變配電系統繼電保護基本知識

變配電系統繼電保護是保障變配電系統安全平穩運行，對系統中的電氣設備和線路進行監測和保護的重要技術手段。繼電保護裝置是反應電力系統和設備故障或不正常運行方式，動作于斷路器跳閘或發出信號的一種自動裝置。

一、繼電保護裝置的主要作用

1、檢測故障

當電力系統發生短路、接地、過負荷等異常情況時，繼電保護裝置能夠迅速感知并判斷出故障類型和位置。

2、隔離故障

當電力系統發生故障時，繼電保護裝置能夠自動、迅速、有選擇性地切斷故障部分，將故障設備或線路從系統中隔離出來，以防止故障擴大，減少對其它正常設備和線路的影響。

3、保障系統穩定

繼電保護裝置有助于維持電力系統的電壓、頻率等參數在正常范圍內，保證系統的穩定性和可靠性。

二、繼電保護裝置的組成部分

繼電保護裝置通常由測量部分、邏輯部分和執行部分組成。

1、測量部分

測量部分負責檢測被保護設備的運行參數，如電流、電壓、功率等有關信號，并和已給的整定值進行比較，從而判斷保護是否應該啟動。

2、邏輯部分

邏輯部分根據測量部分各輸出量的大小、性質、出現的順序或它們的組合，進行分析判斷，確定是否存在故障以及故障的性質和范圍。

3、執行部分

執行部分根據邏輯部分傳送的信號，最后完成保護裝置所擔負的任務。如故障時動作于跳閘；不正常運行時發出信號；正常運行時不動作等。

三、對繼電保護裝置的基本要求

1、可靠性

可靠性是指在其保護范圍內發生故障時，應可靠地動作，不應該拒絕動作；而在正常運行或不屬于它應該動作的情況下，應可靠地不動作，不應該誤動作。

2、選擇性

選擇性是指當電力系統發生故障時，繼電保護動作僅將故障元件切除，使停電范圍盡可能小，保證非故障部分能繼續運行。若其保護或斷路器拒絕動作時，應由后備保護切除故障。

3、快速性

快速性是指保護裝置應盡可能快地切除故障。保護動作快，縮短故障切除時間，減少故障元件的損壞程度，提高電力系統運行的穩定性，避免故障進一步擴大。

故障切除時間=繼電保護動作時間+斷路器跳閘時間。保護最小動作時間=0.02~0.03秒。斷路器最小動作時間=0.05~0.06秒。

4、靈敏性

靈敏性是指對其保護范圍內發生的故障或不正常運行狀態的反應能力。靈敏性通常用靈敏系數K來衡量。過流保護加裝復合電壓閉鎖可以提高保護的靈敏性。

四、變配電系統繼電保護的分類

1、過電流保護

（1）定時限過電流保護

動作時間固定，與短路電流大小無關。

（2）反時限過電流保護

動作時間與短路電流大小成反比，短路電流越大，動作時間越短。

2、電流速斷保護

即無時限電流速斷保護，能快速切除故障，但保護范圍較小。

3、過電壓保護

用于防止設備因過電壓而損壞。

4、低電壓保護

保障設備在電壓過低時能及時脫離運行，避免設備受損。

5、差動保護

包括縱差動保護和橫差動保護，常用于變壓器、發電機等設備。

6、瓦斯保護

主要用于變壓器，通過檢測變壓器內部故障產生的氣體來動作。

7、零序電流保護

針對接地故障，檢測零序電流進行保護。

8、距離保護

根據測量的故障點到保護安裝處的距離（阻抗）來決定保護是否動作。

9、高頻保護

利用輸電線路載波通信方式傳遞保護動作信號。

10、自動重合閘

在線路發生故障跳閘后，自動重合斷路器，提高供電可靠性。

五、變配電系統繼電保護的原理

1、電流保護原理

（1）過電流保護

當線路中的電流超過設定的整定值時，保護裝置動作。其原理基于電流互感器檢測線路電流，與設定的電流閾值進行比較。

（2）電流速斷保護

用于快速切除短路故障，不考慮帶時限的過電流保護所具有的延時。其原理基于短路時電流瞬間增大的特點。

2、電壓保護原理

（1）低電壓保護

當母線電壓低于整定值時，保護裝置動作。常用于電動機等設備的保護，防止電壓過低導致設備損壞。

（2）過電壓保護

當電壓超過設定值時動作，保護設備免受過高電壓的損害。

3、距離保護原理

利用測量故障點到保護安裝處的距離（阻抗）來確定動作與否。通過測量電壓和電流計算出阻抗值，與設定的阻抗范圍比較。

4、差動保護原理

比較被保護設備兩端的電流大小和相位。正常運行時，流入和流出的電流相等，差動電流為零；當發生內部故障時，差動電流增大，保護動作。

5、方向保護原理

結合故障電流的方向來判斷是否動作。通過功率方向繼電器等元件檢測電流的方向。

6、零序保護原理

針對系統中的零序電流進行檢測和保護。在系統發生接地故障時，會產生零序電流，零序保護裝置根據其大小和方向動作。