现代高压电网继电保护原理
发布时间:2016-09-20 13:32 来源:欧姆龙 阅读:
电力是能量的一种表现形式。由于电能具有转换容易、输送方便、控制灵活以及洁净、经济等优点,已经成为工业、农业、国防、交通等部门不可缺少的动力,成为改善和提高人
们物质文化生活的重要因素。
发电机、变压器、母线、输电线路以及用电设备注一定方式连接起来,构成电能的生产、输送、分配和使用,称之为电力系统。保证电力系统的安全运行,对国民经济有着至关
重要的意义。由于白然环境、制造质量、运行维护水平以及人为操作不当等方面的原因,电力系统中的各种电气设备在运行中不可能一直保持正常状态。因此,需要为电力系统和电力系统中的各电气设备建立一个安分保障体系。电力系统安全自动装置,如自动重合闸、备用电源和备用设备自动投人、自动低频减载、电气制动及自动解列等,负责电力系统的整体安全。继电保护负责电力系统中各电气设备的安全。
最严重和最常见的电气设备故障是各种短路故障,主要的短路形式有三相短路、两相短路、两相短路接地、单相接地短路。充分队识短路对电气设备和电力系统的危害,对继电保护工作是r—分必要的。当电气设备发生短路时可能产生以下后果:
1)短路电流流过故障点,引燃电弧,使故障设备烧毁。设备过热损坏。任何一台电气设备都有电阻月存在,即使具有良好导电特性的铜导线也不例外。当电流流过电阻R,将做功产生热量W=RI2t;(J)。短路电流很大,经过一段时间,电气设备将因为温度的升高而损坏或缩短使用寿命。
3)强大的短路电流流过故障和非故障的电气设备时,电动力可能使电气设备产生机械变形而损坏。根据电磁理论,通电导体的周围将产生磁场,磁场的大小与通电导体流过的电流成正比。当磁场中有另一通电导体存在时,两通电导体将产生相互作用力,作用力的大小与通电导体的电流大小成正比,与磁场强度成正比。可见,强大的短路电流将在绕组之间产生强大的机械力,使电气设备机械受损,扭曲变形。
4)造成电能质量严重恶化.影响电力用户的正常生产,损害用户的产品质量。电能质量包含电压质量、频率质量和波形质量三个方面。发生短路时,短路点周围地区的电网电压严重低于正常值,将引起电动机转速的下降或停止,引起用户动力设备功率不足不能正常工作,直接造成用户产品的损坏。
5)破坏电力系统的稳定性,引起发电机失步,甚至造成整个电力系统瓦解。由于电能不能储存,必须保持电能生产、输送、消费流程的平衡和连续件。电力系统发生短路,就打破了这种平衡。局部地区的电能过剩,另一局部地区的电能不足,电能过剩地区的发电机转子将加速.电能不足地区发电机转子减速,引起发电机失步,处理不当将造成整个电力系统购瓦解。
电力设备超t9l正常允许的工作范围.但没有发生故障的运行状态,称为不正常运行状态。
例如:①用电设备增加,使供电设备的负载超过额定值。
②系统的电能储备不足,系统的负荷量过大.造成系统频率低于正常值。
③无功分布不合理而造成的过电压,等等c由于供电设备和用It设备在设计时,都考虑了一定的安全系数,这些设备处于不正常运行状态时,木会马上造成设备的损坏。但是,如果电力设括长期工作在不正常行状态,设备长期处在危险的边界,随着时间的积累,将缩短设备的使用寿命,或者发展成故障状态直接损坏
设备。
为了保护电力系统巾的电力设备,继电保护的任务是:
1)当电力没备正常运行时,继电保护装置不动作。
2)当电力设备不正常运行时,保护该设备的继电保护装置发出告警信号员处理,使电力设备尽早恢复正常运行。继电保护装置快速给离故障设备最近的断路器发出跳闸指令,把故障设备从电力系统中切除出去,尽可能减小电力设备的受损,尽可能缩小停电范围,保证其余电力系统继续安全运行。
实现上述任务的措施和装量统称为继电保护。
继电保护技术是一个庞大的体系,它主要由电力系统故障分析、继电保护原理、继电保护验置的设计专制造、继电保护装置的配置与定值的整定计算、继电保护装置的运行维护与管理、继。h保护各种数据的统计与分析等构成。在继电保护这个庞大体系中,从电力系统电气量中获取故障信息并作出相应判断是最基础的工作。因此,电力系统故障分析和继电保护原理是继电保护的理论基础。
从继电保护的基本任务可知,继电保护就是要从电力系统的电气量中分辨出电力系统处
于下列状态中的那一种:①正常运行状态;②不正常运行状态;⑤故障状态。如果是不正常运行状态,需要进一步了解不正常运行的性质和程度如何。如果是故障状态,需要进一步判断出故障的种类、位等。获得的故障信息越多,越详细,越有利于继电保护作出正确的判断和处理。但是.获得信息量的增多和精细,也就需要消耗更多的时间。这就违反厂继电保护快速性的要求。因此,继电保护在信息的获取和动作时间两方面要达到某种折中,不可强调某方面而忽视另一方面。
继电保护的输出只有动作和不动作两种状态。例如,区内短路时,距离继电器动作:区外短路时,距离继电器不动作。正方向短路时,方向继电器动作;反方向短路时,方向继电器不动作c冈此.继电保护作出动作的信息特征与作出不动作的信息特征要有尽可能大的反差。例如,比较相位原理的距离继电器在区内、区外故障时,距离继电器极化量勺工作量之间的夹角最好有180度的变化。动作判据有大的反差,才可以提高分辨速度和缩短继电保护动作时间,并可以获得比较强的抗干扰能力。否则,理论上可以区分两种故障状态,但实践中,稍有干扰信号的侵入,两种状态的分界就模糊了,继电保护不能做出正确和及时的判断。因此,继电保护动作判据的反差特性是衡量继电保护动作判据优劣的重要指标。继电保护动作判据的反差特性足够好时,继电保护作出的判断才可靠,才有实用价值。