本站原创【摘 要】现代电力系统是一个庞大而复杂的系统,随着经济与社会的发展,电力系统的规模越来越庞大,系统的容量和覆盖区域日趋增大,复杂性越来越高,大面积停电事故带来的损失也越来越大.人们在研究反事故措施时发现,电网的故障波及和事故扩大,往往是由于保护的不正确动作或电网调度员错误操作和延误处理引起的.
【关 键 词 】电力系统；继电保护；限过流保护
为降低保护拒动和误动的可能性,需要协调输电线路主保护和后备保护的整定参数.由于输电系统结构复杂,同时线路故障位置和故障参数多变,同时为提高系统的稳定性,对保护快速性要求越来越高,使得保护协调问题更加困难.另外,根据一次大电网会议的调查表明,由于保护装置的不正确动作引起的电力系统事故占全部事故的比例最高,在发生的大面积停电事故中,继电保护的不正确动作也是最主要的原因.因此,保证准确快速的切除故障,避免或减少保护的误动和拒动对系统的安全性是非常重要的.
电力系统继电保护整定计算结果关系到电力系统运行的安全性.继电保护装置是电力系统最重要的二次设备之一,其可靠动作对电力系统的安全稳定运行起着重要的作用,正确的保护定值是防止事故发生和扩大的基础,在电力生产运行工作和电力工程设计中, 继电保护整定计算是一项必不可少的内容.随着电力系统网络规模的不断扩大,继电保护整定值的计算与保护配合的工作量越来越高,所以,对电网保护间的协调整定研究也是非常必要的.
１．电力系统继电保护的作用
1.1电力系统故障和不正常运行状态及引起的后果
在电力系统中,由于自然条件(如雷击或鸟兽跨接电气设备)、设备制造上的缺陷、设计和安装的错误、检修质量不高或运行维护不当等诸方面因素,使电力系统中各组成部分(发电机、母线、输电线、电抗器、电容器、电动机等)发生短路故障或异常运行情况是不可能完全避免的.最常见的同时也是最危险的故障是各种形式的短路.其中以单相接地最为常见.此外,输电线路有时可能发生断线故障或几种故障同时发生的复合故障.发生故障可能的后果是:
(1)故障点通过很大的短路电流和所燃起的电弧,使故障设备烧坏.
(2)系统中设备,在通过短路电流时产生的热和电动力使设备缩短使用寿命.
(3)因电压降低,破坏用户工作的稳定性或影响产品质量.
(4)破坏系统并列运行的稳定性,产生振荡,甚至使整个系统瓦解.
最常见的不正常工作状态是过负荷.所谓过负荷就是电气设备的负荷电流超过了额定电流.此外,发电机有功功率不足所引起的频率降低,水轮发电机突然甩负荷所引起的过电压,系统发生振荡等属于不正常运行状态.由于过负荷,加速了设备绝缘材料的老化和损坏,甚至引起事故扩大造成严重故障.总之,不正常工作状态往往影响电能的质量、设备的寿命、用户生产产品的质量等.
1.2继电保护装置及任务
为防止电力系统中发生事故一般应采取如下对策:
(1)改进设计制造,加强维护检修,提高运行水平和工作质量.采取各项措施消除或减少发生故障的可能性.
(2)一旦发生故障,迅速而有选择地切除故障元件,保证无故障部分的正常运行.
继电保护装置,就是指反应电力系统中电气元件发生故障或不正常运行状态,并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置.它的基本任务是:
(1)发生故障时,有选择地将故障元件从电力系统中快速、自动地切除,使其损坏程度减至最轻,并保证最大限度地迅速恢复无故障部分的正常运行.
(2)反应电气元件的异常运行工况,根据运行维护的具体条件和设备的承受能力,发出警报信号、减负荷或延时跳闸.
(3)根据实际情况,尽快自动恢复停电部分的供电.
可见,继电保护实际上是一种电力系统的反事故自动装置,它在电力系统中的地位十分重要.继电保护装置的投资占电站和电网总投资的比重较小,在满足技术要求的前提下,一定要保证继电保护装置性能的完善,以免因保护装置性能不佳,出现拒动或误动所造成的巨大经济损失.
2.继电保护的构成、基本要求
2.1继电保护的构成
继电保护的种类虽然很多,但在一般情况下,继电保护装置包括测量部分、逻辑部分、执行部分,测量部分从保护对象输入有关信号,再与给定的整定值相比较,决定保护是否动作,根据测量部分各输出量的大小、性质、出现的顺序或它们的组合,使保护装置按一定的逻辑关系工作,最后确定保护应有的动作行为,由执行部分立即或延时发出警报信号或跳闸信号.
2.2继电保护的要求
电力系统继电保护装置为能保障电网的安全正常运行,就必须在技术上满足以下四个基本的要求:
(1)可靠性.即当故障发生在该保护装置的保护范围内时,不应拒绝动作,在任何其它该保护不应该动作的情况下,则不应误动作.
(2)选择性.即要继电保护在可能最小的范围内将故障部分自电网中断开,最大限度保证非故障部分继续供电.有时当遇到保护装置拒动或断路器失灵时,需要采用后备保护.
(3)速动性.指继电保护以可能最短的时限将故障或异常情况自电网中切除或消除,快速性不仅能减轻故障设备的损坏程度,加快非故障部分的恢复供电,更重要的是提高超高压电网系统运行的稳定性.
(4)灵敏性.即对保护范围内发生故障或不正常运行状态的反应能力.满足要求的保护装置是在规定的保护范围内故障时,无论短路点的位置以及短路类型如何,它都能敏锐感觉,正确反应.保护装置的灵敏性通常用灵敏系数衡量,灵敏系数越大,保护的灵敏度就越高,反之则越低.
四个基本要求之间,有的相辅相成,有的相互制约,需要针对不同的使用条件,分别地进行协调.
3.过流保护概述
电力系统中的短路是不可避免的.短路必然伴随着电流的增大,因而为了保护发电机等设备免受短路电流的破坏,首先出现了反应电流超过某一预定值的过电流保护.熔断器就是最早的、最简单的过电流保护.这种保护方式时至今日仍广泛应用于低压线路和用电设备.随着电力系统的发展,熔断器己不能满足选择性和快速型的要求,于是出现了过电流继电器.过电流继电器的发展经历了感应型过电流继电器、晶体管式过电流继电器、集成电路型过电流保护等几个阶段,直至今日的微机保护装置.
所有这些过流保护都可分为定时限过流保护和反时限过流保护.定时限过流保护的动作时间与短路电流的大小无关,按照其动作电流躲过负荷电力来整定,并以时限来保证动作选择性的一种保护.电网正常运行时它不应该动作,而发生短路时,则都反应电流的增大而动作,在保护启动后出口的动作时间是固定的动作时间,动作时间与输入量的大小无关,它的整定配合比较简单,而反时限过流保护其动作时间与输入量动作值的大小成反比,输入量越大,动作时间越快,输入量越小,动作时间越慢(输入量的大小必须满足动作条件),动作时间的快慢与系统或电气元件故障的严重程度成正比,这种保护具有某种自适应功能的特性.
随着国内微机保护的发展,更多的微机保护中都增加了反时限功能,从而反时限过流保护在发电厂、各种工矿企业、配电网等场合得到更广泛的应用.于是在保护装置选型、保护与保护之间的配合、保护与被保护设备之间的配合等方面,需要处理大量的过流保护整定配合.
【参考文献】
［１］余贻鑫,董存.美加“8.14大停电”过程中的电压崩溃[J].电力设备,2004,(03).