繼電保護(hù)裝置的概念
當(dāng)電力系統(tǒng)中的電力元件(如發(fā)電機(jī)、線路等)或電力系統(tǒng)本身發(fā)生了故障危及電力系統(tǒng)安全運(yùn)行時(shí),能夠向運(yùn)行值班人員及時(shí)發(fā)出警告信號(hào),或者直接向所控制的斷路器發(fā)出跳閘命令以終止這些事件發(fā)展的一種自動(dòng)化措施和設(shè)備。實(shí)現(xiàn)這種自動(dòng)化措施的成套設(shè)備,一般通稱為繼電保護(hù)裝置。
繼電保護(hù)裝置基本原理
繼電保護(hù)主要是利用電力系統(tǒng)中元件發(fā)生短路或異常情況時(shí)的電氣量(電流、電壓、功率、頻率等)的變化構(gòu)成繼電保護(hù)動(dòng)作的原理,還有其他的物理量,如變壓器油箱內(nèi)故障時(shí)伴隨產(chǎn)生的大量瓦斯和油流速度的增大或油壓強(qiáng)度的增高。大多數(shù)情況下,不管反應(yīng)哪種物理量,繼電保護(hù)裝置都包括測(cè)量部分(和定值調(diào)整部分)、邏輯部分、執(zhí)行部分。
?、?、電力系統(tǒng)運(yùn)行中的參數(shù)(如電流、電壓、功率因數(shù)角)在正常運(yùn)行和故障情況時(shí)是有明顯區(qū)別的。繼電保護(hù)裝置就是利用這些參數(shù)的變化,在反映、檢測(cè)的基礎(chǔ)上來(lái)判斷電力系統(tǒng)故障的性質(zhì)和范圍,進(jìn)而作出相應(yīng)的反應(yīng)和處理(如發(fā)出警告信號(hào)或令斷路器跳閘等)。
?、凇⒗^電保護(hù)裝置的原理框圖分析:
A、取樣單元---它將被保護(hù)的電力系統(tǒng)運(yùn)行中的物理量(參數(shù))經(jīng)過(guò)電氣隔離并轉(zhuǎn)換為繼電保護(hù)裝置中比較鑒別單元可以接受的信號(hào),由一臺(tái)或幾臺(tái)傳感器如電流、電壓互感器組成。
B、比較鑒別單元---包括給定單元,由取樣單元來(lái)的信號(hào)與給定信號(hào)比較,以便下一級(jí)處理單元發(fā)出何種信號(hào)。(正常狀態(tài)、異常狀態(tài)或故障狀態(tài))比較鑒別單元可由4只電流繼電器組成,二只為速斷保護(hù),另二只為過(guò)電流保護(hù)。電流繼電器的整定值即為給定單元,電流繼電器的電流線圈則接收取樣單元(電流互感器)來(lái)的電流信號(hào),當(dāng)電流信號(hào)達(dá)到電流整定值時(shí),電流繼電器動(dòng)作,通過(guò)其接點(diǎn)向下一級(jí)處理單元發(fā)出使斷路器最終掉閘的信號(hào);若電流信號(hào)小于整定值,則電流繼電器不動(dòng)作,傳向下級(jí)單元的信號(hào)也不動(dòng)作。鑒別比較信號(hào)“速斷”、“過(guò)電流”的信息傳送到下一單元處理。
C、處理單元---接受比較鑒別單元來(lái)的信號(hào),按比較鑒別單元的要求進(jìn)行處理,根據(jù)比較環(huán)節(jié)輸出量的大小、性質(zhì)、組合方式出現(xiàn)的先后順序,來(lái)確定保護(hù)裝置是否應(yīng)該動(dòng)作;由時(shí)間繼電器、中間繼電器等構(gòu)成。電流保護(hù):速斷---中間繼電器動(dòng)作,過(guò)電流——時(shí)間繼電器動(dòng)作。(延時(shí)過(guò)程)
D、執(zhí)行單元---故障的處理通過(guò)執(zhí)行單元來(lái)實(shí)施。執(zhí)行單元一般分兩類:一類是聲、光信號(hào)繼電器;(如電笛、電鈴、閃光信號(hào)燈等)另一類為斷路器的操作機(jī)構(gòu)的分閘線圈,使斷路器分閘。
E、控制及操作電源---繼電保護(hù)裝置要求有自己獨(dú)立的交流或直流電源,而且電源功率也因所控制設(shè)備的多少而增減;交流電壓一般為220伏,功率1KVA以上。
繼電保護(hù)裝置的分類
繼電保護(hù)可按以下4種方式分類。
?、侔幢槐Wo(hù)對(duì)象分類,有輸電線保護(hù)和主設(shè)備保護(hù)(如發(fā)電機(jī)、變壓器、母線、電抗器、電容器等保護(hù))。
?、诎幢Wo(hù)功能分類,有短路故障保護(hù)和異常運(yùn)行保護(hù)。前者又可分為主保護(hù)、后備保護(hù)和輔助保護(hù);后者又可分為過(guò)負(fù)荷保護(hù)、失磁保護(hù)、失步保護(hù)、低頻保護(hù)、非全相運(yùn)行保護(hù)等。
?、郯幢Wo(hù)裝置進(jìn)行比較和運(yùn)算處理的信號(hào)量分類,有模擬式保護(hù)和數(shù)字式保護(hù)。一切機(jī)電型、整流型、晶體管型和集成電路型(運(yùn)算放大器)保護(hù)裝置,它們直接反映輸入信號(hào)的連續(xù)模擬量,均屬模擬式保護(hù);采用微處理機(jī)和微型計(jì)算機(jī)的保護(hù)裝置,它們反應(yīng)的是將模擬量經(jīng)采樣和模/數(shù)轉(zhuǎn)換后的離散數(shù)字量,這是數(shù)字式保護(hù)。
④按保護(hù)動(dòng)作原理分類,有過(guò)電流保護(hù)、低電壓保護(hù)、過(guò)電壓保護(hù)、功率方向保護(hù)、距離保護(hù)、差動(dòng)保護(hù)、高頻(載波)保護(hù)等。
繼電保護(hù)裝置的作用
?、俦O(jiān)視電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行,當(dāng)被保護(hù)的電力系統(tǒng)元件發(fā)生故障時(shí),應(yīng)該由該元件的繼電保護(hù)裝置迅速準(zhǔn)確地給脫離故障元件最近的斷路器發(fā)出跳閘命令,使故障元件及時(shí)從電力系統(tǒng)中斷開(kāi),以最大限度地減少對(duì)電力系統(tǒng)元件本身的損壞,降低對(duì)電力系統(tǒng)安全供電的影響。當(dāng)系統(tǒng)和設(shè)備發(fā)生的故障足以損壞設(shè)備或危及電網(wǎng)安全時(shí),繼電保護(hù)裝置能最大限度地減少對(duì)電力系統(tǒng)元件本身的損壞,降低對(duì)電力系統(tǒng)安全供電的影響。(如:?jiǎn)蜗嘟拥?、變壓器輕、重瓦斯信號(hào)、變壓器溫升過(guò)高等)。
?、诜磻?yīng)電氣設(shè)備的不正常工作情況,并根據(jù)不正常工作情況和設(shè)備運(yùn)行維護(hù)條件的不同發(fā)出信號(hào),提示值班員迅速采取措施,使之盡快恢復(fù)正常,或由裝置自動(dòng)地進(jìn)行調(diào)整,或?qū)⒛切├^續(xù)運(yùn)行會(huì)引起事故的電氣設(shè)備予以切除。反應(yīng)不正常工作情況的繼電保護(hù)裝置允許帶一定的延時(shí)動(dòng)作。
?、蹖?shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的自動(dòng)化和遠(yuǎn)程操作,以及工業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)控制。如:自動(dòng)重合閘、備用電源自動(dòng)投入、遙控、遙測(cè)等。
繼電保護(hù)裝置的技術(shù)指標(biāo)
◆交流電壓輸出 0~250V連續(xù)可調(diào),最大輸出容量600VA,過(guò)量程保護(hù)260V。
◆交流電流輸出 0~50A,0~100A連續(xù)可調(diào) 0~50A時(shí),開(kāi)路電壓10V?!?~100A時(shí),開(kāi)路電壓5V。過(guò)載保護(hù)動(dòng)作電流120A。
◆直流電壓輸出 0~250V連續(xù)可調(diào),最大電流2A,過(guò)量程保護(hù)260V,過(guò)載保護(hù)動(dòng)作電流2.1A±5%。
◆直流電流輸出 0~200mA 0~5A連續(xù)可調(diào) 0~200mA時(shí),開(kāi)路電壓48V,過(guò)載保護(hù)動(dòng)作電流230mA?!?~5A時(shí),開(kāi)路電壓24V,過(guò)載保護(hù)動(dòng)作電流5.2A?! 駱?biāo)準(zhǔn)12路電流電壓輸出,靈活組織 可12路(6路電壓、6路電流)同時(shí)輸出 可6路電流或6路電壓?jiǎn)为?dú)輸出。
繼電保護(hù)裝置的構(gòu)成
繼電保護(hù)裝置構(gòu)成有3個(gè):
1、測(cè)量比較元件
2、邏輯判斷元件
3、執(zhí)行輸出元件
參考如下示意圖各個(gè)構(gòu)成部分的作用:
繼電保護(hù)裝置基本要求
繼電保護(hù)裝置應(yīng)滿足可靠性、選擇性、靈敏性和速動(dòng)性的要求:這四“性”之間緊密聯(lián)系,既矛盾又統(tǒng)一。
選擇性:
---指首先由故障設(shè)備或線路本身的保護(hù)切除故障,當(dāng)故障設(shè)備或線路本身的保護(hù)或斷路器拒動(dòng)時(shí),才允許由相鄰設(shè)備保護(hù)、線路保護(hù)或斷路器失靈保護(hù)來(lái)切除故障。上、下級(jí)電網(wǎng)(包括同級(jí))繼電保護(hù)之間的整定,應(yīng)遵循逐級(jí)配合的原則,以保證電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)有選擇性地切除故障。切斷系統(tǒng)中的故障部分,而其它非故障部分仍然繼續(xù)供電。
速動(dòng)性:
---指保護(hù)裝置應(yīng)盡快切除短路故障,其目的是提高系統(tǒng)穩(wěn)定性,減輕故障設(shè)備和線路的損壞程度,縮小故障波及范圍,提高自動(dòng)重合閘和備用設(shè)備自動(dòng)投入的效果。
靈敏性:
---指在設(shè)備或線路的被保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生金屬性短路時(shí),保護(hù)裝置應(yīng)具有必要的靈敏系數(shù)(規(guī)程中有具體規(guī)定)。通過(guò)繼電保護(hù)的整定值來(lái)實(shí)現(xiàn)。整定值的校驗(yàn)一般一年進(jìn)行一次。
可靠性:
---指繼電保護(hù)裝置在保護(hù)范圍內(nèi)該動(dòng)作時(shí)應(yīng)可靠動(dòng)作,在正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí),不該動(dòng)作時(shí)應(yīng)可靠不動(dòng)作。任何電力設(shè)備(線路、母線、變壓器等)都不允許在無(wú)繼電保護(hù)的狀態(tài)下運(yùn)行,可靠性是對(duì)繼電保護(hù)裝置性能的最根本的要求。
說(shuō)明:繼電保護(hù)的整定、校驗(yàn)應(yīng)由上一級(jí)供電部門進(jìn)行。(收費(fèi))