电力系统继电保护自动装置规划的研究

王显维

摘要： 电力系统运行要求安全可靠，但它会发生各种故障和不正常运行状态。各种形式的短路是最常见、危害较大的故障，设计电力系统继电保护的自动装置是必要的，保障电力系统的生产的发展和完善，为社会生活和生产提供基础的电力的保障。

Abstract： Power system operation is safe and reliable， that fault and abnormal operating conditions. The most fault is of great harm and all forms of short-circuit. So it's necessary to design on Automatic plant of power system relay protection to improve power system that development of production. It could to provide a basis application for the socials life and production.

关键词： 继电保护；自动装置；电力系统

Key words： relay protection；automatic plant；power system

中图分类号：TM77 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）22-0034-02

0 引言

电力系统是由许多的元件组成的，其结构不尽相同，运行情况也较为复杂，覆盖地域辽阔。其受自然条件、设备及其他人为因素的影响，它会发生各种故障和不正常运行状态。最常见、危害较大的故障是各种形式的短路，这种情况是难以避免的，但是可以防止的。电力系统继电保护自动装置就是安装在每一个电气设备上，它可以用来反映发生的故障和不正常运行情况，从而做出与断路器跳闸或发出信号相应的有效的防止事故的自动装置。

1 继电保护自动装置的基本要求

故障和不正常运行情况是难以避免的，但要是为了完成继电保护的基本任务，要在系统发生故障时，电力系统的保护装置必须能有选择性、快速地、灵敏地和可靠地将故障设备进行及时处理，用以保证非故障部分能够继续正常地进行。因此，电力系统的继电保护自动装置必须满足选择性、快速性灵敏性和可靠性的“四性”基本要求。除此以外，经济性也是应该考虑的因素。但是一般而言，继电保护自动装置的投资只占被保护设备投资的一小部分，如果过分强调保护装置经济性而使上述主要性能受到影响，造成供电可靠性降低，则从总经济性来说是降低了，所以，不能把经济性作为对继电保护自动装置的主要要求。

2 继电保护自动装置的规划设计

现代电力技术不断发展，要求发电厂装设各种自动装置，主要作用有：①保证电力系统可靠运行。消除运行人员在执行某项操作时可能发生的不准确或错误的动作。②减轻运行人员的劳动强度或代替人的活动，提高劳动生产率。③保证电气设备的安全可靠运行。使运行人员及时准确地判断运行中的异常情况并及时进行处理。

电厂运行经常出现的故障和不正常运行方式很多，装设继电保护的目的就是当这些情况发生时能够及时发出信号或有选择地、快速地、灵敏地、可靠地断开故障部分，缩小故障范围，保证非故障部分正常运行。

2.1 发电机 发电机由于结构复杂，在运行中可能发生故障和异常运行状态，这样会对发电机造成危害。同步发电机可能发生的故障及异常运行情况有定子相间短路、定子绕组接地、绕组匝间短路、过电压、外部相间短路、转子一点接地、二点接地等多种情况。针对这些可能发生的故障及异常情况应做下列保护：

2.1.1 纵联差动保护 发电机纵联差动保护的基本原理是比较发电机两侧电流大小和相位，它是反映发电机及其引出线的相间短路故障。它是发电机定子绕组及引出线相间短路的主保护。

2.1.2 定子接地保护 按规定定子接地电容电流大于5A动作跳闸。

2.1.3 定子绕组匝间短路保护 当发电机及定子绕组发生匝间短路时，三项绕组的对称性遭到破坏，机端三项对发电机中性点出现零序电压3U0，利用它可以构成零序电压匝间短路保护，定子绕组为星形连接，每相有两个并联分支且中性点有分支引出端子，可以装设单继电器式横差保护。

2.1.4 定子接地保护 与母线联络的发电机，当发电机单机接地故障大于故障允许值时（3A）应装设有选择性的接地保护装置（保护区不小于90%的定子接地保护）。

2.1.5 失磁保护 防止运行中因故障失磁开关、跳闸造成发电机励磁运行。

2.1.6 相间短路的后备保护 带两个时限的电流保护，较短时间动作于母联断路器或母联分段断路器，跳闸以缩小故障的用项范围，以较长时限动作于停机。动作电流为（1.3-1.4）倍的额定电流。

2.1.7 发电机励磁回路，一点接地，两点接地保护 发生一点接地故障时不会对发电机运行没有直接影响，但一点接地以后，历磁回路对地电压升高，在某种情况下会诱发第二点接地，而两点接地故障会严重损坏发电机。因此有关规程要求发电机必须计算机安装励磁回路一点接地故障保护，保护作用于信号，一边通知值班人员采取措施。当转子绕组发生两点接地故障会烧伤转子，因为两点接地这种故障的产生的后果是非常严重的，必须装备有效的励磁两点接地保护装置，应该立即跳闸。

2.1.8 定子绕组过负荷保护 定子绕组不直接冷却的发电机装定时过负荷保护。

2.2 变压器保护

2.2.1 瓦斯保护 它是反映油箱内的故障，当油箱内部故障时，产生轻微瓦斯，或油箱油面下降时应瞬时动作于信号。当产生大量瓦斯时，应动作于断开变压器各侧的断路器。

2.2.2 纵联差动保护 纵联差动保护是变压器的主要保护之一，反映变压器引出线套管的内部故障。endprint

2.2.3 相间短路后备保护 对63MVA以下的升高变压器采用复合电压起动过电流保护或阻抗保护。对63MVA以上的升高变压器采用负序电流和单相或低压启动的过电流保护。根据变压器的形式及接线方式的不同，相间短路保护配置如下：①对双绕组的应装于主电源侧，根据主接线保护，可带一段式或二段式时限电流保护。带两段时限时，以较短时限跳母联式分段式断路器，尽可能缩小故障范围，以较长时限断变压器各侧断路器。②对三绕组变压器直接转于电源和主负荷侧，主电源的保护应带两段时限，较小时限断开未装保护侧的断路器，当不能满足灵敏度要求时，可去各侧均装设保护。变压器两侧或三侧有电源时，应加装方向元件。

2.2.4 单相接地保护 ①零序电流保护适用于110kV以上中性点直接接地电力网中性直接接地的变压器，用以反映外部接地短路引起过电流两段组成；②对三绕组变压器，应考虑装设零序功率方向元件以满足选择性的要求；③零序电压保护适用110kV以上中性直接接地电力网内的低压侧有电源，高压侧可能接地不接地的运行的变压器。

2.3 出线保护 ①220kV出线。由于220kV出线是和系统相联系，因此，相差高频为主保护（保护线路全长）相间故障的后备保护。②110kV出线。由三段式距离保护为主保护，三段式电流保护做相间故障的后备保护。三段式零序方向保护做接地保护后备保护。③机压出线。机压出线共14目装有电流三段保护，对于电缆线应装设过负荷保护（过电流）一般动作于信号时，可能动作跳闸。

2.4 母线保护 母线上通常都接较重要的元件，如母线保护误操作。将使主接线元件都停止运行，从而造成大面积停电事故，因此对母线保护应特别强调可靠性，为了防止误操作，应增加简单可靠的闭锁装置。另外高压母线保护如动作迟缓常常导致电力系统破坏，因此，无延时性。

110kV母线用固定连线母线差动保护装置机压母线采用外固定连接母线差动保护。

自动装置：110kV出线装自动重合闸，220kV自动周期自动重合闸。发电机自动调节励磁装置，自动同期装置，电动同期装置。

3 结论

通过分析继电保护自动装置的基本要求，研究继电保护自动装置中的发电机、变压器、出线和母线等部分的保护，用来防止电力系统中的故障和不正常运行情况的发生，从而保证正常的社会生产和生活。

参考文献：

[1]张有东.电流速断保护的灵敏性校验方法[J].黑龙江科技学院学报，2002.

[2]谭凌云.电力系统固态短路限流技术的研究[D].浙江大学，2000.

[3]冯海强.分布式电源接入对配电网的影响[J].价值工程， 2013，（30）.endprint