智能變電站繼電保護(hù)裝置的分類與作用
智能變電站繼電保護(hù)裝置的分類與作用
1.繼電保護(hù)裝置的分類
1.1電流保護(hù)：（按照保護(hù)的整定原則，保護(hù)范圍及原理特點(diǎn)）
1.1.1過(guò)電流保護(hù)---是按照躲過(guò)被保護(hù)設(shè)備或線路中可能出現(xiàn)的zui大負(fù)荷電流來(lái)整定的。如大電機(jī)啟動(dòng)電流（短時(shí)）和穿越性短路電流之類的非故障性電流，以確保設(shè)備和線路的正常運(yùn)行。為使上、下級(jí)過(guò)電流保護(hù)能獲得選擇性，在時(shí)限上設(shè)有一個(gè)相應(yīng)的級(jí)差。
1.1.2電流速斷保護(hù)---是按照被保護(hù)設(shè)備或線路末端可能出現(xiàn)的zui大短路電流或變壓器二次側(cè)發(fā)生三相短路電流而整定的。速斷保護(hù)動(dòng)作，理論上電流速斷保護(hù)沒(méi)有時(shí)限。即以零秒及以下時(shí)限動(dòng)作來(lái)切斷斷路器的。
過(guò)電流保護(hù)和電流速斷保護(hù)常配合使用，以作為設(shè)備或線路的主保護(hù)和相鄰線路的備用保護(hù)。
繼電保護(hù)裝置 C、定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)---在正常運(yùn)行中，被保護(hù)線路上流過(guò)zui大負(fù)荷電流時(shí)，電流繼電器不應(yīng)動(dòng)作，而本級(jí)線路上發(fā)生故障時(shí)，電流繼電器應(yīng)可靠動(dòng)作；定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)由電流繼電器、時(shí)間繼電器和信號(hào)繼電器三元件組成（電流互感器二次側(cè)的電流繼電器測(cè)量電流大小→時(shí)間繼電器設(shè)定動(dòng)作時(shí)間→信號(hào)繼電器發(fā)出動(dòng)作信號(hào)）；定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間與短路電流的大小無(wú)關(guān)，動(dòng)作時(shí)間是恒定的。（人為設(shè)定）
1.1.3反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)---繼電保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間與短路電流的大小成反比，即短路電流越大，繼電保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間越短，短路電流越小，繼電保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間越長(zhǎng)。在10KV系統(tǒng)中常用感應(yīng)型過(guò)電流繼電器。（GL－型）
1.1.4無(wú)時(shí)限電流速斷---不能保護(hù)線路全長(zhǎng)，它只能保護(hù)線路的一部分，系統(tǒng)運(yùn)行方式的變化，將影響電流速斷的保護(hù)范圍，為了保證動(dòng)作的選擇性，其起動(dòng)電流必須按zui大運(yùn)行方式（即通過(guò)本線路的電流為zui大的運(yùn)行方式）來(lái)整定，但這樣對(duì)其它運(yùn)行方式的保護(hù)范圍就縮短了，規(guī)程要求zui小保護(hù)范圍不應(yīng)小于線路全長(zhǎng)的15%。另外，被保護(hù)線路的長(zhǎng)短也影響速斷保護(hù)的特性，當(dāng)線路較長(zhǎng)時(shí)，保護(hù)范圍就較大，而且受系統(tǒng)運(yùn)行方式的影響較小，反之，線路較短時(shí)，所受影響就較大，保護(hù)范圍甚至?xí)s短為零。
1.2電壓保護(hù)：（按照系統(tǒng)電壓發(fā)生異?；蚬收蠒r(shí)的變化而動(dòng)作的繼電保護(hù)）
1.2.1過(guò)電壓保護(hù)---防止電壓升高可能導(dǎo)致電氣設(shè)備損壞而裝設(shè)的。（雷擊、高電位侵入、事故過(guò)電壓、操作過(guò)電壓等）10KV開(kāi)閉所端頭、變壓器高壓側(cè)裝設(shè)避雷器主要用來(lái)保護(hù)開(kāi)關(guān)設(shè)備、變壓器；變壓器低壓側(cè)裝設(shè)避雷器是用來(lái)防止雷電波由低壓側(cè)侵入而擊穿變壓器絕緣而設(shè)的。
1.2.2欠電壓保護(hù)---防止電壓突然降低致使電氣設(shè)備的正常運(yùn)行受損而設(shè)的。
1.2.3零序電壓保護(hù)---為防止變壓器一相絕緣破壞造成單相接地故障的繼電保護(hù)。主要用于三相三線制中性點(diǎn)絕緣（不接地）的電力系統(tǒng)中。零序電流互感器的一次側(cè)為被保護(hù)線路（如電纜三根相線），鐵芯套在電纜上，二次繞組接至電流繼電器；電纜相線必須對(duì)地絕緣，電纜頭的接地線也必須穿過(guò)零序電流互感器；原理：正常運(yùn)行及相間短路時(shí)，一次側(cè)零序電流為零（相量和），二次側(cè)內(nèi)有很小的不平衡電流。當(dāng)線路發(fā)生單相接地時(shí)，接地零序電流反映到二次側(cè)，并流入電流繼電器，當(dāng)達(dá)到或超過(guò)整定值時(shí)，動(dòng)作并發(fā)出信號(hào)。（變壓器零序電流互感器串接於零線端子出線銅排）
1.3瓦斯保護(hù)：油浸式變壓器內(nèi)部發(fā)生故障時(shí)，短路電流所產(chǎn)生的電弧使變壓器油和其它絕緣物產(chǎn)生分解，并產(chǎn)生氣體（瓦斯），利用氣體壓力或沖力使氣體繼電器動(dòng)作。故障性質(zhì)可分為輕瓦斯和重瓦斯，當(dāng)故障嚴(yán)重時(shí)（重瓦斯）氣體繼電器觸點(diǎn)動(dòng)作，使斷路器跳閘并發(fā)出報(bào)警信號(hào)。輕瓦斯動(dòng)作信號(hào)一般只有信號(hào)報(bào)警而不發(fā)出跳閘動(dòng)作。
變壓器初次投入、長(zhǎng)途運(yùn)輸、加油、換油等原因，油中可能混入氣體，積聚在氣體繼電器的上部（玻璃窗口能看到油位下降，說(shuō)明有氣體），遇到此類情況可利用瓦斯繼電器頂部的放氣閥（螺絲擰開(kāi)）放氣，直至瓦斯繼電器內(nèi)充滿油。考慮安全，zui好在變壓器停電時(shí)進(jìn)行放氣。容量在800KVA及以上的變壓器應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(hù)。
1.4差動(dòng)保護(hù)：這是一種按照電力系統(tǒng)中，被保護(hù)設(shè)備發(fā)生短路故障，在保護(hù)中產(chǎn)生的差電流而動(dòng)作的一種保護(hù)裝置。常用做主變壓器、發(fā)電機(jī)和并聯(lián)電容器的保護(hù)裝置，按其裝置方式的不同可分為：
1.4.1橫聯(lián)差動(dòng)保護(hù)---常用作發(fā)電機(jī)的短路保護(hù)和并聯(lián)電容器的保護(hù)，一般設(shè)備的每相均為雙繞組或雙母線時(shí)，采用這種差動(dòng)保護(hù)。
1.4.2縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)---一般常用作主變壓器的保護(hù)，是專門保護(hù)變壓器內(nèi)部和外部故障的主保護(hù)。
1.5高頻保護(hù)：這是一種作為主系統(tǒng)、高壓長(zhǎng)線路的高可靠性的繼電保護(hù)裝置。我國(guó)已建成的多條500KV的超高壓輸電線路就要求使用這種可行性、選擇性、靈敏性和動(dòng)作迅速的保護(hù)裝置。高頻保護(hù)分為相差高頻保護(hù)；方向高頻保護(hù)。
相差高頻保護(hù)的基本原理是比較兩端電流的相位的保護(hù)。規(guī)定電流方向由母線流向線路為正，從線路流向母線為負(fù)。就是說(shuō)，當(dāng)線路內(nèi)部故障時(shí)，兩側(cè)電流同相位而外部故障時(shí)，兩側(cè)電流相位差180度。方向高頻保護(hù)的基本工作原理是，以比較被保護(hù)線路兩端的功率方向，來(lái)判別輸電線路的內(nèi)部或外部故障的一種保護(hù)裝置。
1.6距離保護(hù)：這種繼電保護(hù)也是主系統(tǒng)的高可靠性、高靈敏度的繼電保護(hù)，又稱為阻抗保護(hù)，這種保護(hù)是按照長(zhǎng)線路故障點(diǎn)不同的阻抗值而整定的。
1.7平衡保護(hù)：這是一種作為高壓并聯(lián)電容器的保護(hù)裝置。繼電保護(hù)有較高的靈敏度，對(duì)于采用雙星形接線的并聯(lián)電容器組，采用這種保護(hù)較為適宜。它是根據(jù)并聯(lián)電容器發(fā)生故障時(shí)產(chǎn)生的不平衡電流而動(dòng)作的一種保護(hù)裝置。
1.8負(fù)序及零序保護(hù)：這是作為三相電力系統(tǒng)中發(fā)生不對(duì)稱短路故障和接地故障時(shí)的主要保護(hù)裝置。
1.9方向保護(hù)：這是一種具有方向性的繼電保護(hù)。對(duì)于環(huán)形電網(wǎng)或雙回線供電的系統(tǒng)，某部分線路發(fā)生故障時(shí)，而故障電流的方向符合繼電保護(hù)整定的電流方向，則保護(hù)裝置可靠地動(dòng)作，切除故障點(diǎn)。
2.繼電保護(hù)裝置的作用
2.1監(jiān)視電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行，當(dāng)被保護(hù)的電力系統(tǒng)元件發(fā)生故障時(shí)，應(yīng)該由該元件的繼電保護(hù)裝置迅速準(zhǔn)確地給脫離故障元件zui近的斷路器發(fā)出跳閘命令，使故障元件及時(shí)從電力系統(tǒng)中斷開(kāi)，以zui大限度地減少對(duì)電力系統(tǒng)元件本身的損壞，降低對(duì)電力系統(tǒng)安全供電的影響。當(dāng)系統(tǒng)和設(shè)備發(fā)生的故障足以損壞設(shè)備或危及電網(wǎng)安全時(shí)，繼電保護(hù)裝置能zui大限度地減少對(duì)電力系統(tǒng)元件本身的損壞，降低對(duì)電力系統(tǒng)安全供電的影響。（如：?jiǎn)蜗嘟拥亍⒆儔浩鬏p、重瓦斯信號(hào)、變壓器溫升過(guò)高等）。
2.2反應(yīng)電氣設(shè)備的不正常工作情況，并根據(jù)不正常工作情況和設(shè)備運(yùn)行維護(hù)條件的不同發(fā)出信號(hào)，提示值班員迅速采取措施，使之盡快恢復(fù)正常，或由裝置自動(dòng)地進(jìn)行調(diào)整，或?qū)⒛切├^續(xù)運(yùn)行會(huì)引起事故的電氣設(shè)備予以切除。反應(yīng)不正常工作情況的繼電保護(hù)裝置允許帶一定的延時(shí)動(dòng)作。
2.3實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的自動(dòng)化和遠(yuǎn)程操作，以及工業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)控制。如：自動(dòng)重合閘、備用電源自動(dòng)投入、遙控、遙測(cè)等。
1.繼電保護(hù)裝置的分類
1.1電流保護(hù)：（按照保護(hù)的整定原則，保護(hù)范圍及原理特點(diǎn)）
1.1.1過(guò)電流保護(hù)---是按照躲過(guò)被保護(hù)設(shè)備或線路中可能出現(xiàn)的zui大負(fù)荷電流來(lái)整定的。如大電機(jī)啟動(dòng)電流（短時(shí)）和穿越性短路電流之類的非故障性電流，以確保設(shè)備和線路的正常運(yùn)行。為使上、下級(jí)過(guò)電流保護(hù)能獲得選擇性，在時(shí)限上設(shè)有一個(gè)相應(yīng)的級(jí)差。
1.1.2電流速斷保護(hù)---是按照被保護(hù)設(shè)備或線路末端可能出現(xiàn)的zui大短路電流或變壓器二次側(cè)發(fā)生三相短路電流而整定的。速斷保護(hù)動(dòng)作，理論上電流速斷保護(hù)沒(méi)有時(shí)限。即以零秒及以下時(shí)限動(dòng)作來(lái)切斷斷路器的。
過(guò)電流保護(hù)和電流速斷保護(hù)常配合使用，以作為設(shè)備或線路的主保護(hù)和相鄰線路的備用保護(hù)。
繼電保護(hù)裝置 C、定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)---在正常運(yùn)行中，被保護(hù)線路上流過(guò)zui大負(fù)荷電流時(shí)，電流繼電器不應(yīng)動(dòng)作，而本級(jí)線路上發(fā)生故障時(shí)，電流繼電器應(yīng)可靠動(dòng)作；定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)由電流繼電器、時(shí)間繼電器和信號(hào)繼電器三元件組成（電流互感器二次側(cè)的電流繼電器測(cè)量電流大小→時(shí)間繼電器設(shè)定動(dòng)作時(shí)間→信號(hào)繼電器發(fā)出動(dòng)作信號(hào)）；定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間與短路電流的大小無(wú)關(guān)，動(dòng)作時(shí)間是恒定的。（人為設(shè)定）
1.1.3反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)---繼電保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間與短路電流的大小成反比，即短路電流越大，繼電保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間越短，短路電流越小，繼電保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間越長(zhǎng)。在10KV系統(tǒng)中常用感應(yīng)型過(guò)電流繼電器。（GL－型）
1.1.4無(wú)時(shí)限電流速斷---不能保護(hù)線路全長(zhǎng)，它只能保護(hù)線路的一部分，系統(tǒng)運(yùn)行方式的變化，將影響電流速斷的保護(hù)范圍，為了保證動(dòng)作的選擇性，其起動(dòng)電流必須按zui大運(yùn)行方式（即通過(guò)本線路的電流為zui大的運(yùn)行方式）來(lái)整定，但這樣對(duì)其它運(yùn)行方式的保護(hù)范圍就縮短了，規(guī)程要求zui小保護(hù)范圍不應(yīng)小于線路全長(zhǎng)的15%。另外，被保護(hù)線路的長(zhǎng)短也影響速斷保護(hù)的特性，當(dāng)線路較長(zhǎng)時(shí)，保護(hù)范圍就較大，而且受系統(tǒng)運(yùn)行方式的影響較小，反之，線路較短時(shí)，所受影響就較大，保護(hù)范圍甚至?xí)s短為零。
1.2電壓保護(hù)：（按照系統(tǒng)電壓發(fā)生異?；蚬收蠒r(shí)的變化而動(dòng)作的繼電保護(hù)）
1.2.1過(guò)電壓保護(hù)---防止電壓升高可能導(dǎo)致電氣設(shè)備損壞而裝設(shè)的。（雷擊、高電位侵入、事故過(guò)電壓、操作過(guò)電壓等）10KV開(kāi)閉所端頭、變壓器高壓側(cè)裝設(shè)避雷器主要用來(lái)保護(hù)開(kāi)關(guān)設(shè)備、變壓器；變壓器低壓側(cè)裝設(shè)避雷器是用來(lái)防止雷電波由低壓側(cè)侵入而擊穿變壓器絕緣而設(shè)的。
1.2.2欠電壓保護(hù)---防止電壓突然降低致使電氣設(shè)備的正常運(yùn)行受損而設(shè)的。
1.2.3零序電壓保護(hù)---為防止變壓器一相絕緣破壞造成單相接地故障的繼電保護(hù)。主要用于三相三線制中性點(diǎn)絕緣（不接地）的電力系統(tǒng)中。零序電流互感器的一次側(cè)為被保護(hù)線路（如電纜三根相線），鐵芯套在電纜上，二次繞組接至電流繼電器；電纜相線必須對(duì)地絕緣，電纜頭的接地線也必須穿過(guò)零序電流互感器；原理：正常運(yùn)行及相間短路時(shí)，一次側(cè)零序電流為零（相量和），二次側(cè)內(nèi)有很小的不平衡電流。當(dāng)線路發(fā)生單相接地時(shí)，接地零序電流反映到二次側(cè)，并流入電流繼電器，當(dāng)達(dá)到或超過(guò)整定值時(shí)，動(dòng)作并發(fā)出信號(hào)。（變壓器零序電流互感器串接於零線端子出線銅排）
1.3瓦斯保護(hù)：油浸式變壓器內(nèi)部發(fā)生故障時(shí)，短路電流所產(chǎn)生的電弧使變壓器油和其它絕緣物產(chǎn)生分解，并產(chǎn)生氣體（瓦斯），利用氣體壓力或沖力使氣體繼電器動(dòng)作。故障性質(zhì)可分為輕瓦斯和重瓦斯，當(dāng)故障嚴(yán)重時(shí)（重瓦斯）氣體繼電器觸點(diǎn)動(dòng)作，使斷路器跳閘并發(fā)出報(bào)警信號(hào)。輕瓦斯動(dòng)作信號(hào)一般只有信號(hào)報(bào)警而不發(fā)出跳閘動(dòng)作。
變壓器初次投入、長(zhǎng)途運(yùn)輸、加油、換油等原因，油中可能混入氣體，積聚在氣體繼電器的上部（玻璃窗口能看到油位下降，說(shuō)明有氣體），遇到此類情況可利用瓦斯繼電器頂部的放氣閥（螺絲擰開(kāi)）放氣，直至瓦斯繼電器內(nèi)充滿油。考慮安全，zui好在變壓器停電時(shí)進(jìn)行放氣。容量在800KVA及以上的變壓器應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(hù)。
1.4差動(dòng)保護(hù)：這是一種按照電力系統(tǒng)中，被保護(hù)設(shè)備發(fā)生短路故障，在保護(hù)中產(chǎn)生的差電流而動(dòng)作的一種保護(hù)裝置。常用做主變壓器、發(fā)電機(jī)和并聯(lián)電容器的保護(hù)裝置，按其裝置方式的不同可分為：
1.4.1橫聯(lián)差動(dòng)保護(hù)---常用作發(fā)電機(jī)的短路保護(hù)和并聯(lián)電容器的保護(hù)，一般設(shè)備的每相均為雙繞組或雙母線時(shí)，采用這種差動(dòng)保護(hù)。
1.4.2縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)---一般常用作主變壓器的保護(hù)，是專門保護(hù)變壓器內(nèi)部和外部故障的主保護(hù)。
1.5高頻保護(hù)：這是一種作為主系統(tǒng)、高壓長(zhǎng)線路的高可靠性的繼電保護(hù)裝置。我國(guó)已建成的多條500KV的超高壓輸電線路就要求使用這種可行性、選擇性、靈敏性和動(dòng)作迅速的保護(hù)裝置。高頻保護(hù)分為相差高頻保護(hù)；方向高頻保護(hù)。
相差高頻保護(hù)的基本原理是比較兩端電流的相位的保護(hù)。規(guī)定電流方向由母線流向線路為正，從線路流向母線為負(fù)。就是說(shuō)，當(dāng)線路內(nèi)部故障時(shí)，兩側(cè)電流同相位而外部故障時(shí)，兩側(cè)電流相位差180度。方向高頻保護(hù)的基本工作原理是，以比較被保護(hù)線路兩端的功率方向，來(lái)判別輸電線路的內(nèi)部或外部故障的一種保護(hù)裝置。
1.6距離保護(hù)：這種繼電保護(hù)也是主系統(tǒng)的高可靠性、高靈敏度的繼電保護(hù)，又稱為阻抗保護(hù)，這種保護(hù)是按照長(zhǎng)線路故障點(diǎn)不同的阻抗值而整定的。
1.7平衡保護(hù)：這是一種作為高壓并聯(lián)電容器的保護(hù)裝置。繼電保護(hù)有較高的靈敏度，對(duì)于采用雙星形接線的并聯(lián)電容器組，采用這種保護(hù)較為適宜。它是根據(jù)并聯(lián)電容器發(fā)生故障時(shí)產(chǎn)生的不平衡電流而動(dòng)作的一種保護(hù)裝置。
1.8負(fù)序及零序保護(hù)：這是作為三相電力系統(tǒng)中發(fā)生不對(duì)稱短路故障和接地故障時(shí)的主要保護(hù)裝置。
1.9方向保護(hù)：這是一種具有方向性的繼電保護(hù)。對(duì)于環(huán)形電網(wǎng)或雙回線供電的系統(tǒng)，某部分線路發(fā)生故障時(shí)，而故障電流的方向符合繼電保護(hù)整定的電流方向，則保護(hù)裝置可靠地動(dòng)作，切除故障點(diǎn)。
2.繼電保護(hù)裝置的作用
2.1監(jiān)視電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行，當(dāng)被保護(hù)的電力系統(tǒng)元件發(fā)生故障時(shí)，應(yīng)該由該元件的繼電保護(hù)裝置迅速準(zhǔn)確地給脫離故障元件zui近的斷路器發(fā)出跳閘命令，使故障元件及時(shí)從電力系統(tǒng)中斷開(kāi)，以zui大限度地減少對(duì)電力系統(tǒng)元件本身的損壞，降低對(duì)電力系統(tǒng)安全供電的影響。當(dāng)系統(tǒng)和設(shè)備發(fā)生的故障足以損壞設(shè)備或危及電網(wǎng)安全時(shí)，繼電保護(hù)裝置能zui大限度地減少對(duì)電力系統(tǒng)元件本身的損壞，降低對(duì)電力系統(tǒng)安全供電的影響。（如：?jiǎn)蜗嘟拥亍⒆儔浩鬏p、重瓦斯信號(hào)、變壓器溫升過(guò)高等）。
2.2反應(yīng)電氣設(shè)備的不正常工作情況，并根據(jù)不正常工作情況和設(shè)備運(yùn)行維護(hù)條件的不同發(fā)出信號(hào)，提示值班員迅速采取措施，使之盡快恢復(fù)正常，或由裝置自動(dòng)地進(jìn)行調(diào)整，或?qū)⒛切├^續(xù)運(yùn)行會(huì)引起事故的電氣設(shè)備予以切除。反應(yīng)不正常工作情況的繼電保護(hù)裝置允許帶一定的延時(shí)動(dòng)作。
2.3實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的自動(dòng)化和遠(yuǎn)程操作，以及工業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)控制。如：自動(dòng)重合閘、備用電源自動(dòng)投入、遙控、遙測(cè)等。
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