继电保护的基本概念

　　1.1什么是继电保护装置

　　继电保护装置是一种由继电器和其它辅助元件构成的安全自动装置。它能反映电气元件的故障和不正常运行状态，并动作于断路器跳闸或发出信号。

　　(1)故障将故障元件切除(借助断路器);

　　(2)不正常状态——自动发出信号以便及时处理，可预防事故的发生和缩小事故影响范围，保证电能质量和供电可靠性。

　　1.2 继电保护的作用与组成

　　在电力系统中，继电保护装置的基本任务(作用)是:

　　(1)当电力系统中的电气设备发生短路故障时，能自动、迅速、有选择性地将故障元件从电力系统中切除，使故障元件免于继续遭到破坏，保证其它无故障部分迅速恢复正常运行。

　　(2)当电力系统中的电气设备出现不正常运行状态时，并根据运行维护的条件( 例如有无经常值班人员) ，动作于发出信号、减负荷或跳闸。此时一般不要求保护迅速动作，而是根据当时电力系统和元件的危害程度规定一定的延时，以免误动作。继电保护的组成一般由测量部分、逻辑部分和执行部分组成。就全局而论，在电力系统的安全问题上有两种必须避免的灾害性事故一种是重大电力设备损坏，另一种是电网的长期大面积停电。在这些方面，电力系统继电保护一直发挥着特殊重要作用。

　　继电保护装置主要都包括三个部分测量部分、逻辑部分、执行部分。

　　1.3 继电保护的基本原理

　　现以最简单的过电流保护装置为例，来说明继电保护的组成和基本工作原理。

　　在图1.1 所示的输电线路过电流保护装置的原理接线图中,电流继电器KA的线圈接于被保护线路电流互感器TA的二次回路，这就是保护的测量回路，它监视被保护线路的运行状态，测量线路中电流的大小。在正常运行情况下，线路中通过负荷电流时，电流继电器KA不动作;当被保护线路发生短路故障时，流入继电器KA线圈回路的电流大于继电器的动作电流时，电流继电器立即动作，其接点闭合，接通逻辑回路中时间继电器KT 的线圈回路，时间继电器起动并经延时后接点闭合，接通执行回路中的信号继电器KS和断路器QF跳闸线圈Y回路，使断路器QF跳闸，切除故障。

　　可见，这种继电保护装置的核心是电流继电器，它通过电流互感器受电，经常测量着线路电流值的变化，并与整定值进行比较，一旦超过整定值就动作，向断路器跳闸机构送出跳闸命令，发出继电保护动作信号。

　　1.4 继电保护装置的分类

　　继电保护装置一般可以按反应的物理量不同、被保护对象的不同、组成元件的不同以及作用的不同等方式来分类，例如

　　(1)根据保护装置反应物理量的不同可分为电流保护、电压保护、距离保护、差动保护和瓦斯保护等。

　　(2)根据被保护对象的不同可分为发电机保护、输电线保护、母线保护、变压器保护、电动机保护等。在电气化铁道牵引供电系统中，主要有110kV(或220 kV)输电线保护、牵引变压器保护、牵引网馈线保护及并联电容器补偿装置保护等。

　　(3)根据保护装置的组成元件不同可分为电磁型、半导体型、数字型及微机保护装置等。

　　(4)根据保护装置的作用不同可分为主保护、后备保护，以及为了改善保护装置的某种性能，而专门设置的辅助保护装置等。

　　当某一电气设备装设有多种保护装置时，其中起主要保护作用的保护装置称为主保护;作为主保护装置备用保护的保护装置称为后备保护。后备保护又分为近后备保护和远后备保护，近后备保护指同一电气设备上多种保护的相互备用，远后备保护则是指对相邻电气设备保护的备用。

　　1.5电力系统常见状态

　　电力系统在运行中，可能发生各种故障和不正常运行状态，最常见也是最危险的故障是发生各种形式的短路，如相间短路、接地短路等。

　　短路故障可能产生的后果

　　(1)流经故障点的很大的短路电流和所燃起的电弧，使故障元件损坏。

　　(2)短路电流流经非故障电气元件时，由于发热和电动力的作用，引起它们的损坏或缩短它们的使用寿命。

　　(3) 电力系统中部分地区的电压大大降低，破坏用户工作的稳定性或影响工厂产品质量。

　　(4)破坏电力系统并列运行的稳定性，引起系统振荡，甚至使整个系统瓦解。

　　电力系统中电气元件的正常工作遭到破坏，但没有发生故障，这种情况属于不正常运行状态

　　(1)例如，因负荷超过电气设备的额定值而引起的电流升高(一般又称过负荷)，就是一种最常见的不正常运行状态。由于过负荷，使元件载流部分和绝缘材料的温度不断升高，加速绝缘的老化和损坏，就可能发展成故障。

　　(2)系统中出现功率缺额而引起的频率降低

　　(3)发电机突然甩负荷而产生的过电压

　　(4)以及电力系统发生振荡

　　故障和不正常运行状态，都可能在电力系统中引起事故。

　　事故，就是指系统或其中一部分的正常工作遭到破坏，并造成对用户少送电或电能质量变坏到不能容许的地步，甚至造成人身伤亡和电气设备的损坏。

　　系统事故的发生，除了由于自然条件的因素(如遭受雷击等)以外，一般都是由于设备制造上的缺陷、设计和安装的错误、检修质量不高或运行维护不当而引起的。，只要充分发挥人的主观能动性，正确地掌握客观规律，加强对设备的维护和检修，就可以大大减少事故发生的几率。

　　1.6 对继电保护装置的基本要求

　　对继电保护装置的基本要求有四点即选择性、灵敏性、速动性和可靠性

　　(1) 选择性

　　当供电系统中发生故障时，继电保护装置应能有选择性地将故障部分切除。也就是它应该断开距离故障点最近的断路器，以保证系统中其它非故障部分能继续正常运行。系统中的继电保护装置能满足上述要求的，就称为有选择性;否则就称为没有选择性。

　　以图3—1为例，在各个断路器处都装有保护装置。当K—1点故障时，根据选择性的要求，应由断路器6处的保护装置动作，使断路器断开，则非故障部分可继续正常运行。若在K—1点故障时，继电保护装置使断路器5断开，则变电所Ⅲ将全部停止供电，这种情况称为无选择性的动作。同理，K—2点短路应由断路器5切除，K—3点短路应由断路器1、2切除。