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輸配電系統(tǒng)安全管理研究
導(dǎo)讀：電力系統(tǒng)的規(guī)模日益擴(kuò)大。電力系統(tǒng)繼電保護(hù)整定計算結(jié)果關(guān)系到電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性。所有這些過流保護(hù)都可分為定時限過流保護(hù)和反時限過流保護(hù)。
關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)，繼電保護(hù)，限過流保護(hù)
我國電網(wǎng)結(jié)構(gòu)較薄弱，規(guī)模也較小，卻能維持當(dāng)前如此大負(fù)荷下的穩(wěn)定運(yùn)行，這與我國目前“統(tǒng)一調(diào)度、分級管理”的調(diào)度管理體制密切相關(guān)，采用二次設(shè)備和管理上的優(yōu)勢來補(bǔ)足一次設(shè)備的薄弱，對確保電網(wǎng)安全起到了非常重要的作用。但近年來隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對電力的需求日益增長，電力系統(tǒng)的規(guī)模日益擴(kuò)大，每年、每天電網(wǎng)高負(fù)荷運(yùn)行的時間越來越長，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更加龐大更加復(fù)雜化，對系統(tǒng)運(yùn)行安全性和可靠性的要求也在不斷提高。電力系統(tǒng)繼電保護(hù)整定計算結(jié)果關(guān)系到電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性。繼電保護(hù)裝置是電力系統(tǒng)最重要的二次設(shè)備之一，其可靠動作對電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行起著重要的作用，正確的保護(hù)定值是防止事故發(fā)生和擴(kuò)大的基礎(chǔ)，在電力生產(chǎn)運(yùn)行工作和電力工程設(shè)計中， 繼電保護(hù)整定計算是一項必不可少的內(nèi)容。隨著電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，繼電保護(hù)整定值的計算與保護(hù)配合的工作量越來越高，所以，對電網(wǎng)保護(hù)間的協(xié)調(diào)整定研究也是非常必要的。
一、電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的作用
(一)電力系統(tǒng)故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)及引起的后果
在電力系統(tǒng)中，由于自然條件(如雷擊或鳥獸跨接電氣設(shè)備)、設(shè)備制造上的缺陷、設(shè)計和安裝的錯誤、檢修質(zhì)量不高或運(yùn)行維護(hù)不當(dāng)?shù)戎T方面因素，使電力系統(tǒng)中各組成部分(發(fā)電機(jī)、母線、輸電線、電抗器、電容器、電動機(jī)等)發(fā)生短路故障或異常運(yùn)行情況是不可能完全避免的。最常見的同時也是最危險的故障是各種形式的短路。其中以單相接地最為常見。此外，輸電線路有時可能發(fā)生斷線故障或幾種故障同時發(fā)生的復(fù)合故障。發(fā)生故障可能的后果是:
1、故障點通過很大的短路電流和所燃起的電弧，使故障設(shè)備燒壞。
2、系統(tǒng)中設(shè)備，在通過短路電流時產(chǎn)生的熱和電動力使設(shè)備縮短使用壽命。
3、因電壓降低，破壞用戶工作的穩(wěn)定性或影響產(chǎn)品質(zhì)量。
4、破壞系統(tǒng)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性，產(chǎn)生振蕩，甚至使整個系統(tǒng)瓦解。
最常見的不正常工作狀態(tài)是過負(fù)荷。所謂過負(fù)荷就是電氣設(shè)備的負(fù)荷電流超過了額定電流。此外，發(fā)電機(jī)有功功率不足所引起的頻率降低，水輪發(fā)電機(jī)突然甩負(fù)荷所引起的過電壓，系統(tǒng)發(fā)生振蕩等屬于不正常運(yùn)行狀態(tài)。由于過負(fù)荷，加速了設(shè)備絕緣材料的老化和損壞，甚至引起事故擴(kuò)大造成嚴(yán)重故障�？傊�，不正常工作狀態(tài)往往影響電能的質(zhì)量、設(shè)備的壽命、用戶生產(chǎn)產(chǎn)品的質(zhì)量等。
(二)繼電保護(hù)裝置及任務(wù)
為防止電力系統(tǒng)中發(fā)生事故一般應(yīng)采取如下對策:
1、改進(jìn)設(shè)計制造，加強(qiáng)維護(hù)檢修，提高運(yùn)行水平和工作質(zhì)量。采取各項措施消除或減少發(fā)生故障的可能性。
2、一旦發(fā)生故障，迅速而有選擇地切除故障元件，保證無故障部分的正常運(yùn)行。
繼電保護(hù)裝置，就是指反應(yīng)電力系統(tǒng)中電氣元件發(fā)生故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)，并動作于斷路器跳閘或發(fā)出信號的一種自動裝置。它的基本任務(wù)是:
1、發(fā)生故障時，有選擇地將故障元件從電力系統(tǒng)中快速、自動地切除，使其損壞程度減至最輕，并保證最大限度地迅速恢復(fù)無故障部分的正常運(yùn)行。
2、反應(yīng)電氣元件的異常運(yùn)行工況，根據(jù)運(yùn)行維護(hù)的具體條件和設(shè)備的承受能力，發(fā)出警報信號、減負(fù)荷或延時跳閘。
3、根據(jù)實際情況，盡快自動恢復(fù)停電部分的供電。
可見，繼電保護(hù)實際上是一種電力系統(tǒng)的反事故自動裝置，它在電力系統(tǒng)中的地位十分重要。繼電保護(hù)裝置的投資占電站和電網(wǎng)總投資的比重較小，在滿足技術(shù)要求的前提下，一定要保證繼電保護(hù)裝置性能的完善，以免因保護(hù)裝置性能不佳，出現(xiàn)拒動或誤動所造成的巨大經(jīng)濟(jì)損失。
二、繼電保護(hù)的構(gòu)成、基本要求
(一)繼電保護(hù)的構(gòu)成
繼電保護(hù)的種類雖然很多，但在一般情況下，繼電保護(hù)裝置包括測量部分、邏輯部分、執(zhí)行部分，測量部分從保護(hù)對象輸入有關(guān)信號，再與給定的整定值相比較，決定保護(hù)是否動作，根據(jù)測量部分各輸出量的大小、性質(zhì)、出現(xiàn)的順序或它們的組合，使保護(hù)裝置按一定的邏輯關(guān)系工作，最后確定保護(hù)應(yīng)有的動作行為，由執(zhí)行部分立即或延時發(fā)出警報信號或跳閘信號。
(二)繼電保護(hù)的要求
電力系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置為能保障電網(wǎng)的安全正常運(yùn)行，就必須在技術(shù)上滿足以下四個基本的要求:
1、可靠性。即當(dāng)故障發(fā)生在該保護(hù)裝置的保護(hù)范圍內(nèi)時，不應(yīng)拒絕動作;在任何其它該保護(hù)不應(yīng)該動作的情況下，則不應(yīng)誤動作。
2、選擇性。即要繼電保護(hù)在可能最小的范圍內(nèi)將故障部分自電網(wǎng)中斷開，最大限度保證非故障部分繼續(xù)供電。有時當(dāng)遇到保護(hù)裝置拒動或斷路器失靈時，需要采用后備保護(hù)。
3、速動性。指繼電保護(hù)以可能最短的時限將故障或異常情況自電網(wǎng)中切除或消除，快速性不僅能減輕故障設(shè)備的損壞程度，加快非故障部分的恢復(fù)供電，更重要的是提高超高壓電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。
4、靈敏性。即對保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)的反應(yīng)能力。滿足要求的保護(hù)裝置是在規(guī)定的保護(hù)范圍內(nèi)故障時，無論短路點的位置以及短路類型如何，它都能敏銳感覺，正確反應(yīng)。保護(hù)裝置的靈敏性通常用靈敏系數(shù)衡量，靈敏系數(shù)越大，保護(hù)的靈敏度就越高，反之則越低。
四個基本要求之間，有的相輔相成，有的相互制約，需要針對不同的使用條件，分別地進(jìn)行協(xié)調(diào)。
三、過流保護(hù)概述
電力系統(tǒng)中的短路是不可避免的。短路必然伴隨著電流的增大，因而為了保護(hù)發(fā)電機(jī)等設(shè)備免受短路電流的破壞，首先出現(xiàn)了反應(yīng)電流超過某一預(yù)定值的過電流保護(hù)。熔斷器就是最早的、最簡單的過電流保護(hù)。這種保護(hù)方式時至今日仍廣泛應(yīng)用于低壓線路和用電設(shè)備。隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，熔斷器己不能滿足選擇性和快速型的要求，于是出現(xiàn)了過電流繼電器。過電流繼電器的發(fā)展經(jīng)歷了感應(yīng)型過電流繼電器、晶體管式過電流繼電器、集成電路型過電流保護(hù)等幾個階段，直至今日的微機(jī)保護(hù)裝置。
所有這些過流保護(hù)都可分為定時限過流保護(hù)和反時限過流保護(hù)。定時限過流保護(hù)的動作時間與短路電流的大小無關(guān)，按照其動作電流躲過負(fù)荷電力來整定，并以時限來保證動作選擇性的一種保護(hù)。電網(wǎng)正常運(yùn)行時它不應(yīng)該動作，而發(fā)生短路時，則都反應(yīng)電流的增大而動作，在保護(hù)啟動后出口的動作時間是固定的動作時間，動作時間與輸入量的大小無關(guān)，它的整定配合比較簡單;而反時限過流保護(hù)其動作時間與輸入量動作值的大小成反比，輸入量越大，動作時間越快，輸入量越小，動作時間越慢(輸入量的大小必須滿足動作條件)，動作時間的快慢與系統(tǒng)或電氣元件故障的嚴(yán)重程度成正比，這種保護(hù)具有某種自適應(yīng)功能的特性。
隨著國內(nèi)微機(jī)保護(hù)的發(fā)展，更多的微機(jī)保護(hù)中都增加了反時限功能，從而反時限過流保護(hù)在發(fā)電廠、各種工礦企業(yè)、配電網(wǎng)等場合得到更廣泛的應(yīng)用。于是在保護(hù)裝置選型、保護(hù)與保護(hù)之間的配合、保護(hù)與被保護(hù)設(shè)備之間的配合等方面，需要處理大量的過流保護(hù)整定配合。
參考文獻(xiàn)：
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