整定，同时配合系统安全自动安装（如解列装置、自动减负荷、切水轮发电机组、快捷压汽轮发电机出力、自动重合闸、电气制动等），到达电力系统安全运行的目标。鉴于机、炉、电诸部分构成电力生产中不可宰割的整体，任一部门的故障均将影响电力生产的安全，特殊是大机组的不断增添和系统规模的敏捷扩展，使大电力系统与大机组的彼此影响和调和问题成为电能安全生产的重大课题。电力系统继电保护和安全自动装置的配置方案招考虑机、炉设备的蒙受能力，机、炉设备的设计制作也应充分考虑电力系统安全经济运行的实际需要。为了巨型发电机组的安全，不仅应有完善的继电保护装置，还应踊跃研究和推广故障猜测技术，以期实现防患于未燃，进一步提高大机组的安全可靠性。发展过程 继电保护是随着电力系统的发展而发展起来的。20世纪初随着电力系统的发展，继电器开始普遍应用于电力系统的保护，这时代是继电保护技术发展的开始。最早的继电保护装置是熔断器。从20世纪50年代到90年代末，在40余年的时间里，继电保护完成了发展的4个阶段，即从电磁式保护装置到晶体管式继电保护装置、到集成电路继电保护装置、再到微机继电保护装置。随着电子技术、盘算机技巧、通讯技术的飞速发展，人工智能技术如人工神经网络、遗传算法、进化范围、含混逻辑等接踵在继电保护范畴的研究运用，继电保护技术向计算机化、网络化、一体化、智能化方向发展,开关。 19世纪的最后25年里，作为最早的继电保护装置熔断器已开始应用。电力系统的发展，电网构造日趋庞杂，短路容量一直增大，到20世纪初期发生了作用于断路器的电磁型继电保护装置。固然在1928年电子器件已开端被应用于保护装置，但电子型静态继电器的大批推广和生产，只是在50年代晶体管和其他固态元器件迅速发展之后才得以实现。静态继电器有较高的敏锐度和动作速度、维护简略、寿命长、体积小、耗费功率小等长处，但较易受环境温度和外界干扰的影响。1965年出现了应用计算机的数字式继电保护。大规模集成电路技术的飞速发展,微处置机和微型计算机的广泛利用,极大地推进了数字式继电保护技术的开发，目前微机数字保护正处于一日千里的研究实验阶段，并已有少量装置正式运行。研究现状 随着电力系统容量日益增大，范围越来越广，仅设置系统各元件的继电保护装置，远不能预防发生全电力系统长期大面积停电的重大事故。为此必需从电力系统全局出发，研究故障元件被相应继电保护装置的动作切除后，系统将浮现何种工况，系统失去稳固时将出现何种特征，如何尽快恢复其正常运行等。系统保护的任务就是当大电力系统正常运行被损坏时，尽可能将其影响规模制约到最小，负荷停电时间减到最短。此外，机、炉、电任一部分的故障均影响电能的安全出产，特别是大机组和大电力系统的互相影响和和谐正成为电能安全生产的重大课题。因此，系统的继电保护和安全自动装置的配置计划应斟酌机、炉等设备的承变能力，机、炉设备的设计制造也应充足考虑电力系统安全经济运行的实际需要。为了巨型发电机组的安全，不仅应有完善的继电保护，还应研究、推广故障预测技术。继电器厂家国外著名品牌有ABB、GE、SWEL、SEL、西门子、欧姆龙、阿海珐、施耐德、菲尼克斯、魏德米勒等,海内着名品牌有宏发、汇港、松乐、申乐、利尔德、南瑞、南自、四方、许继、深科博业等。基本任务电力系统继电保护的基本任务是： (1) 自动、迅速、有选择性地将故障元件从电力系统中切除，使故障元件免于持续受到破坏，保障其他无端障部分迅速恢复正常运行。 (2) 反响电气元件的不正常运行状态，并根据运行保护的条件(如有无常常值班职员)而动作于信号，以便值班员及时处理，或由装置自动进行调剂，或将那些继承运行就会引起损坏或发展成为事故的电气设备予以切除。此时一般不要求保护迅速动作，而是根据对电力系统及其元件的伤害程度规定一定的延时，免得暂短地运行稳定造成不用要的动作和干扰而引起的误动。 (3) 继电保护装置还可以与电力系统中的其余自动化妆置配合，在条件许可时，采用预约措施，缩短事故停电时间，尽快恢复供电，从而提高电力系统运行的可靠性。参考书目王梅义、蒙定中等编：《高压电网继电保护运行技术》，电力产业出版社，北京，1981。 王维俭、侯炳蕴著：《大型机组继电保护实践基础》，电力工业出版社，北京，1983。 词条图册更多图册 扩大浏览： 1 3

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