浅谈供配电设备的继电保护及故障判断

韩天礎

摘 要：在电气设备运行中，二次系统和继电保护对保障一次系统运行的安全稳定性起着重要的作用。尤其是在有事故发生时，通过自动装置和继电保护将发生故障或是出现异常的一次系统设备及时迅速予以切除，有效地控制事故的范围，对其他设备运行的稳定性予以保障。本文就继电保护及其故障判断方面进行相关的分析和论述。

关键词：供配电;继电;故障

电气设备常会因运行过程中所遇到的误操作、外力破坏、过负荷载、内部绝缘击穿等原因而出现异常或是故障情况。其中最常见的故障有相关电机类设备内部的线圈匝间短路、两相短路、三相短路和单相接地短路。当电气设备发生短路故障的时候，相关的备用电源能够通过自动装置和继电系统迅速及时地投入使用，持续完成供电的稳定性。

1 继电保护基本要求

故障发生时的状态和变化有：很大的短路电流在相关设备发生短路故障时产生;电气设备在电网电压下降时会因过热而烧坏;在电弧作用下，充油设备的绝缘油分解产生气体，还会出现喷油的现象，甚至出现明火;供电因导线烧断而被迫停止。电力系统稳定运行中，最为严重的是其运行被破坏，电网甚至被瓦解。

继电保护装备在电力系统发生故障时，对故障的切除应具有选择性，继续运行非故障部分，尽量缩小切除范围，使停电造成的影响最小化。我们可以通过对上下级保护的动作时限和电气量的动作值进行正确地整定，并进行相互的配合，如果只依靠设定为0.3-0.7s的上下保护动作时限级差来完成的话，会因为电源侧继电保护的动作时限因其需要经过多级电压的变换和传输，势必会时限较长，对故障设备切除的及时性和快速性造成不利的影响。所以需要对电气量的动作值进行合理的整定，继电保护的灵活性、选择性以及快速性有时需要利用各类型的不同保护来实现。

2 变压器保护

变压器作为电力系统的重要设备，对系统正常运行和供电的可靠性都有着重要的影响作用。通常使用的变压器有：电磁型电压继电器、电磁型时间继电器、电磁型电流继电器、GL系列感应型过电流继电器、电磁型信号继电器等。

继电保护对3-10kV的配电变压器主要采用电流速断保护和过电流保护。气体保护应装设在容量为800kVA和以上的变电站单台油浸变压器或400kVA和以上的车间内油浸变压器上;而对于并列运行变压器，单台容量在6300kVA和以上的，以及单台容量在10000kVA和以上的大容量变压器，应按照相关的规定和标准进行电流差动保护的配置，取替电流速断保护。通常采用复合电压闭锁类型的过电流保护方式对高电压、大容量的降压变电器进行继电保护，可有效地提高灵敏度。

通常设置电流速断保护和过电流保护，都是利用电气设备短路故障时产生的极强的短路电流这一特点。整定过电流保护的动作电流是根据需要避开的被保护设备的最大工作电流来確定的。过电流保护具有动作时限，可以有效地避免某些原因造成的瞬间电流波动而引起的频繁跳闸现象。采用阶梯原则进行动作时间上的整定，可以使上、下级各电气设备的继电保护动作具有选择性，也就是位于电源侧上一级的保护动作时间要长于下一级，所以也会一定程度上限制过电流保护动作的快速性。

3 电力线路及设备保护

过电流保护和电流速断保护可以针对6-10kV的电力线路，其继电保护方式比较简单。对过电流保护的动作时间根据电力线路的选择性要求进行整定。当相邻区段发生短路故障时，其本身的继电保护发生因故拒动的情况下，作为后备保护的过电流保护动作才开始跳闸，所以需要设定时间段差，一般为0.5-0.7s，1.0-1.2s为过电流保护的动作时间设定。

按照躲过电力线路末端三相最大短路电流进行电流速断保护的整定。所以，短路故障发生在线路末端附近，如短路电流达不到相应的动作值时，无法启动相应的电流速断保护。在电力线路中存在着电流速断无法保护的死区区域，如短路故障发生在此区域，则由过电流保护动作进行跳闸，其也是电流速断的后备保护。

过电流保护可以保护全电力线路，但缺乏迅速性，电流速断保护又不能保护全线，所以限时电流速断保护装置可以进行添加装设，其对高压电力线路的动作时间为0.5s。

4 继电保护与故障分析

按照短路故障的电流进行电流速断保护的起动电流的整定，所以当出现断路跳闸、电流速断保护动作时，即表示有严重的短路故障出现。

当出现这样的保护现象时，要根据具体的运行情况进行不同的处理。如针对电力电缆、电力变压器、室内电力线路和电力电容器的保护设备，当出现电流速断保护时，禁止合闸进行试送电。因为发生短路故障，它们所遭受的破坏与架空线路不同，其绝缘被击穿而且不会瞬间得以恢复，一旦进行送电，定然会导致更严重的击穿短路的发生，因事故的扩大而造成更重要的损失，甚至会引发电气的火灾。

5 结束语

本文通过对继电保护以及相应故障的判断进行了分析和论述，再次表明其在电气系统的稳定、安全运行中起到的重要作用，因此对故障的迅速及时地处理和切除，需要有效地将继电保护和自动装置予以相互配合，以实现继电保护的灵敏性、选择性、快速性和可靠性的功能和作用。

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