电力系统运行中的参数(如电流、电压、功率因数角)在正常运行和故障情况时是有明显区别的。继电保护设施是利用这些参数的变化,在反映、检测的
它将被保护的电力系统运行中的物理量(参数)经过电气隔离并转换为继电保护设施中比较鉴别单元可接受的信号,由一台或几台传感器如电流、电压互感器组成。
包括给定单元,由取样单元来的信号与给定信号比较,以便下一级处理单元发出何种信号。(正常状态、异常状态或故障状态)比较鉴别单元可由4只电流继电器组成,二只为速断保护,另二只为过电流保护。电流继电器的整定值即为给定单元,电流继电器的电流线圈则接收取样单元(电流互感器)来的电流信号,当电流信号达到电流整定值时,电流继电器动作,通过其接点向下一级处理单元发出使断路器最终掉闸的信号;若电流信号小于整定值,则电流继电器不动作,传向下级单元的信号也不动作。鉴别比较信号“速断”、“过电流”的信息传送到下一单元处理。
接受比较鉴别单元来的信号,按比较鉴别单元的要求做处理,根据比较环节输出量的大小、性质、组合方式出现的先后顺序,来确定保护设施是否应该动作;由时间继电器、中间继电器等构成。电流保护:速断---中间继电器动作,过电流,时间继电器动作。
故障的处理通过执行单元来实施。执行单元一般分两类:一类是声、光信号继电器;(如电笛、电铃、闪光信号灯等)另一类为断路器的操作机构的分闸线圈,使断路器分闸。
继电保护设施要求有自己独立的交流或直流电源,而且电源功率也因所控制设备的多少而增减;交流电压一般为220伏、110V;见《GB50053-2013 20kV及以下变电所设计规范》。
对动作于跳闸的继电保护,在技术上一般应满足四个基础要求:选择性、速动性、灵敏性、可靠性。
指保护该动作时动作,不该动作时不动作,就是既不能误动也不能拒动,确保切除的是故障设备或线路。
指在设备或线路的被保护范围内发生金属性短路时,保护设施应具有必要的灵敏系数。保证有故障就切除。
指在规定的保护范围内,对故障情况的反应能力。满足灵敏性要求的保护设施应在区内故障时,不论短路点的位置与短路的类型如何,都能灵敏地正确地反应出来。
其中故障参数的最小、最大计算值是结合实际可能的最不利运行方式、故障类型和短路点来计算的。
在《继电保护和安全自动装置作业规程GB/T 14285-2016》中,对各类保护的灵敏系数Klm的要求都作了具体规定。
指首先由故障设备或线路本身的保护切除故障,当故障设备或线路本身的保护或断路器拒动时,才允许由相邻设备、线路的保护或断路器失灵保护切除故障。避免大面积停电。
选择性是指电力系统出现故障时,保护设施仅将故障元件切除,而使非故障元件仍能正常运行,以尽量缩小停电范围。
选择性就是故障点在区内就动作,区外不动作。当主保护未动作时,由近后备或远后备切除故障,使停电面积最小。因远后备保护比较完善(对保护设施DL、二次回路和直流电源等故障所引起的拒绝动作均起后备作用)且实现简单、经济,应优先采用。
指保护装置应能尽快地切除短路故障。其目的是提高系统稳定性,减轻故障设备和线路的破坏程度,缩小故障波及范围,提高自动重合闸和备用电源或备用设备自动投入的效果等。
快速切除故障。提高系统稳定性;减少用户在低电压下的动作时间;减少故障元件的破坏程度,避免故障进一步扩大。
一般的快速保护动作时间为0.06~0.12s,最快的可达0.01~0.04s。
一般的断路器的动作时间为0.06~0.15s,最快的可达0.02~0.06s。
继电保护基本任务是:当电力系统出现故障或异常工况时,在可能实现的最短时间和最小区域内,自动将故障设备从系统中切除,或发出信号由值班人员消除异常工况根源,以减轻或避免设备的损坏和对相邻地区供电的影响。
以上四个基础要求是设计、配置和维护继电保护的依据,又是分析评价继电保护的基础。这四个基础要求之间是相互联系的,但往往又存在着矛盾。因此,在实际在做的工作中,要根据电网的结构和用户的性质,辩证地进行统一。
如果要满足灵敏性,保护动作定值就不能定的太高。但是保护定植如果太低,保护可能就不可靠。例如过负荷时,在受到扰动时保护就动作了。
电流保护大体上分为三段式保护,其中三段有个配合的问题,靠保护定植的不同和时间的不同来配合。这样就需要靠时间躲避保护区域交叉的问题,例如一段保护时间200ms,二段一般取500ms,当一段失灵的时候要靠二段来动作,500ms的时间不足以满足速动性的要求。
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