繼電保護裝置的作用及保護動作的基本原理
繼電保護是對電力系統(tǒng)中發(fā)生的故障或異常情況進行檢測,從而發(fā)出報警信號,或直接將故障部分隔離、切除的一種重要措施。繼電保護裝置為了完成它的任務(wù),必須在技術(shù)上滿足選擇性、速動性、靈敏性和可靠性四個基本要求。對于作用于繼電器跳閘的繼電保護,應(yīng)同時滿足四個基本要求,而對于作用于信號以及只反映不正常的運行情況的繼電保護裝置,這四個基本要求中有些要求可以降低。
繼電保護裝置的基本原理:
繼電保護裝置必須具有正確區(qū)分被保護元件是處于正常運行狀態(tài)還是發(fā)生了故障,是保護區(qū)內(nèi)故障還是區(qū)外故障的功能。保護裝置要實現(xiàn)這一功能,需要根據(jù)電力系統(tǒng)發(fā)生故障前后電氣物理量變化的特征為基礎(chǔ)來構(gòu)成。
電力系統(tǒng)發(fā)生故障后,工頻電氣量變化的主要特征是:
(1)電流增大。短路時故障點與電源之間的電氣設(shè)備和輸電線路上的電流將由負(fù)荷電流增大至大大超過負(fù)荷電流。
(2)電壓降低。當(dāng)發(fā)生相間短路和接地短路故障時,系統(tǒng)各點的相間電壓或相電壓值下降,且越靠近短路點,電壓越低。
(3)電流與電壓之間的相位角改變。正常運行時電流與電壓間的相位角是負(fù)荷的功率因數(shù)角,一般約為20°,三相短路時,電流與電壓之間的相位角是由線路的阻抗角決定的,一般為60°~85°,而在保護反方向三相短路時,電流與電壓之間的相位角則是180°+(60°~85°)。
(4)測量阻抗發(fā)生變化。測量阻抗即測量點(保護安裝處)電壓與電流之比值。正常運行時,測量阻抗為負(fù)荷阻抗;金屬性短路時,測量阻抗轉(zhuǎn)變?yōu)榫€路阻抗,故障后測量阻抗顯著減小,而阻抗角增大。
不對稱短路時,出現(xiàn)相序分量,如兩相及單相接地短路時,出現(xiàn)負(fù)序電流和負(fù)序電壓分量;單相接地時,出現(xiàn)負(fù)序和零序電流和電壓分量。這些分量在正常運行時是不出現(xiàn)的。
利用短路故障時電氣量的變化,便可構(gòu)成各種原理的繼電保護。此外,除了上述反應(yīng)工頻電氣量的保護外,還有反應(yīng)非工頻電氣量的保護,如瓦斯保護等。
在電力系統(tǒng)中,如果一次系統(tǒng)沒有故障,而保護發(fā)生了誤動,那么將影響對用戶的可靠供電,若重負(fù)荷線路發(fā)生誤動跳閘,還有可能引起系統(tǒng)振蕩事故,破壞系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行;如果一次系統(tǒng)發(fā)生了短路故障,但保護拒動,將擴大事故范圍,甚至損壞電力設(shè)備。
為了使保護真正起到對電力系統(tǒng)的保護與控制作用,必須使保護整體處于良好的運行狀態(tài),使得各相關(guān)元件及設(shè)備特性優(yōu)良、回路接線正確、定值及動作特性正確。所以必須定期的采用繼電保護測試儀、繼電保護校驗儀等繼電保護試驗裝置加強對繼電保護的檢驗質(zhì)量。