继电器保护的基本要求范文

导语：如何才能写好一篇继电器保护的基本要求，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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【关键词】 电力系统 继电保护 可靠性

1 继电保护装置的运行环境极其维护

继电保护装置是实现继电保护的基本条件，要实现继电保护的作用，就必须要具备有科学先进、行之有效的继电保护装置。因此，要做好继电保护的工作，就必须要重视保护的设备。而设备的质量题目，直接决定了继电保护的效果，因而必须对继电保护的装置提出较高的要求，主要体现在‘四性’上。继电保护装置的重要性，不仅要在选用上考虑其是否达到基本运行条件的要求，还要在日常的检测和维护上做好工作。

首先，要全面了解设备的初始状态。继电保护设备的初始状态，影响其日后的正常和有效运行。因此必须留意收集整理设备图纸、技术资料以及相关设备的运行和检测数据的资料。对设备日常状态的检验，要对设备生命周期中各个环节都必须予以关注，进行全过程的治理。一方面是保证设备正常的、安全有效的使用，避免投进具有缺陷的设备。同时在恰当的时机进行状态检验，以便能真正的检测出题目的所在，并及时的找到应对方案。另一方面，在设备使用投进前，要记录好设备的型式试验和特殊试验数据、各部件的出厂试验数据、出厂试验数据以及交接试验数据和运行记录等信息。

其次，要对设备运行状态数据进行及时全面的统计分析。首先要了解设备出现故障的特点和规律，进而通过对继电保护装置运行状态的日常数据的分析，预先判定分析故障出现的部分和时间，在故障未发生时，及时的排查。因此状态检验数据治理就显得非常重要，要把设备运行的记录、设备状态监测与诊断的数据等结合起来，通过正确的完整的技术数据进行状态检验。通过数据的把握和设备运行规律的把握，可以科学地制定设备的检验方案，进步保护装置的安全系数和使用周期，保证电力系统的正常运行。

再次，要了解继电设备技术发展趋势，采用新的技术对设备进行监管和维护。在电力事业高度发展，继电保护日益严重，继电保护设备不够完善的情况下，必须加强对新技术的应用，唯此才能保证保护装置的科学有效，在电力系统的保护中发挥应有的贡献。

2 对继电保护装置的要求

2.1 选择性

选择性就是指当电力系统中的设备或线路发生短路时，其继电保护仅将故障的设备或线路从电力系统中切除，当故障设备或线路的保护或断路器拒绝动作时，应由相邻设备或线路的保护将故障切除。

2.2 速动性

速动性就是指继电保护装置应能尽快地切除故障。对于反应短路故障的继电保护，要求快速动作的主要理由和必要性在于：（1）快速切除故障可以提高电力系统并列运行的稳定性。（2）快速切除故障可以减少发电厂厂用电及用户电压降低的时间，加速恢复正常运行的过程。保证厂用电及用户工作的稳定性。 （3）快速切除故障可以减轻电气设备和线路的损坏程度。（4）快速切除故障可以防止故障的扩大，提高自动重合闸和备用电源或设备自动投人的成功率。

对于反应不正常运行情况的继电保护装置，一般不要求快速动作，而应按照选择性的条件，带延时地发出信号。

2.3 灵敏性

灵敏性是指电气设备或线路在被保护范围内发生短路故障或不正常运行情况时，保护装置的反应能力。

所谓系统最大运行方式，就是在被保护线路末端短路时，系统等效阻抗最小，通过保护装置的短路电流为最大的运行方式；系统最小运行方式，就是在同样的短路故障情况下，系统等效阻抗为最大，通过保护装置的短路电流为最小的运行方式。

2.4 可靠性

可靠性是指在保护范围内发生了故障该保护应动作时，不应由于它本身的缺陷而拒动作；而在不属于它动作的任何情况下，则应可靠地不动作。

以上四个基本要求是设计、配置和维护继电器保护的依据，又是分析评价继电保护的基础。这四个基本要求之间，是相互联系的，但往往又存在着矛盾。因此，在实际工作中，要根据电网的结构和用户的性质，辩证地进行统一。

电力系统保护分为主保护和后备保护，后备保护是指当主保护或断路器拒动时，用来切除故障的保护，后备保护可分为远后备保护和近后备保护2种，远后备保护就是当主保护或断路器拒动时，由相邻的电力设备或线路的保护来实现的后备保护，如变压器的后备保护就是线路的远后备。近后备保护是当主保护拒动时，由本电力设备或线路的另一套保护来实现的后备保护，如线路的零序保护和距离保护就是相互后备的

3 阻抗继电器及其动作特性

阻抗继电器是距离保护装置的核心元件，它主要用来作测量元件，也可以作起动元件和兼作功率方向元件。

3.1 单相阻抗继电器的特性

按相测量阻抗继电器称为单相式阻抗继电器，加入继电器的只有一个电压和一个电流。由于电压与电流之比是阻抗，即，所以测量阻抗电压和电流来实现。继电器动作情况取决于的值（即测量阻抗），当测量阻抗小于预定的整定值时动作，大于整定值时不动作。运行中的阻抗器是接入电流互感器TA和电压互感器TV的二次侧，其测量阻抗与系统一次侧阻抗之间的关系为：

对于单相阻抗继电器的动作范围，原则上在阻抗复数平面上用一个小方框可以满足要求。但是当短路点有过渡电阻存在时，阻抗继电器的测量阻抗将不在幅角为的直线上，此外，应电压互感器、电流互感器都存在角误差，使测量阻抗角发生变化。所以，要求阻抗继电器的动作范围不是以为幅角的直线，而应将其动作范围扩大，扩大为一个面或圆（但整定值不变）（如图1所示）。

3.2 全阻抗继电器

全阻抗继电器的动作特性。

全阻抗继电器动作边界的轨迹在复数阻抗平面上是一个以坐标原点为圆心（相当于继电器安装点），以整定阻抗为半径的圆，如图2所示，圆内为动作区，圆外为非动作区。

其特点如下：

（1）无方向性。当测量阻抗位于圆外时，不满足动作条件，继电器不动作；当测量正好位于圆周上时，处于临界状态，继电器刚好动作，对应此时的阻抗就是继电器的起动阻抗；当保护正方向短路时，测量阻抗位于第Ⅰ象限，当保护反方向短路时，测量阻抗位于第Ⅲ象限，但保护的动作行为与方向无关，只要测量阻抗小于整定阻抗，落在动作特性圆内，阻抗继电器就动作。

（2）无论加入继电器的电压与电流之间的相角为多大，继电器的动作与整定阻抗在数值上都相等，即

图2

3.3 方向阻抗继电器

由于全阻抗继电器的动作没有方向性，在使用中，将它作为距离保护的测量元件，还必须加装方向元件，从而使保护装置复杂化。为了简化保护装置的接线，选用方向阻抗继电器，它既能测量短路阻抗，又能判断故障的方向。

变压器纵差动保护主要是用来反应变压器绕组、引出线及套管上的各种短路故障，是变压器的主保护。变压器差动保护是按照循环电流原理构成的，图3示出了双绕组变压器差动保护单相原理接线图。变压器两侧分别装设电流互感器和，并按图中所示极性关系进行连接。

正常运行或外部故障时，差动继电器中的电流等于两侧电流互感器的二次电流之差，欲使这种情况下流过继电器的电流基本为零，则应恰当选择两侧电流互感器的变化。

图3 压器差动保护的基本原理和接线方式

即

若上述条件满足，则当正常运行或外部故障时，流入差动继电器的电流为：

当变压器内部故障时，流入差动继电器的电流为：

为了保证动作的选择性，差动继电器的动作电流应按躲开外部短路时出现的最大不平衡电流来整定，即减少不平衡电流及其对保护的影响，就是实现变压器差动保护的主要问题。为此，应分析不平衡电流产生的原因，并讨论减少其对保护影响的措施。

4 电力状态检修在继电保护工作中不可或缺

4.1 电力状态检修的概念

就电气设备而言，其状态检修内容不仅包括在线监测与诊断还包括设备运行维护、带电检测、预防性试验、故障记录、设备管理、设备检修和设备检修后的验收等诸多工作，最后要综合设备信息、运行信息、电力市场等方面信息作出检修决策。

在电厂、变电站检修决策时要考虑电网运行状态，如用电的峰段与谷段，发电的丰水期与枯水期；设备所在单元系统其它设备的运行状态，按系统为单元检修与只检修单台设备的合理程度；电力市场的需要，进行决策风险分析。

4.2 电力状态检修的优点

随着社会经济的发展，科学技术水平的提高，电力系统正逐步向状态检修体制过渡。状态检修与其他检修方式相比具有以下优点：

（1）开展状态检修是经济发展的迫切要求。对设备进行检修是为了确保设备的安全、可靠运行，而根据设备的状态进行检修是为了减少设备的检修停电，提高供电可靠性。开展设备的状态监测和分析，可以对设备进行有针对性的检修，使其充分发挥作用，即做到设备的经济运行。

（2）开展状态检修更具先进性和科学性。定期维护和检修带有较大的盲目性，并造成许多不必要的人力和费用的浪费；由于定期检修工作量大，往往使检修人员疲于奔命，加上现场条件和人员素质的影响“，越修越坏”的现象也时有发生。开展状态检修，可减少不必要的工作量，集中了优势兵力，使检修工作有一定的针对性，因而是更为科学，更为先进的方法。

（3）开展状态检修的可行性已经具备：随着科学技术的发展和运行经验的积累，已形成了较为完整的设备状态监测手段和分析判断方法，开展状态检修已有较充分的技术保证。

（4）由于状态检修往往是以设备运行状态下的在线监测结果为依据进行的检修，所以能够预报故障的发生，使我们可以及时掌握设备运行状况，防止发生意外的突发事故。

5 结语

继电保护对我国电力系统的安全运行，起着不可替代的作用，在我国经济持续发展，对电力要求不断增大的情况下，要做好继电保护工作，就要从各方面对继电保护的基本任务和意义，以及起保护作用的继电保护装置有深刻的了解，并要及时掌握未来技术发展的方向。随着保护装置的微机化程度不断提高，对继保工程的施工质量和人员技术的要求也越来越高，因此我们在施工中应该不断的总结提高，在执行继电保护方面要不折不扣地落实到位，并且进行逐一核实，确保继保工程任务的圆满成功。

参考文献：

[1]赵凯，康成华，雷兆江.电力系统的继电保护装置状态检修探析[J].中国科技信息，2008年04期.

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关键词：继电保护；原则；原理

中图分类号：TB文献标识码：A文章编号：1672-3198（2012）15-0194-01

电力系统中发生故障时，若不采取有效措施，势必给经济带来重大损失。因此，一旦电力系统中出现故障时，必须尽快地将故障切除，恢复正常运行，减少对用电单位的影响；而当出现不正常运行方式时要及时处理，以免引起设备故障。继电保护的任务就是自动、迅速、有选择性地将系统中的故障切除，或在系统出现不正常运行情况时，发出各种信号。

为了保证对用电单位的连续供电，故障切除后应尽快地使电气设备再次投入运行或由其他电源和设备来代替工作。因此，电力系统中除安装大量保护装置外，还需装设各种自动装置，如自动重合闸、备用电源自动投入以及自动低频减载装置等，它们虽属电力系统自动化的范畴，但与继电保护装置有密切关系。

继电保护是用来保护电力系统和用电设备安全可靠运行的一种装置。人们发现在电力系统中发生短路时，会产生很大的电流，因此，首先出现了反应电流的保护装置。最初的电流保护就是熔断器，而且把它作为重要电气设备的保护。随着电力系统的发展，设备和系统容量都越来越大，系统接线也越来越复杂，因此在许多情况下，单靠熔断器就不能很好地满足快速、灵敏、有选择地断开故障的要求，于是就开始采用继电器作用于断路器跳闸的继电保护装置。

通过以上论述，我们不难发现，对继电保护装置的基本要求是选择性、速动性、灵敏性和可靠性。

1 选择性

系统发生故障时，继电保护装置应有选择地切除故障部分，使非故障部分保持继续运这种性能称为继电保护装置的选择性。继电保护的选择性，可采用下面二种方法获得:

（1）对带阶段特性与反时限特性的保护装置，用上下级断路器之间动作时限和灵敏性相互配合来得到选择性，即由故障点至电源方向逐渐降低其灵敏性与提高时限级差。具体要求是：时限级差应有0.5秒以上，上级断路器保护整定值应比串联的下级断路器保护整定值至少大1.1-1.15倍（即配合系数KPh）。

（2）继电保护装置无选择性动作而以自动重合闸或备用电源自动投入的方法来补救。

2 速动性

短路时快速切除故障，可以缩小故障范围、减小短路电流引起的破坏程度、减小对用电单位的影响、提高电力系统的稳定。因此在可能条件下，继电保护装置应力求快速动作。上述性能称为继电保护装置的速动性。

故障切除时间等于继电保护装置动作时间与断路器跳闸时间之和。目前油断路器的跳闸时间约0.15-0.1秒，空气断路器的跳闸时间约0.05-0.06秒。一般快速保护装置的动作时间约0.08-0.12秒，现在高压电网中快速保护装置的最小动作时间约0.02-0.03秒。所以切除故障的最小时间可达0.07-0.09秒。对不同电压等级和不同结构的网络，切除故障的最小时间有不同要求。—般对220-330千伏的网络为0.04-0.1秒，对110千伏的网络为0.1-0.7秒，对配电网络为0.5-1.0秒。因此，目前生产的继电保护装置，一般都可满足网络对快速切除故障的要求。

但速动性与选择性在一定情况下是有矛盾的，根据选择性相互配合的要求，在某些情况下，不能用速动保护装置。

对于仅动作于信号的保护装置，如过负荷保护，不要求速动性。

3 灵敏性

继电保护装置对被保护设备可能发生的故障和不正常运行状态的反应能力要强，要求能够灵敏地感受和动作。这种性能称为继电保护装置的灵敏性。

继电保护装置的灵敏性以灵敏系数来衡量。对不同作用的保护装置和被保扩设备所要求的灵敏系数是不同的，在《继电保护和自动装置设计技术规程》中都有规定。

4 可靠性

继电保护装置对被保护范围内发生属于它应动作的各种故障和不正常运行状态，应保证不拒绝动作，而在正常运行或即使发生故障但不属于它应动作的情况下，应保证不误动作。这种性能称为继电保护装置的可靠性。保证继电保护装置能有足够的可靠性，应注意如下几点：要求选用的继电器质量好、结构简单、工作可靠；设计接线时，力求简化，使用继电器和继电器触点最少；正确选定继电保护的整定值。由于计算及检验的误差，保护的整定值应是在保护的计算值上乘一个可靠系数kk。一般可靠系数kk取1.2-1.5；高质量的安装、定期检验和维修继电器。

上述对继电保护装置的四个基本要求互相联系，又互相制约。因此，在考虑继电保护方案对应根据具体情况，对四个基本要求统筹兼顾，并辨证地看待和解决这四个基本要求之间的矛盾。最后，继电保护装置在满足四个基本要求下还应尽量简单。

继电保护装置必须具有正确区分被保护元件是处于正常运行状态还是发生了故障，是保护区内故障还是区外故障的功能。保护装置要实现这一功能，需要根据电力系统发生故障前后电气物理量变化的特征为基础来构成。

不对称短路时，出现相序分量，如两相及单相接地短路时，出现负序电流和负序电压分量；单相接地时，出现负序和零序电流和电压分量。这些分量在正常运行时是不出现的。利用短路故障时电气量的变化，便可构成各种原理的继电保护。此外，除了上述反应工频电气量的保护外，还有反应非工频电气量的保护。

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关键词：变电站；电力系统；继电保护装置

Abstract: with the rapid development of economy, the power consumption in China has been increasing, the safety of electric start to become the national economic security and an important component. The power system of relay protection device is to ensure the safe and stable operation of the grid of the first line of defense for the rapid development of electric power system to provide security. This paper first introduced the substation the basic requirements of the relay protection device and its main task; Then that the common substation relaying protection; Finally expounds the relay protection device of safety management.

Keywords: substation; Electric power system; Relay protection device

中图分类号：F407.61文献标识码：A 文章编号：

1引言

继电保护是电力系统在发生故障或出现威胁安全运行状况时，利用继电器来保护发电机、变压器、输电线路等电力系统元件免受损坏的措施。利用它可以在最短时间内，自动从系统中切除故障设备，或者发出信号让工作人员能及时排除故障，从而将损失减少到最小。对于继电保护的评价指标是可靠性，表示在某一范围内，出现故障后，它能给出反应动作，而在其保护范围内不应有动作出现时，绝不出现误动作的情况。如果继电保护装置出现拒动或误动都会给电力系统造成不可估量的损失。电力系统继电保护装置(Power SystemRelay Protection Equipment),是指当电力系统中的发电机、线路等电力元件或电力系统本身发生了故障危及整个电力系统的安全运行时,能够及时向运行值班人员发出警告信号,或者根据程序直接向其所控制的断路器发出跳闸命令以终止这些事件发展的一种自动化设备。

2变电站继电保护装置的基本要求和主要任务

2.1基本要求

由于继电保护装置要求在变电站的设备和线路出现可能危及电力系统安全运行的故障时，能够及时控制相应断路器跳闸以控制故障的影响范围，并发出警报。因此，对其有以下基本要求：

(1)选择性。其主要要求内容就是上、下级电网（也包括同级）的继保装置之间应遵循逐级配合的原则来进行整定，以保证故障发生时能够有选择性地切除故障。例如，在变电站某个设备或线路发生故障时，应首先由故障点的保护动作来切除故障。当故障点的保护、断路器拒动时，才由相邻设备或线路的保护、断路器动作来切除故障。

(2)快速性，这是继保装置对动作时间的要求。在故障发生时，为缩小故障影响的范围，确保系统稳定性，减轻故障设备和线路的损坏程度，继保装置必须在最短时间内切除故障，这对提高备用设备自动投入和自动重合闸的效果也很有利。

(3)可靠性。若继保装置在变电站正常运行或故障不在保护范围内时动作了，就被称为误动；而若保护装置在应该动作时却没有动作就被称为拒动。继保装置在选用时都尽量采用运行经验丰富、装置可靠性高、原理简单和维护方便的保护，就是因为继保装置的误动和拒动会严重影响装置的可靠性，进而严重破坏电力系统的安全稳定运行。

(4)灵敏性。灵敏度越高，就说明继保装置对故障的反应能力越强，保护动作的反应时间越短。可以通过对继保装置的整定值进行调校来实现更好的灵敏性。整定值的调校应由供电部门具有校验资质的专业人士一年进行一次。

2.2主要任务

继电保护装置组成见图1，其主要任务包括：

(1)对变电站电气设备的不正常工作情况作出反应，一方面由装置自动地进行调整，另一方面将那些继续运行会引起事故的电气设备予以切除。并根据不同的设备运行维护条件和不正常工作情况发出相应信号，提醒变电站值班人员迅速采取措施以恢复电气设备的正常工作。

(2)监视变电站运行情况，最大限度地减少变电站故障对变电站设备和线路损坏，并降低故障对电力系统安全运行的影响。在故障发生时，故障点的继保装置应迅速准确地动作使故障设备或线路及时与电力系统断开。

(3)实现电力系统的自动化和远程操作，如备用电源自动投入、自动重合闸、遥控、遥测等工业生产自动控制功能。

3常用的变电站继电保护装置

在变电站中，常用的继电保护装置主要有：

3.1电压保护

(1)过/欠电压保护，主要是防止变电站设备由于雷击、雷电波入侵、操作过电压等特殊情况导致电压突然升高，或其他情况导致电压突然降低，致使电气设备损坏而设置的继电保护装置。如在变压器低压侧装设避雷器是用来防止雷电波从低压侧侵入而击穿变压器绝缘；在变压器高压侧装设避雷器就是用来保护变压器。

(2)零序电压保护，可用来预防因为变压器某一相绝缘遭到破坏时发生单相接地故障。零序电压保护在三相三线制中性点绝缘（不接地）的电力系统中有广泛的应用。在正常运行及相间短路时，一次侧零序电流为零（相量和），二次侧有很小的不平衡电流。在单相接地故障发生时，接地零序电流会流入电流继电器，一旦达到或超过整定值，继电器就会动作并发出信号。

3.2电流保护

(1)电流速断保护。理论上，电流速断保护没有时限，即以零秒及以下时限动作以切除故障。其一般按照变压器二次侧发生三相短路电流或被保护电气设备及线路末端可能出现的最大短路电流来整定动作值。

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关键词：变电站；电力系统；继电保护装置

中图分类号：TD611+.2 文献标识码：A

1 前言

变电站的主要作用就是变换和分配电能，其作为电厂和电力用户的中间环节，被广泛地应用在电网中。正是由于变电站在电网中占有着重要地位，因此变电站能否正常工作就决定了电网是否坚强、稳定。而变电站中的继电保护装置又在变电站的运行中具有不可替代的作用，它能通过缩小事故范围或预防事故来最大限度地保证向用户安全连续供电，提高系统运行的可靠性。继保装置在变电站发生故障时，能准确、迅速地隔离、切除变电站内部发生的各种故障，保证没有出现故障的部分继续运行。此外，继保装置还能及时地发出警报，以便运行维护人员能够尽快发现故障、解决故障，避免大面积地区停电事故，确保电力系统安全、稳定运行。

2 变电站继电保护装置的基本要求和主要任务

2.1 基本要求

由于继电保护装置要求在变电站的设备和线路出现可能危及电力系统安全运行的故障时，能够及时控制相应断路器跳闸以控制故障的影响范围，并发出警报。因此，对其有以下基本要求：

(1)选择性。其主要要求内容就是上、下级电网（也包括同级）的继保装置之间应遵循逐级配合的原则来进行整定，以保证故障发生时能够有选择性地切除故障。例如，在变电站某个设备或线路发生故障时，应首先由故障点的保护动作来切除故障。当故障点的保护、断路器拒动时，才由相邻设备或线路的保护、断路器动作来切除故障。

(2)快速性，这是继保装置对动作时间的要求。在故障发生时，为缩小故障影响的范围，确保系统稳定性，减轻故障设备和线路的损坏程度，继保装置必须在最短时间内切除故障，这对提高备用设备自动投入和自动重合闸的效果也很有利。

(3)可靠性。若继保装置在变电站正常运行或故障不在保护范围内时动作了，就被称为误动；而若保护装置在应该动作时却没有动作就被称为拒动。继保装置在选用时都尽量采用运行经验丰富、装置可靠性高、原理简单和维护方便的保护，就是因为继保装置的误动和拒动会严重影响装置的可靠性，进而严重破坏电力系统的安全稳定运行。

(4)灵敏性。灵敏度越高，就说明继保装置对故障的反应能力越强，保护动作的反应时间越短。可以通过对继保装置的整定值进行调校来实现更好的灵敏性。整定值的调校应由供电部门具有校验资质的专业人士一年进行一次。

2.2 主要任务

继电保护装置组成见图1，其主要任务包括：

(1)对变电站电气设备的不正常工作情况作出反应，一方面由装置自动地进行调整，另一方面将那些继续运行会引起事故的电气设备予以切除。并根据不同的设备运行维护条件和不正常工作情况发出相应信号，提醒变电站值班人员迅速采取措施以恢复电气设备的正常工作。

(2)监视变电站运行情况，最大限度地减少变电站故障对变电站设备和线路损坏，并降低故障对电力系统安全运行的影响。在故障发生时，故障点的继保装置应迅速准确地动作使故障设备或线路及时与电力系统断开。

(3)实现电力系统的自动化和远程操作，如备用电源自动投入、自动重合闸、遥控、遥测等工业生产自动控制功能。

3 常用的变电站继电保护装置

在变电站中，常用的继电保护装置主要有：

3.1 电压保护

(1)过/欠电压保护，主要是防止变电站设备由于雷击、雷电波入侵、操作过电压等特殊情况导致电压突然升高，或其他情况导致电压突然降低，致使电气设备损坏而设置的继电保护装置。如在变压器低压侧装设避雷器是用来防止雷电波从低压侧侵入而击穿变压器绝缘；在变压器高压侧装设避雷器就是用来保护变压器。

(2)零序电压保护，可用来预防因为变压器某一相绝缘遭到破坏时发生单相接地故障。零序电压保护在三相三线制中性点绝缘（不接地）的电力系统中有广泛的应用。在正常运行及相间短路时，一次侧零序电流为零（相量和），二次侧有很小的不平衡电流。在单相接地故障发生时，接地零序电流会流入电流继电器，一旦达到或超过整定值，继电器就会动作并发出信号。

3.2 电流保护

(1)电流速断保护。理论上，电流速断保护没有时限，即以零秒及以下时限动作以切除故障。其一般按照变压器二次侧发生三相短路电流或被保护电气设备及线路末端可能出现的最大短路电流来整定动作值。

(2)过电流保护，一般会在时限上设有相应的级差，这是使上、下级过电流保护能具有选择性。为确保电气设备和线路的正常运行，其一般按照躲过被保护电气设备或线路中可能出现的最大负荷电流如大电机启动电流（短时）和穿越性短路电流之类的非故障性电流来整定动作值。

电流速断保护和过电流保护常作为电气设备或线路的主保护和相邻线路的备用保护来配合使用。

(3)定时限过电流保护，其动作时间是恒定的，与短路电流的大小无关。定时限过电流保护一般由电流继电器、时间继电器和信号继电器三个元件组成，其中电流继电器用来测量电流大小，时间继电器用来设定动作时间，而信号继电器则发出动作信号。在被保护线路正常运行时，电流继电器不动作；而当被保护线路上发生故障时，电流继电器应可靠动作，经过设定好的动作时间，发生动作信号来切除故障。

(4)无时限电流速断保护，其只能保护一部分线路，不能保护整条线路。为了保证保护动作的选择性，其起动电流必须按通过被保护线路的电流为最大的运行方式整定。这是由于电流速断的保护范围会随着整定系统运行方式的变化而变化。此外，速断保护的特性受被保护线路的长短影响也较大，在线路较短时，保护范围就较小，受系统运行方式影响也较大；反之，当线路较长时，保护范围就较大，而且受系统运行方式的影响也较小。在规程中要求，无时限电流速断保护最小保护范围不应小于线路全长的15％。

3.3 差动保护

差动保护是根据被保护电气设备发生短路故障时在保护中产生的电流差而动作的继电保护装置。差动保护在保护区内发生故障时，可以整定为瞬时动作。其对保护区外的故障不会动作，因此不需要与保护区外相邻元件保护在动作值和动作时限上相互配合。差动保护可以用来对双绕组或三绕组变压器绕组内部及其引出线上发生的各种相间短路故障、变压器单相匝间短路故障进行保护。其保护范围是构成变压器差动保护的电流互感器之间的电气设备以及连接这些设备的导线。简而言之，就是输入两端TA 之间的设备。由于差动保护原理简单、保护范围明确、使用电气量单纯、动作不需延时，所以差动保护被用作电压器、发电机和并联电容器的主保护装置，被广泛应用于35kV及以上电压等级变电站中[3]。

3.4 电容器保护

主要用来防止电容器本身发生故障以及可能出现的引线短路故障，一般应配置带时限的速断保护和带外熔丝的电容器保护。若电容器组容量较大，可以加装零序保护或差动保护。

4 变电站继电保护装置未来的发展趋势

4.1 网络化

由于数据通信手段的限制，除了差动保护和纵联保护外，很多继电保护装置都只能对安装处的电气设备进行保护。但由于继电保护装置除了切除故障点电气设备、限制故障影响范围外，还要确保整个电力系统的安全稳定运行。这就要求各个保护单元与重合闸装置在分析运行和故障信息数据时协调动作，每个保护单元都能共享全系统的运行和故障信息的数据。显然，要实现这种系统保护功能就必须要将全系统各主要设备的保护装置连接已形成一个网络，即实现微机保护装置网络化。

4.2 微机化

随着计算机硬件的迅猛发展，继电保护微机化的趋势越来越明显。现在，同微机保护装置大小相似的工控机的功能、速度、存储容量大大超过了当年的小型机，继电保护装置的微机化是不可逆转的发展趋势。

4.3 保护、测控、数据通信一体化

网络化、微机化后的继电保护装置实质上就是一台高性能、多功能的计算机，其作为整个电力系统计算机网络上的一个智能终端。一方面，它可以从电力网中获取电力系统运行和故障的任何信息和数据。另一方面，它还可以将被保护设备的任何信息和数据传送至电力网。因此，每个微机保护装置不但可完成继电保护功能，而且在无故障正常运行情况下还可完成测量、控制、数据通信功能。

4.4 智能化

随着对人工智能技术如遗传算法、神经网络、小波变换、数据融合技术、进化规划、免疫理论、模糊逻辑等在电力系统中应用的研究的开展。继电保护领域相应的研究工作也在进行中，以神经网络技术为例，很多难以列出方程式或难以求解的复杂非线性问题在神经网络这种非线性映射的方法下，都会变得迎刃而解。其它如遗传算法、进化规划等也都有其独特的求解复杂问题的能力，若将这些人工智能方法适当应用到继电保护装置的设计和动作值整定过程中去，将会大大促进继电保护领域向前发展。

结论

继电保护技术是一门综合性很强的学科，其在现代电力系统中的应用，为最大限度地保证向电力用户安全连续供电，提高系统运行的可靠性作出了巨大的贡献。随着继电保护在硬件和软件上不断地向前发展，其在系统实现和功能上都较以往的单纯隔离、切除故障有了很大的不同。继电保护的动作速度越来越快、集成化程度越来越高、自动化程度越来越强、保护之间的联系也越来越紧密，相应能够实现的功能也越来越多。因此，继电保护工作者应在实践中应不断总结经验，探索求新，推进继电保护技术的不断前进。

参考文献

[1]李忠平.变电站继电保护装置的作用及分类[J].科技资讯，2010，16:134-135.

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关键词：工厂；配电系统；线路保护；方式

中图分类号：TM7 文献标识码： A

纵使人们对科学技术的发展和进步进行深入的探究并且已获得了很大的进步。但针对配电线路系统来讲，如果其中一个小方面存在问题的话，将有可能诱使很大的事故发生。同时，对于相关人员的生命安全将会是巨大的威胁。当线路发热超出允许的温度就会导致相关电气设施受损，严重的将会有重大事故的发生，因此，对于配电线路一定要进行科学的系统设计，这样才能够确保电线、电路的安全使用。

一、工厂高压供电线路

工厂一般的高压配电系统的电源电压是6 ~ 10千伏,供电半径一般不超过3公里,供电能力并不强。因此,高压线路继电保护设备是简单的。相短路保护电路通常使用期限过电流保护、故障保护,有些地方应该配备线路相间短路故障时继电保护装置的断路器跳闸机制,使断路器跳闸切除故障。6 ~ 10 kv系统在我国属于接地系统的单相接地时,接地电压为0,未接地相电压升高，最高升至线电压。接在相间电压上的用电器的供电并未遭到破坏，不影响三相电力设备的正常运行,所以只要安装绝缘监视或接地保护装置,在单相接地的情况下,发送一个信号,提醒值班人员及时处理。电力规则有规定:中性点不接地系统单相接地故障发生时,允许继续运行2 h。相位接地故障电路不得运行很长一段时间,因为这时非故障相电压升高，绝缘薄弱点很可能被击穿，而形成两相短路,产生很大的短路电流, 将严重地损坏电气设备。目前,工厂供电电路保护主要是通过缩小故障的范围或预测故障的发生,提高系统运行的可靠性,最大限度地确保电力供应的安全性。因此,继电保护设备必须具有以下功能:(1)在正常操作中,该系统可以完成,妥善监控设备运行状态,并提供一个基础操作值班人员;(2)如果故障出现在操作的过程中,应该快速、有选择性地切除故障,确保正常的部分继续操作;(3)异常工作状态时的操作信号,提醒值班人员尽快处理。

二、对过电流继电保护的基本要求

短路是供电系统的最常见的故障,也是对供电系统危害最大的故障。供电系统对保护设备的要求如下：

1、具有选择性

当供电系统某一部分出现故障时，继电保护装置能选择性地切除掉故障部分。在不影响非故障部分继续运行及将故障的影响限制在最小范围内时可以首先断开距离故障最近的断路器。

2、具有快速性

快速切除故障可以减少损坏的电气设备的短路电流,加速电压的恢复,减少对用户的影响。保护装置的清除故障时间等于保护装置动作时间和断路器脱扣时间的总和。因此，为了保证速动，既要采用快速动作的继电保护装置，又需采用快速动作的断路器。

3、具有灵敏性

灵敏性是保护装置对故障或非正常工作状态的反映能力。常用灵敏度系数来衡量，它是根据对保护装置动作最不利情况计算而得的，在《继电保护和安全自动装置技术规程》中，对各种保护装置的最小灵敏系数都有具体规定。

4、具有可靠性

当发生故障时,需要可靠的保护装置,即当行动不应拒绝行动,没有行动不应误动。

为了确保保护装置的可靠性,保护装置设计的原则,整定值,保护设备的安装和调试正确合理,质量好,简化系统的组件。

具体的四个基本要求保护装置不是同样重要。电力变压器是电力系统的关键设备,因此其保护装置要求较高的敏感性,轻微故障能及时反应动作，而一般电力线路保护装置选择性需求高,灵敏度可适当降低,有时不能兼顾选择性和速动性，为了快速切除故障保护设备以放弃选择性为代价来确保速动性。

三、工厂高压线路保护常用的几种方式

1、定时限过电流保护

定时限过电流保护动作时限是固定的与短路电流大小无关。,通过设置时间继电器保护装置,如图所示：

图中的KA为DL电磁式电流继电器。电流互感器TA二次侧,用于识别线路电流是否超过设定值，KT为时间继电器,其延迟元件,通过其延迟,以确保保护选择性;KS为信号继电器,是保护装置显示组件,显示设备是否动作和发出报警信号,吸合中间继电器动作的执行元件,驱动断路器跳闸,切除故障。保护原则:当故障或过电流保护范围时、电流继电器瞬时动作,通过时间继电器触点闭合，使延迟信号继电器KS和中间继电器线圈吸合,使其动作,中间继电器吸合后接通断路器跳闸线圈使断路器跳闸,切除故障线路,而不是故障线路继续运行,同时通过KS触点的开启和关闭,可以发出报警信号。

定时限过电流保护动作时间准确,整定方便,动作时间与短路电流大小无关，但继电器的数量较多,接线复杂,需要直流操作电源,大投资;此外,由于定时限过电流保护装置动作时间是靠近电力供应侧一步一步增加(差平均为0.5 s),或接近电源方面,期限越长,保护和线路的阻抗也小,短路电流越大,损失也大。因此,通常配有电源端附近的电流速断保护组件。这种保护方式常用在重要场所。

2、反时限过电流保护

反时限过流继电器保护是其动作时间与短路电流成反比的关系变化、短路电流越大、动作时间越短;短路电流越小,动作时间越长。

如图所示,反时限过电流保护继电器KA1 KA2为GL感应式,分别与电流互感器TA1TA2 二次侧相接，可采用交流操作，相当简单经济，可以节省时间继电器、信号继电器、中间继电器;此外,它还拥有一个快速打破电磁式继电器的功能,可以实现电流速断故障保护。这种没有直流电源保护装置,投资少、简单的布线。动作时间的缺陷是:设置比较麻烦,继电器操作误差较大,当短路电流小,动作的时间可能很长。同样存在越靠近电源，动作时间越长的缺点。这种保护在中小工厂供电系统中得到广泛使用。

保护原则:在正常操作、KA1 KA2过电流继电器不动作,其触点断开,断路器脱扣线圈YR1 YR2没有电流通过,断路器在关合状态;当短路或过电流,电流继电器KA1或者KA2动作，经过一定延时后，它是常开触点闭合，打开常触点,因此YR1或YR2被“去分流”，断路器跳闸,在同一时间继电器信号自动给定信号。故障切除后,继电器自动返回，可以手动复位信号牌。

三、电流速断保护

电流速断故障保护是一种瞬时动作的电流保护。DL系列电磁式电流继电器保护装置,内在的动作时限是继电器本身固有的，,通过它可以连接到断路器跳闸回路,短路故障能在最短的时间内消除,保护电路。它不依靠时间继电器,选择性不依赖于时间限制,但根据不同的短路电流的线路故障位置选择不同的动作电流。为保证保护装置动作的选择性，在下一段线路发生最大短路电流时，保护装置不应动作；在当前速断故障保护区域,即使在最小的短路电流,也可以使保护装置动作。当前速断故障保护快速切除故障,但不能保护线路全长、只能保护一部分的线路。对保护装置以外线路发生短路时，短路电流速断故障保护装置可能不动作，这部分的线路是不保护。保护装置不能保护区域被称为“死区”,保护死区大小与系统的运行方式有关,当系统运行方式由最大运行方式改为到最小运行方式,死区将会增加。由于保护死区,所以当前速断故障保护不能单独使用,必须装备过电流保护装置与一个时间限制。在电流速断保护区,速断保护为主保护,过电流保护为后备保护；在电流速断保护死区，过电流保护为基本保护。

结语：

工厂配电设计都会有自己的特点，这个时候就要求我们做到具体问题具体分析，在能够严格遵循相关设计及规章制度的前题下，针对自身工程的特殊状况来进行配电设计。

参考文献：

[1]．杨波．浅谈工厂配电系统中变频器的谐波污染和治理[J]. 科技致富向导,2013,

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【关键词】电力系统；继电保护；实际应用

引言

近年来，随着电子及计算机通信技术的快速发展为继电保护技术的发展注入了新的活力，同时也给继电保护技术不断的提出了新的要求。作为继电保护技术如何才能有效的遏制故障，使电力系统的运行效率及运行质量得到有效的保障，是继电保护工作技术人员需要解决的技术问题。

1、电力系统继电保护应用现状

20世纪60年代是晶体管继电保护技术开始的到发展。70年代中期起，基于集成运算放大器的集成电路保护开始投入研究，到80年代末集成电路保护技术逐渐取代晶体管保护技术，集成电路保护技术生产、应用持续到90年代初。此时，我国从70年代末开始进行计算机继电保护的研究，这一研究工作在高等院校和科研院所起到先导作用，成功研制了不同原理、不同类型的微机保护装置。在1984年原华北电力学院研制的输电线路微机保护装置首先通过鉴定，并在系统中获得应用，揭开了我国继电保护发展史上新的一页，为微机保护电力系统的推广开辟了道路。在主设备保护方面，关于发电机失磁保护和发电机保护——变压器组保护、微机线路保护装置、微机相电压补偿方式高频保护、正序故障分量方向高频保护等也相继研究成功，为不同原理、不同机型的微机线路保护装置，为电力系统提供了新一代性的继电保护装置。随着微机保护装置的研究，在微机保护软件、算法等方面也取得了很多理论成果，此时，我国继电保护技术进入了微机保护的时代。目前，继电保护向计算机化、网络化方向发展，保护、控制、测量、数据通信一体化和人工智能化对继电保护提出了艰巨的任务，也开辟了研究开发的新天地。随着改革开放的不断深入、国民经济的快速发展，电力系统继电保护技术将为我国经济的大发展做出贡献。

2、电力系统中继电保护的配置的应用

2.1电力系统继电保护装置的任务

继电保护主要是利用当电力系统的原件发生短路时，电气量的变化来构成继电保护动作。继电保护装置的任务可以在供电系统运行正常时完整地监视各种设备的运行状况，为值班人员提供可靠的运行依据，如果供电系统发生故障时，就可以自动地、迅速地、并有选择地切除故障部分，保证非故障部分继续运行，当供电系统中出现异常运行工作状况时，它应能及时、准确地发出信号或警报，通知值班人员尽快做出处理。

2.2继电保护装置的基本要求

2.2.1继电器的选择性。当供电系统中发生故障时，继电保护装置应能选择性地将故障部分切除？首先断开距离故障点最近的断路器，以保证系统中其他非故障部分能继续正常运行。

2.2.2继电器的灵敏性。保护装置灵敏与否一般用灵敏系数来衡量。在继电保护装置的保护范围内，不管短路点的位置如何、不论短路的性质怎样，保护装置均不应产生拒绝动作；但在保护区外发生故障时，又不应该产生错误动作。

2.2.3继电器的速动性。是指保护装置应尽可能快地切除短路故障。缩短切除故障的时间以减轻短路电流对电气设备的损坏程度，加快系统电压的恢复，从而为电气设备的自启动创造了有利条件，同时还提高了发电机并列运行的稳定性。

2.2.4继电器的可靠性。保护装置如不能满足可靠性的要求，反而会成为扩大事故或直接造成故障的根源。为确保保护装置动作的可靠性，必须确保保护装置的设计原理、整定计算、安装调试正确无误；同时要求组成保护装置的各元件的质量可靠、运行维护得当、系统简化有效，以提高保护的可靠性。

3、电力系统继电保护发展趋势

继电保护技术向计算机化、网络化、智能化、保护、控制、测量和数据通信一体化方向发展。随着计算机硬件的飞速发展，电力系统对微机保护的要求也在不断提高，除了保护的基本功能外，还应具有大容量故障信息和数据的长期存放空间，快速的数据处理功能，强大的通信能力，与其他保护，控制装置和调度联网以共享全系统数据，信息和网络资源的能力，高级语言编程等，使微机保护装置具备一台PC的功能。为保证系统的安全运行，各个保护单元与重合装置必须协调工作，因此，必须实现微机保护装置的网络化，这在当前的技术条件下是完全可行的。在实现继电保护的计算机化和网络化的条件下，保护装置实际上是一台高性能，为了测量、保护和控制的需要，室外变电站的所有设备，如变压器、线路等的二次电压、电流都必须用控制电缆引到主控室。所敷设的大量控制电缆投资大，且使得二次回路非常复杂。但是如果将上述的保护、控制、测量、数据通信一体化的计算机装置，就地安装在室外变电站的被保护设备旁，将被保护设备的电压、电流量在此装置内转换成数字量后，通过计算机网络送到主控室，则可免除大量的控制电缆。

4、继电保护装置的实际应用

对继电保护装置应按照《继电保护和电网安全自动装置检验条例》要求的项目要求进行检验；一般对10kV～35kV用户的继电保护装置，应该每两年进行一次检验，供电可靠性较高的35kV及以上用户要每年进行一次检验。由于全数字继电保护测试装置具有数字化、模块化、小型化、嵌入式人机界面等功能，主要技术特点为高压保护、测量装置等，满足IEC61850-9-1标准的数字量信号的情况下，从硬件结构和软件设计实现觉得保护装置的全数字操作目标。整机采用两套DSP+CPLD分别作为信号发生和人机监控模块，其中主控DSP系统采用以太网模块和自定义的内部通信协议，通过模块间内部CAN通讯接口传输测试数据，而监控DSP系统赋予了整机人机交互和保护自检功能。该装置能够满足新型微机保护装置研发中对数字量继电保护测试数据的需要。

改革开放30多年来，我国电网的继电保护技术均已达到先进水平，通过电网安装后的实际应用，系统在电网安全运行方面发挥了重要作用。在电网的继电保护系统主要由网、省、地级电力调度中心，各级电厂、变电站端的子站及录波装置通过电力信息传输网络共同组成。系统设计目的是能够切实提高电网的信息化和智能化，并具有高安全性和高可靠性，要优先采用电力调度数据网络，保障故障录波数据上传。因此系统具有分层、分布、开放、易扩展的特性。该系统实现了事故画面、汇总、网络探测和跨安全区应用的技术创新，至投入使用以来，经历了夏季高温用电高峰、暴风雨，冬季冰雪等突发事件的检验，结果表明继电保护装置能够较好的保证电网的安全运行。

5、结束

在电力系统继电保护工作中，只有对继电保护装置进行定期检查和维护，严格按照规定实施，要按时巡检其运行状况，及时发现故障并做好处理，保证系统无故障设备正常运行，才能保证供电的可靠性。

参考文献

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电力系统的飞速发展对继电保护不断提出新的要求，电子技术、计算机技术与通信技术的飞速发展又为继电保护技术的发展不断地注入了新的活力，因此，继电保护技术得天独厚，在40余年的时间里完成了发展的4个历史阶段。

建国后，我国继电保护学科、继电保护设计、继电器制造工业和继电保护技术队伍从无到有。在大约10年的时间里走过了先进国家半个世纪走过的道路。上世纪50年代，我国工程技术人员创造性地吸收、消化、掌握了国外先进的继电保护设备性能和运行技术，建成了一支具有深厚继电保护理论造诣和丰富运行经验的继电保护技术队伍。对全国继电保护技术队伍的建立和成长起了指导作用。阿城继电器厂引进消化了当时国外先进的继电器制造技术，建立了我国自己的继电器制造业。因而在60年代中我国己建成了继电保护研究、设计、制造、运行和教学的完整体系。这是机电式继电保护繁荣的时代，为我国继电保护技术的发展奠定了坚实基础。

2、电力系统中继电保护的配置与应用

2.1继电保护装置的任务

继电保护主要利用电力系统中原件发生短路或异常情况时电气量(电流、电压、功率等)的变化来构成继电保护动作。继电保护装置的任务在于：在供电系统运行正常时，安全地。完整地监视各种设备的运行状况，为值班人员提供可靠的运行依据；供电系统发生故障时，自动地、迅速地、并有选择地切除故障部分，保证非故障部分继续运行；当供电系统中出现异常运行工作状况时，它应能及时准确地发出信号或警报，通知值班人员尽快做出处理。

2.2继电保护装置的基本要求

1）选择性：当供电系统中发生故障时，继电保护除。首先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。

2）灵敏性：保护装置灵敏与否一般用灵敏系数来衡量。在继电保护装置的保护范围内，不管短路点的位置如何、不论短路的性质怎样，保护装置均不应产生拒绝动作；但在保护区外发生故障时，又不应该产生错误动作。

3）速动性：是指保护装置应尽可能快地切除短路故障。缩短切除故障的时间以减轻短路电流对电气设备的损坏程度，加快系统电压的恢复，从而为电气设备的自启动创造了有利条件，同时还提高了发电机并列运行的稳定眭。

4）可靠性：保护装置如能满足可靠性的要求，反而会成为扩大事故或直接造成故障的根源。为确保保护装置动作的可靠性，必须确保保护装置的设计原理、整定训算、安装调试正确无误；同时要求组成保护装置的各元件的质量可靠、运行维护得当、系统简化有效，以提高保护的可靠性。

2.3保护装置的应用

继电保护装置广泛应用于工厂企业高压供电系统、变电站等，用于高压供电系统线路保护、主变保护、电容器保护等。高压供电系统分母线继电保护装置的应用，对于不并列运行的分段母线装设电流速断保护，但仅在断路器合闸的瞬间投入，合闸后自动解除。另外，还应装设过电流保护，对于负荷等级较低的配电所则可不装设保护。变电站继电保护装置的应用包括：

①线路保护：一般采用二段式或三段式电流保护，其中一段为电流速断保护，二段为限时电流速断保护，三段为过电流保护。

②母联保护：需同时装设限时电流速断保护和过电流保护。

③主变保护：主变保护包括主保护和后备保护，主保护一般为重瓦斯保护、差动保护，后备保护为复合电压过流保护、过负荷保护。

④电容器保护：对电容器的保护包括过流保护、零序电压保护、过压保护及失压保护。

随着继电保护技术的飞速发展，微机保护的装置逐渐投入使用，由于生产厂家的不同、开发时间的先后，微机保护呈现丰富多彩、各显神通的局面，但基本原理及要达到的目的基本一致。

3、继电保护装置的维护

值班人员定时对继电保护装置巡视和检查，并做好各仪表的运行记录。在继电保护运行过程中，发现异常现象时，应加强监视并向主管部门报告。建立岗位责任制，做到每个盘柜有值班人员负责。做到人人有岗、每岗有人。值班人员对保护装置的操作，一般只允许接通或断开压板，切换开关及卸装熔丝等工作，工作过程中应严格遵守电业安全工作规定。

做好继电保护装置的清扫工作。清扫工作必须由两人进行，防止误碰运行设备，注意与带电设备保持安全距离，避免人身触电和造成二次回路短路、接地事故。对微机保护的电流、电压采样值每周记录一次，每月对微机保护的打印机进行定期检查并打印。定期对继电保护装置检修及没备查评：

①检查二次设备各元件标志、名称是否齐全；

②检查转换开关、各种按钮、动作是否灵活无卡涉，动作灵活。接点接触有无足够压力和烧伤；

③检查控制室光字牌、红绿指示灯泡是否完好；

④检查各盘柜上表计、继电器及接线端子螺钉有无松动；

⑤检查电压互感器、电流互感器二次引线端子是否完好；

⑥配线是否整齐，固定卡子有无脱落；

⑦检查断路器的操作机构动作是否正常。

根据每年对继电保护装置的定期查评，按情节将设备分为三类：经过运行检验，技术状况良好无缺陷，能保证安全、经济运行的设备为一类设备；设备基本完好、个别零件虽有一般缺陷，但尚能安全运行，不危及人身、设备安全为二类设备。有重大缺陷的设备，危及安全运行，出力降低，“三漏”情况严重的设备为三类。如发现继电保护有缺陷必须及时处理，严禁其存在隐患运行。对有缺陷经处理好的继电保护装置建立设备缺陷台帐，有利于今后对其检修工作。

随着电力系统的告诉发展和计算机通信技术的进步，继电保护技术的发展向计算机化、网络化、—体化、智能化方向发展，这对继电保护工作者提出了新的挑战。只有对继电保护装置进行定期检查和维护，按时巡检其运行状况，及时发现故障并做好处理，保证系统无故障设备正常运行，提高供电可靠性。

参考文献：

[1]王翠平．继电保护装置的维护及试验[J]．科苑论坛．

[2]严兴畴．继电保护技术极其应用[J].科技资讯，2007．

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关键词：电力系统发电变电输电配电

1.10KV供电系统在电力系统中的重要位置

电力系统是由发电、变电、输电、配电和用电等五个环节组成的。在电力系统中，各种类型的、大量的电气设备通过电气线路紧密地联结在一起。由于其覆盖的地域极其辽阔、运行环境极其复杂以及各种人为因素的影响，电气故障的发生是不可避免的。由于电力系统的特殊性，上述五个环节应是环环相扣、时时平衡、缺一不可，又几乎是在同一时间内完成的。在电力系统中的任何一处发生事故，都有可能对电力系统的运行产生重大影响。例如，当系统中的某工矿企业的设备发生短路事故时，由于短路电流的热效应和电动力效应，往往造成电气设备或电气线路的致命损坏还有可能严重到使系统的稳定运行遭到破坏；当10KV不接地系统中的某处发生一相接地时，就会造成接地相的电压降低，其他两相的电压升高，常此运行就可能使系统中的绝缘遭受损坏，也有进一步发展为事故的可能。

10KV供电系统是电力系统的一部分。它能否安全、稳定、可靠地运行，不但直接关系到企业用电的畅通，而且涉及到电力系统能否正常的运行。因此要全面地理解和执行地区电业部门的有关标准和规程以及相应的国家标准和规范。

由于10KV系统中包含着一次系统和二次系统。又由于一次系统比较简单、更为直观，在考虑和设置上较为容易；而二次系统相对较为复杂，并且二次系统包括了大量的继电保护装置、自动装置和二次回路。所谓继电保护装置就是在供电系统中用来对一次系统进行监视、测量、控制和保护，由继电器来组成的一套专门的自动装置。为了确保10KV供电系统的正常运行，必须正确的设置继电保护装置。

2.10KV系统中应配置的继电保护

按照工厂企业10KV供电系统的设计规范要求，在10KV的供电线路、配电变压器和分段母线上一般应设置以下保护装置：

（1）10KV线路应配置的继电保护

10KV线路一般均应装设过电流保护。当过电流保护的时限不大于0.5s～0.7s,并没有保护配合上的要求时，可不装设电流速断保护；自重要的变配电所引出的线路应装设瞬时电流速断保护。当瞬时电流速断保护不能满足选择性动作时，应装设略带时限的电流速断保护。

（2）10KV配电变压器应配置的继电保护

1）当配电变压器容量小于400KVA时：一般采用高压熔断器保护；

2）当配电变压器容量为400～630KVA，高压侧采用断路器时，应装设过电流保护，而当过流保护时限大于0.5s时，还应装设电流速断保护；对于车间内油浸式配电变压器还应装设气体保护；

3）当配电变压器容量为800KVA及以上时，应装设过电流保护，而当过流保护时限大于0.5s时，还应装设电流速断保护；对于油浸式配电变压器还应装设气体保护；另外尚应装设温度保护。

（3）10KV分段母线应配置的继电保护

对于不并列运行的分段母线,应装设电流速断保护，但仅在断路器合闸的瞬间投入，合闸后自动解除；另外应装设过电流保护。如采用的是反时限过电流保护时，其瞬动部分应解除；对于负荷等级较低的配电所可不装设保护。

3.10KV系统中继电保护的配置现状

目前，一般企业高压供电系统中均为10KV系统。除早期建设的10KV系统中，较多采用的是直流操作的定时限过电流保护和瞬时电流速断保护外，近些年来飞速建设的电网上一般均采用了环网或手车式高压开关柜，继电保护方式多为交流操作的反时限过电流保护装置。很多重要企业为双路10KV电源、高压母线分段但不联络或虽能联络但不能自动投入。在系统供电的可靠性、故障响应的灵敏性、保护动作的选择性、切除故障的快速性以及运行方式的灵活性、运行人员的熟练性上都存在着一些急待解决的问题。

二继电保护的基本概念

1.10KV供电系统的几种运行状况

（1）供电系统的正常运行

这种状况系指系统中各种设备或线路均在其额定状态下进行工作；各种信号、指示和仪表均工作在允许范围内的运行状况；

（2）供电系统的故障

这种状况系指某些设备或线路出现了危及其本身或系统的安全运行，并有可能使事态进一步扩大的运行状况；

（3）供电系统的异常运行

这种状况系指系统的正常运行遭到了破坏，但尚未构成故障时的运行状况。

2.10KV供电系统继电保护装置的任务

（1）在供电系统中运行正常时，它应能完整地、安全地监视各种设备的运行状况，为值班人员提供可靠的运行依据；

（2）如供电系统中发生故障时，它应能自动地、迅速地、有选择性地切除故障部分，保证非故障部分继续运行；

（3）当供电系统中出现异常运行工作状况时，它应能及时地、准确地发出信号或警报，通知值班人员尽快做出处理；

不难看出，在10KV系统中装设继电保护装置的主要作用是通过缩小事故范围或预报事故的发生，来达到提高系统运行的可靠性，并最大限度地保证供电的安全和不间断。

可以想象，在10KV系统中利用熔断器去完成上述任务是不能满足要求的。因为熔断器的安秒特性不甚完善，熄灭高压电路中强烈电弧的能力不足，甚至有使故障进一步扩大的可能；同时还延长了停电的历时。只有采用继电保护装置才是最完美的措施。因此，在10KV系统中的继电保护装置就成了供电系统能否安全可靠运行的不可缺少的重要组成部分。

3.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。也就是它应该首先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。

主保护和后备保护：

10KV供电系统中的电气设备和线路应装设短路故障保护。短路故障保护应有主保护、后备保护，必要时可增设辅助保护。

当在系统中的同一地点或不同地点装有两套保护时，其中有一套动作比较快，而另一套动作比较慢，动作比较快的就称为主保护；而动作比较慢的就称为后备保护。即：为满足系统稳定和设备的要求，能以最快速度有选择地切除被保护设备和线路故障的保护，就称为主保护；当主保护或断路器拒动时，用以切除故障的保护，就称为后备保护。

后备保护不应理解为次要保护，它同样是重要的。后备保护不仅可以起到当主保护应该动作而未动作时的后备，还可以起到当主保护虽已动作但最终未能达到切除故障部分的作用。除此之外，它还有另外的意义。为了使快速动作的主保护实现选择性，从而就造成了主保护不能保护线路的全长,而只能保护线路的一部分。也就是说，出现了保护的死区。这一死区就必须利用后备保护来弥补不可。

近后备和远后备：

当主保护或断路器拒动时，由相临设备或线路的保护来实现的后备称为远后备保护；由本级电气设备或线路的另一套保护实现后备的保护，就叫近后备保护；

辅助保护：

为补充主保护和后备保护的性能或当主保护和后备保护退出运行而增设的简单保护，称为辅助保护。

（2）灵敏性

灵敏性系指继电保护装置对故障和异常工作状况的反映能力。在保护装置的保护范围内，不管短路点的位置如何、不论短路的性质怎样，保护装置均不应产生拒绝动作；但在保护区外发生故障时,又不应该产生错误动作。保护装置灵敏与否，一般用灵敏系数来衡量。保护装置的灵敏系数应根据不利的运行方式和故障类型进行计算。灵敏系数Km为被保护区发生短路时，流过保护安装处的最小短路电流Id.min与保护装置一次动作电流Idz的比值，即:

Km=Id.min/Idz

灵敏系数越高，则反映轻微故障的能力越强。各类保护装置灵敏系数的大小，根据保护装置的不同而不尽相同。对于多相保护，Idz取两相短路电流最小值Idz(2);对于10KV不接地系统的单相短路保护取单相接地电容电流最小值Ic.min;

（3）速动性

速动性是指保护装置应能尽快地切除短路故障。

缩短切除故障的时间，就可以减轻短路电流对电气设备的损坏程度，加快系统电压的恢复，从而为电气设备的自启动创造了有利条件，同时还提高了发电机并列运行的稳定性。

所谓故障的切除时间是指保护装置的动作时间与断路器的跳闸时间之和。由于断路器一经选定，其跳闸时间就已确定，目前我国生产的断路器跳闸时间均在0.02S以下。所以实现速动性的关键是选用的保护装置应能快速动作。

（4）可靠性

保护装置应能正确的动作，并随时处于准备状态。如不能满足可靠性的要求，保护装置反而成为了扩大事故或直接造成故障的根源。为确保保护装置动作的可靠性，则要求保护装置的设计原理、整定计算、安装调试要正确无误；同时要求组成保护装置的各元件的质量要可靠、运行维护要得当、系统应尽可能的简化有效，以提高保护的可靠性。

4.继电保护的基本原理

（1）电力系统故障的特点

电力系统中的故障种类很多，但最为常见、危害最大的应属各种类型的短路事故。一旦出现短路故障，就会伴随其产生三大特点。即：电流将急剧增大、电压将急剧下降、电压与电流之间的相位角将发生变化。

（2）继电保护的类型

在电力系统中以上述物理量的变化为基础，利用正常运行和故障时各物理量的差别就可以构成各种不同原理和类型的继电保护装置。如：

反映电流变化的电流保护，有定时限过电流保护、反时限过电流保护、电流速断保护、过负荷保护和零序电流保护等；

反映电压变化的电压保护，有过电压保护和低电压保护；既反映电流的变化又反映电压与电流之间相位角变化的方向过电流保护；

反映电压与电流之间比值，也就是反映短路点到保护安装处阻抗的距离保护；反映输入电流与输出电流之差的差动保护，其中又分为横联差动和纵联差动保护；

用于反映系统中频率变化的周波保护；

专门用于反映变压器内部故障的气体保护（即瓦斯保护），其中又分为轻瓦斯和重瓦斯保护；

专门用于反映变压器温度变化的温度保护等。

另外，10KV系统中一般可在进线处装设电流保护；在配电变压器的高压侧装设电流保护、温度保护（油浸变压器根据其容量大小尚应考虑装设气体保护）；高压母线分段处应根据具体情况装设电流保护等。

三几种常用电流保护的分析

1.反时限过电流保护

（1）什麽是反时限过电流保护

继电保护的动作时间与短路电流的大小有关，短路电流越大，动作时间越短；短路电流越小，动作时间越长，这种保护就叫做反时限过电流保护。

（2）继电器的构成

反时限过电流保护是由GL-15(25)感应型继电器构成的。这种保护方式广泛应用于一般工矿企业中，感应型继电器兼有电磁式电流继电器(作为起动元件)、电磁式时间继电器(作为时限元件)、电磁式信号继电器(作为信号元件)和电磁式中间继电器(作为出口元件)的功能，用以实现反时限过电流保护；另外，它还有电磁速断元件的功能，又能同时实现电流速断保护。采用这种继电器,就可以采用交流操作，无须装设直流屏等设备；通过一种继电器还可以完成两种保护功能(体现了继电器的多功能性)，也可以大大简化继电保护装置。但这种继电器虽外部接线简单，但内部结构十分复杂，调试比较困难；在灵敏度和动作的准确性、速动性等方面也远不如电磁式继电器构成的继电保护装置。

（3）反时限过电流保护的基本原理

当供电线路发生相间短路时，感应型继电器KA1或(和)KA2达到整定的一定时限后动作，首先使其常开触点闭合，这时断路器的脱扣器YR1或(和)YR2因有KA1或(和)KA2的常闭触点分流(短路)，而无电流通过,故暂时不会动作。但接着KA1或(KA2)的常闭触点断开，因YR1或(和)YR2因“去分流”而通电动作，使断路器跳闸，同时继电器本身的信号掉牌掉下，给出信号。

在这里应予说明，在采用“去分流”跳闸的反时限过电流保护装置中，如继电器的常闭触点先断开而常开触点后闭合时，则会出现下列问题：

1）继电器在其常闭触点断开时即先失电返回，因此其常开触点不可能闭合，因此跳闸线圈也就不能通电跳闸；

2）继电器的常闭触点如先断开,CT的二次侧带负荷开路，将产生数千伏的高电压、比差角差增大、计量不准以及铁心发热有可能烧毁绝缘等，这是不允许的。

2.定时限过电流保护

（1）什麽是定时限过电流保护

继电保护的动作时间与短路电流的大小无关，时间是恒定的，时间是靠时间继电器的整定来获得的。时间继电器在一定范围内是连续可调的，这种保护方式就称为定时限过电流保护。

（2）继电器的构成

定时限过电流保护是由电磁式时间继电器(作为时限元件)、电磁式中间继电器(作为出口元件)、电磁式电流继电器(作为起动元件)、电磁式信号继电器(作为信号元件)构成的。它一般采用直流操作，须设置直流屏。定时限过电流保护简单可靠、完全依靠选择动作时间来获得选择性，上、下级的选择性配合比较容易、时限由时间继电器根据计算后获取的参数来整定，动作的选择性能够保证、动作的灵敏性能够满足要求、整定调试比较准确和方便。这种保护方式一般应用在10～35KV系统中比较重要的变配电所。

（3）定时限过电流保护的基本原理

10KV中性点不接地系统中，广泛采用的两相两继电器的定时限过电流保护的原理接线图。它是由两只电流互感器和两只电流继电器、一只时间继电器和一只信号继电器构成。

当被保护线路只设有一套保护，且时间继电器的容量足大时，可用时间继电器的触点去直接接通跳闸回路，而省去出口中间继电器。

当被保护线路中发生短路故障时，电流互感器的一次电流急剧增加，其二次电流随之成比例的增大。当CT的二次电流大于电流继电器的起动值时，电流继电器动作。由于两只电流继电器的触点是并联的，故当任一电流继电器的触点闭合，都能接通时间继电器的线圈回路。这时，时间继电器就按照预先整定的时间动作使其接点吸合。这样，时间继电器的触点又接通了信号继电器和出口中间继电器的线圈，使其动作。出口中间继电器的触点接通了跳闸线圈回路，从而使被保护回路的断路器跳闸切断了故障回路，保证了非故障回路的继续运行。而信号继电器的动作使信号指示牌掉下并发出警报信号。

由上不难看出，保护装置的动作时间只决定于时间继电器的预先整定的时间，而与被保护回路的短路电流大小无关，所以这种过电流保护称为定时限过电流保护。

（4）动作电流的整定计算

过流保护装置中的电流继电器动作电流的整定原则，是按照躲过被保护线路中可能出现的最大负荷电流来考虑的。也就是只有在被保护线路故障时才启动，而在最大负荷电流出现时不应动作。为此必须满足以下两个条：

1）在正常情况下，出现最大负荷电流时（即电动机的启动和自启动电流，以及用户负荷的突增和线路中出现的尖峰电流等）不应动作。即：

Idz>Ifh.max

式中Idz----过电流保护继电器的一次动作电流；

Ifh.max------最大负荷电流

2）保护装置在外部故障切除后应能可靠地返回。因为短路电流消失后，保护装置有可能出现最大负荷电流，为保证选择性，

已动作的电流继电器在这时应当返回。因此保护装置的一次返回电流If应大于最大负荷电流fh.max。即：

If>Ifh.max

因此，定时限过电流装置电流继电器的动作电流Idz.j为：

Idz.j=(Kk.Kjx/Kf.Nlh).Ifh.max

式中

Kk------可靠系数，考虑到继电器动作电流的误差和计算误差而设。一般取为1.15～1.25Kjx------由于继电器接入电流互感器二次侧的方式不同而引入的一个系数。电流互感器为三相完全星形接线和不完全星形接线时

Kjx=1；如为三角形接线和两相电流差接线时Kjx=1.732;

Kf-------返回系数，一般小于1；

Nlh------电流互感器的变比。

（5）动作时限的整定原则

为使过电流保护具有一定的选择性，各相临元件的过电流保护应具有不同的动作时间。

在线路XL-1、XL-2、XL-3的靠近电源端分别装有过电流保护装置1、2、3。当D1点发生短路时，短路电流由电源提供并流过保护装置1、2、3，当短路电流大于它们的整定值时，各套保护装置均启动。但按选择性的要求，应只由保护装置3（离故障点最近）动作于跳闸。在故障切除后，保护装置1、2返回。因此就必须使保护装置2的动作时间较保护装置1长一些；而保护装置3又要比保护装置2长一些，并依次类推，即：

t1>t2>t3

不难看出，各级保护装置的动作时限是由末端向电源端逐级增大的。也就是越靠近电源端，保护的动作时限越长，有如阶梯一样，故称为阶梯性时限特性。各级之间的时限均差一个固定的数值，称其为时限级差Dt。对于定时限过电流保护的时限级差Dt一般为0.5S;对于反时限的时限级差Dt

一般为0.7S。可是，越靠近电源端线路的阻抗越小，短路电流将越大，而保护的动作时间越长。也就是说过电流保护存在着缺陷。这种缺陷就必须由电流速断保护来弥补不可。

（6）过电流保护的保护范围

过流保护可以保护设备的全部，也可以保护线路的全长，还可以作为相临下一级线路穿越性故障的后备保护。

3.电流速断保护

（1）什麽是电流速断保护

电流速断保护是一种无时限或略带时限动作的一种电流保护。它能在最短的时间内迅速切除短路故障，减小故障持续时间，防止事故扩大。

电流速断保护又分为瞬时电流速断保护和略带时限的电流速断保护两种。

（2）电流速断保护的构成

电流速断保护是由电磁式中间继电器(作为出口元件)、电磁式电流继电器(作为起动元件)、电磁式信号继电器(作为信号元件)构成的。它一般不需要时间继电器。常采用直流操作，须设置直流屏。电流速断保护简单可靠、完全依靠短路电流的大小来确定保护是否需要启动。它是按一定地点的短路电流来获得选择性动作，动作的选择性能够保证、动作的灵敏性能够满足要求、整定调试比较准确和方便。

（3）瞬时电流速断保护的整定原则和保护范围

瞬时电流速断保护与过电流保护的区别，在于它的动作电流值不是躲过最大负荷电流，而是必须大于保护范围外部短路时的最大短路电流。即按躲过被保护线路末端可能产生的三相最大短路电流来整定。从而使速断保护范围被限制在被保护线路的内部，从整定值上保证了选择性，因此可以瞬时跳闸。当在被保护线路外部发生短路时，它不会动作。所以不必考虑返回系数。由于只有当短路电流大于保护装置的动作电流时，保护装置才能动作。所以瞬时电流速断保护不能保护设备的全部，也不能保护线路的全长，而只能保护线路的一部分。对于最大运行方式下的保护范围一般能达到线路全长的50%即认为有良好的保护效果；对于在最小运行方式下的保护范围能保护线路全长的15%～20%，即可装设。保护范围以外的区域称为“死区”。因此，瞬时电流速断保护的任务是在线路始端短路时能快速地切除故障。

当线路故障时，瞬时电流速断保护动作，运行人员根据其保护范围较小这一特点,可以判断故障出在线路首端，并且靠近保护安装处；如为双电源供电线路，则由两侧的瞬时电流速断保护同时动作或同时都不动作，可判断故障在线路的中间部分。

（4）瞬时电流速断保护的基本原理

瞬时电流速断保护的原理与定时限过电流保护基本相同。只是由一只电磁式中间继电器替代了时间继电器。

中间继电器的作用有两点：其一是因电流继电器的接点容量较小，不能直接接通跳闸线圈，用以增大接点容量；其二是当被保护线路上装有熔断器时，在两相或三相避雷器同时放电时，将造成短时的相间短路。但当放完电后，线路即恢复正常，因此要求速断保护既不误动，又不影响保护的快速性。利用中间继电器的固有动作时间，就可避开避雷器的放电动作时间。

（5）略带时限的电流速断保护

瞬时电流速断保护最大的优点是动作迅速，但只能保护线路的首端。而定时限过电流保护虽能保护

线路的全长，但动作时限太长。因此，常用略带时限的电流速断保护来消除瞬时电流速断保护的“死区”。要求略带时限的电流速断保护能保护全线路。因此，它的保护范围就必然会延伸到下一段线路的始端去。这样，当下一段线路始端发生短路时，保护也会起动。为了保证选择性的要求，须使其动作时限比下一段线路的瞬时电流速断保护大一个时限级差，其动作电流也要比下一段线路瞬时电流速断保护的动作电流大一些。略带时限的电流速断保护可作为被保护线路的主保护。略带时限的电流速断保护的原理接线和定时限过电流保护的原理接线相同。

4.三段式过电流保护装置

由于瞬时电流速断保护只能保护线路的一部分，所以不能作为线路的主保护，而只能作为加速切除线路首端故障的辅助保护；略带时限的电流速断保护能保护线路的全长，可作为本线路的主保护，但不能作为下一段线路的后备保护；定时限过电流保护既可作为本级线路的后备保护（当动作时限短时，也可作为主保护，而不再装设略带时限的电流速断保护。），还可以作为相临下一级线路的后备保护，但切除故障的时限较长。

一般情况下，为了对线路进行可靠而有效的保护，也常把瞬时电流速断保护（或略带时限的电流速断保护）和定时限过电流保护相配合构成两段式电流保护。

对于第一段电流保护，究竟采用瞬时电流速断保护，还是采用略带时限的电流速断保护，可由具体情况确定。如用在线路---变压器组接线，以采用瞬时电流速断保护为佳。因在变压器高压侧故障时，切除变压器和切除线路的效果是一样的。此时，允许用线路的瞬时电流速断保护，来切除变压器高压侧的故障。也就是说，其保护范围可保护到线路全长并延伸到变压器高压侧。这时的第一段电流保护可以作为主保护；第二段一般均采用定时限过流保护作为后备保护，其保护范围含线路---变压器组的全部。

通常在被保护线路较短时，第一段电流保护均采用略带时限的电流速断保护作为主保护；第二段采用定时限过流保护作为后备保护。

在实际中还常采用三段式电流保护。就是以瞬时电流速断保护作为第一段，以加速切除线路首端的故障，用作辅助保护；以略带时限的电流速断保护作为第二段，以保护线路的全长，用作主保护；以定时限过电流保护作为第三段，以作为线路全长和相临下一级线路的后备保护。对于北京电信的10KV（含35KV）供电线路今后宜选用两段式或三段式电流保护。

因为这种保护的设置可以在相临下一级线路的保护或断路器拒动时，本级线路的定时限过流保护可以动作，起到远后备保护的作用；如本级线路的主保护（瞬时电流速断或略带时限的电流速断保护）拒动时，则本级线路的定时限过电流保护可以动作，以起到近后备的作用。

5.零序电流保护

电力系统中发电机或变压器的中性点运行方式，有中性点不接地、中性点经消弧线圈接地和中性点直接接地三种方式。10KV系统采用的是中性点不接地的运行方式。

系统运行正常时，三相是对称的，三相对地间均匀分布有电容。在相电压作用下，每相都有一个超前90°的电容电流流入地中。这三个电容电流数值相等、相位相差120°，其和为零.中性点电位为零。

假设A相发生了一相金属性接地时，则A相对地电压为零，其他两相对地电压升高为线电压，三个线电压不变。这时对负荷的供电没有影响。按规程规定还可继续运行2小时，而不必切断电路。这也是采用中性点不接地的主要优点。但其他两相电压升高，线路的绝缘受到考验、有发展为两点或多点接地的可能。应及时发出信号，通知值班人员进行处理。

10KV中性点不接地系统中，当出现一相接地时，利用三相五铁心柱的电压互感器（PT)的开口三角形的开口两端有无零序电压来实现绝缘监察。它可以在PT柜上通过三块相电压表和一块线电压表（通过转换开关可观察三个线电压）看到“一低、两高、三不变”。接在开口三角形开口两端的过电压继电器动作，其常开接点接通信号继电器，并发出预告信号。采用这种装置比较简单，但不能立即发现接地点，因为只要网络中发生一相接地，则在同一电压等级的所有工矿企业的变电所母线上，均将出现零序电压，接有带绝缘监视电压互感器的电力用户都会发出预告信号。也就是说该装置没有选择性。为了查找接地点，需要电气人员按照预先制定的“拉路序位图”依次拉路查找，并随之合上未接地的回路，直到找到接地点为止。可以看出，这种方法费力、费时、安全性差，在某些情况下这样做还是不允许的。因此，这种装置存在一定的缺陷。

当网络比较复杂、出线较多、可靠性要求高，采用绝缘监察装置是不能满足运行要求时，可采用零序电流保护装置。它是利用接地故障线路零序电流较非接地故障线路零序电流大的特点构成的一种保护装置。

零序电流保护一般使用在有条件安装零序电流互感器的电缆线路或经电缆引出的架空线路上。当在电缆出线上安装零序电流互感器时，其一次侧为被保护电缆的三相导线，铁心套在电缆外，其二次侧接零序电流继电器。当正常运行或发生相间短路时，一次侧电流为零。二次侧只有因导线排列不对称而产生的不平衡电流。当发生一相接地时，零序电流反映到二次侧，并流入零序电流继电器，使其动作发出信号。在安装零序电流保护装置时，特别注意的一点是：电缆头的接地线必须穿过零序电流互感器的铁心。这是由于被保护电缆发生一相接地时，全靠穿过零序电流互感器铁心的电缆头接地线通过零序电流起作用的。否则互感器二次侧也就不能感应出电流，因而继电器也就不可能动作。

不难理解，当某一条线路上发生一相接地时，非接地线路上的零序电流为本身的零序电流。因此，为了保证动作的选择性，在整定时，保护装置的启动电流Idz应大于本线路的电容电流，即：

Idz=Kh.3Uxan.w.Co=Kh.Io

式中Idz------保护装置的启动电流；

Kh-------可靠系数，如无延时，考虑到不稳定间歇性电弧所发生的振荡涌流时，取4～5；如延时为0.5S时，则取1.5～2;

Uxan------相电压值；

Co--------被保护线路每相的对地电容；

Io--------被保护线路的总电容电流。

按上式整定后，还需校验在本线路上发生一相接地时的灵敏系数Klm,由于流经接地线路上的零序电流为全网络中非接地线路电容电流的总和，可用3Uxan.w.(CS-Co)表示，因此灵敏系数为:

Klm=3Uxan.w.(CS-Co)/Kh.3Uxan.w.Co

=(CS-Co)/Kh.Co

上式可改写成:

Klm=I0S-Io/Kh.Io

=I0S-Io/Idz

式中CS------同一电压等级网络中，各元件每相对地电容之和；

I0S------与CS

相对应的对地电容电流之和。对电缆线路取大于或等于1.25;架空线路取1.5;对于架空线路，由于没有特制的零序电流互感器，如欲安装零序电流保护，可把三相三只电流互感器的同名端并联在一起，构成零序电流过滤器，再接上零序电流继电器。其动作电流整定值中，要考虑零序电流过滤器中不平衡电流的影响。

四对北京电信10KV系统中继电保护的综合评价

1.定时限过电流保护与反时限过电流保护的配置

10KV系统中的上、下级保护之间的配合条件必须考虑周全，考虑不周或选配不当，则会造成保护的非选择性动作，使断路器越级跳闸。保护的选择性配合主要包括上、下级保护之间的电流和时限的配合两个方面。应该指出，定时限过电流保护的配合问题较易解决。由于定时限过电流保护的时限级差为0.5S，选择电网保护装置的动作时限，一般是从距电源端最远的一级保护装置开始整定的。为了缩短保护装置的动作时限，特别是缩短多级电网靠近电源端的保护装置的动作时限，其中时限级差起着决定的作用，因此希望时限级差越小越好。但为了保证各级保护装置动作的选择性,时限级差又不能太小。虽然反时限过电流保护也是按照时限的阶梯原则来整定，其时限级差一般为0.7S。而且反时限过电流保护的动作时限的选择与动作电流的大小有关。也就是说，反时限过电流保护随着短路电流与继电器动作电流的比值而变，因此整定反时限过电流保护时，所指的时间都是在某一电流值下的动作时间。还有，感应型继电器惯性较大，存在一定的误差，它的特性不近相同，新旧、型的特性也不相同。所以，在实际运行整定时，就不能单凭特性曲线作为整定的依据，还应该作必要的实测与调试。比较费力、费事。因此，反时限过电流保护时限特性的整定和配合就比定时限过电流保护装置复杂得多。通过分析可以看出，北京电信10KV新建及在建工程中，应以配置三段式或两段式定时限过电流保护、瞬时电流速断保护和略带时限的电流速断保护为好。

2.北京电信10KV系统中高压设备的配置

目前，北京电信10KV系统中高压开关柜的配置主要有两大类：即固定式高压开关柜和手车式高压开关柜。关于固定式高压开关柜是我国解放初期自前苏联引进的老产品，柜型高大、有足够的安全距离、但防护等级低、元器件陈旧、防电击水平较低；而手车式高压开关柜是近年来引进国外技术，消化吸收研制的换代产品，体积缩小、防护等级大大提高、元器件的选用比较先进、防电击水平较高。其主要特点可归纳为：它有四室（手车室、电缆室、母线室和继电仪表室）、七车（断路器手车、隔离手车、接地手车、所用变压器手车、电压互感器手车、电压互感器和避雷器手车、避雷器和电容器手车）、三个位置（工作位置、试验位置和拖出柜外检修位置）和两个锁定（工作位置的锁定和试验位置的锁定）。它用高压一次隔离触头替代了高压隔离开关、用接地开关替代了临时接地线等。对于系统的运行安全提供了很好的条件。关于配电变压器安装于主机楼时，一般均采用了防火等级较高的干式变压器，笔者曾率先尝试采用了D/Yo-11接线组别的干式变压器（传统采用Y/Yo-12接线组别），其一次接成了D形接线，为电信部门产生的大量高次谐波提供了通路，这样就较为有效的防止了我们电信部门的用电对系统造成的谐波污染（目前电业部门正在谐波管理方面考虑采取必要的经济措施）；同时，采用了这种接线组别，使得继电保护的灵敏性有所提高。按照IEC及新的国家标准GB50054-96的要求，应逐步推广采用D/Yo-11接线组别的配电变压器。

3.关于10KV一相接地保护方式的探讨

10KV中性点不接地系统中发生一相接地时，按照传统方式是采用三相五铁心柱的JSJW-10型电压互感器作为绝缘监视。但是，当我们选用了手车式高压开关柜后，再继续安装JSJW-10已经比较困难，又由于10KV系统中的一次方案有了变化、原有的绝缘监视方案又存在着缺陷，因此较为可取的办法是采用零序电流保护装置。

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关键词：电力变压器；电气试验；继电保护；常见故障；电力系统 文献标识码：A

中图分类号：TM41 文章编号：1009-2374（2016）32-0065-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2016.32.032

目前，我国人民对于电的需求量越来越大，保证电网的运行安全这一问题显得尤为重要。由于电网运行复杂，在这一过程中，要时刻保持变压器的运行稳定。变压器承担着输电、配电的任务，也是电网系统运行安全的基础保证，文章就变压器电气试验和继电保护的基本方法进行了阐述与分析。

1 电力变压器常见电气试验

电力变压器使用过程中会出现不同程度的故障，针对不同故障要进行对应的电气试验，检查出设备故障，并进行维修。其中常见的电气试验有绝缘测量、耐压试验、变比试验、瓦斯继电器试验，如果继电器故障难以处理，还要进行直流电阻试验。绝缘测量是所有试验的基础，通过变压器一次和二次之间对地电阻测量，可以确定简单的故障，也可以确保设备的绝缘强度，防止漏电和破损。当电压器存在相间电阻平衡问题时，采用直流电阻试验来测试其稳定性。继电器瓦斯试验较为复杂，但在大型变压器故障查找和检修中不可缺少，也要根据电力变压器的运行对其进行继电器保护。

2 变压器继电保护原理及原则

2.1 变压器继电保护基本原理

变压器继电保护主要靠继电保护装置来完成。其基本原理为，继电保护装置能够对受保护区域内的故障做出适当的反应，提示维修人员设备存在安全隐患。继电保护装置要能够正确地判断故障，不能误动或拒动。出现故障的变压器和未出现故障的变压器的电气量发生巨大变化，其中电流和电压是主要表现。发生故障后，继电保护装置显示，变压器系统的电流瞬间增大，变压器正常运行状态下，电流为额定电流。而故障发生后，很可能造成系统的短路，电流值迅速上升并且远远超过额定电流值，容易造成系统内部零件烧毁。与此同时，电压会降低，并且越接近短路点，电压值下降越多。与正常运行相比，故障下的变压器系统电流与电压之间的相位角增大。最后，故障状态下的系统会出现阻抗上的变化，也就是电压与电流的比值减少，无法维持设备的正常运行，从而造成电力系统停止工作。

2.2 变压器继电保护的原则

继电保护装置发挥保护功能要具有可靠性、选择性、灵敏性和速动性四个特点。可靠性是继电保护的最基本要求，要求在执行继电保护的过程中，正确判断和发现故障，并且要发出正确的预警信号。继电保护装置要满足设备运行的基本性能，不能误动或者拒动。当变压器出现短路后，还要求继电保护装置具有选择性，是指在发生故障后只对保护区范围内出口动作，帮助维修人员判断故障位置，减少资源浪费，不影响系统的整体工作性能。由于故障多在瞬间出现，因此判断故障也要具有灵敏性和快速性，从性能上继电保护装置应具有高度的灵敏性，一旦设备存在故障隐患，就将提供预警报告，并将故障可能范围降到最低，使工厂可以实现预防先于维修，提高设备的运行效率。继电保护装置整体规程与灵敏度的计算方式不同，前者是在最大运行方式下进行计算的，而后者是在最小运行方式下进行计算的。灵敏度高的继电保护装置要能够对短路点进行正确判断。也就是说，无论是在最大运行模式，还是在最小运行模式下，继电保护系统都要保持可靠的运作性能。要求继电保护装置可以识别变压器内部轻微匝间故障，确保保护范围。同时，继电保护装置的动作要快，要在第一时间做出判断，以便于维修人员能够及时发现变压器故障，减少运行损失。继电保护装置的故障判定范围包括电厂设备的母线电压小于有效值、大型发电机或者大容量发电机内部故障、对人体安全造成影响的干扰信号，若单指变压器的话，还包括电压器内部的线路短路、匝间短路和接地短路现象。另外，针对故障的电流不平衡和差动电流现象，均应做出准确的判断，从而确保变压器的运行稳定，促进电厂的正常运行。

2.3 电力变压器继电保护方案设计

针对当下电力企业的发展，变压器继电保护方案主要从以下方面入手，分别为瓦斯保护、差动保护和过电流保护。企业应从变压器的原理，运行中所需的技术支持入手，以保持变压器正常的工作状态为前提，进行设计、维持和继电保护处理。继电保护装置的主要任务就是对障碍部位进行预警和切除，信号的传达要准确，根据我国对变压器运行的相关规定，其具体的保护方案设计如下：

2.3.1 瓦斯保护。该保护在变压器运行中较为常见，是一种电力变压器内部的装置，以气体变压器为主。瓦斯保护的目的是保证电力变压器油箱内部的气体可以及时排出，防止油箱温度突然上升，并且确保了绝缘油的基本性能，防止出现漏电和短路等安全隐患。针对不同的变压器故障，瓦斯保护的原理不同。在正常运行状态下，变压器信号由油箱的上触点连通中间变压器发出，当系统存在故障时，则警报信号由油箱的下触点连通信号回路发出，并辅以跳闸应急处理，此时可以确保故障的正确预警，并且降低了故障的可能范围，提高了故障排除和维修的效率。

2.3.2 变压器的差动保护。差动保护实际上是利用了变压器高压端和低压端电流和相位的不同，根据变压器的运行原理，将两侧的不同电流互感器进行连接，形成环流。通过判断电流变化来判断是否存在故障，此方法也被称为相位补偿，分别将变压器星形侧和三角形侧的电流互感器连接成三角形和星型。正常状态下，星型互感器和三角形、星形之间的电流差值为零或者接近于零，此时差动保护无动作，而在出现故障时，继电器的两侧电流差值会增大，并且是快速增大，此时的电流值为继电保护装置的两侧互感电流所形成的二次电流之和，远大于故障点的短路电路，从而造成系统短路，安装继电保护装置的主要目的就是在系统某处出现故障时做出相应的动作，缩小短路带来的影响。由继电保护装置发出相应的差动信号，预示存在故障，并协助解决故障。差动保护原理清晰，能够保持灵敏度高、选择性好、实现简单等特点，在发电机、电动机以及母线等设备上均能得到广泛应用，作为电器主设备的主保护，优势比较明显。

2.3.3 电力变压器的过电流保护和负荷保护。电力变压器过电流保护常用于上述所述两种方案的备用保护方案。过电流保护分为几种，主要是按照不同的短路电流来划分。其中过电流保护主要用于降压变压器。复合电压启动的过电流保护则应用于升压变压器，对其灵敏度不足具有弥补作用。负序电流和单相式低电压启动的过电流保护，则多应用于系统联络变压器和63MV-A及以上大容量升压变压器。与之相对应的变压器负荷保护主要应用于故障预防，变压器长期处于大负荷状态下，会导致其电流增大，负荷保护就是通过降低负荷来控制过电流。该装置通常指采用一只电流继电器与某个单相线路相连的一对一的接线方式，一般在经过一定延时后动作于信号，或延时跳闸。

3 结语

在我国，电网的发展有着不可磨灭的作用，变压器是电网运行中的核心设备，变压器的运行稳定决定了整个网络的稳定。继电气试验和继电保护是维持变压器安全和稳定的基本策略，要求电网系统正确运用继电保护策略，减少设备故障并及时清除已发生的故障。另外，在运行过程中，还要对实际的运行状况进行具体的分析。

参考文献

[1] 郭启禄，张坤.发电厂电气设备运行中常见故障及应对措施[J].科技经济市场，2015，12（1）.

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【关键词】电力系统；自动化；安全管理；继电保护

1　电力系统稳定的基本概念

电力系统稳定的种类有很多种，下面笔者着重介绍几种稳定形态和意义。电力系统暂态稳定则是指电力系统以某种运行方式运作时，突然受到极大的扰动，在经历一个机电暂态过程后达成一个新的稳定运行状态或回归到原始稳定状态；电力系统静态稳定的概念定义为电力系统在受到小型干扰后，不出现非周期性失步，并能够通过内部的调整自动恢复到起始的运行状态；电力系统动态稳定则是指电力系统在受到干扰后，不出现振幅不断增大的振荡而失步的状况。其主要表现特征有：电力系统的机电耦合的次同步振荡、低频振荡以及同步电机自激现象等等。至于频率崩溃则指的是电力系统频率在低于某一临界频率值时，电源与负荷之间的平衡关系将遭到毁灭性的破坏，从而导致一些机组相继退出运行状态，造成大面积停电的状况。

2　电力系统继电保护进行的基本要求

电力系统的建立之所以需要继电保护功能的加载，不单单是为了在事故发生时对故障线路进行快速切断，而是基于故障发生时，对故障线路进行有选择性的切断，从而选择性的保护了不需要切断的电力线路，避免由于部分线路故障而造成的经济损失扩张，将损失程度降到最低。上述情况中提到的选择只是继电保护的功能之一，当电力系统故障发生时，继电保护系统还具备有一定的速动功能，速动功能是故障快速切除的基本保证，其动作的前提是系统内置设备的可靠性和稳定性，因此继电保护能够对电力系统运行发生故障时，将影响及损失降低至底线的电力系统保障。快速切除故障的优点有：提高了电力系统运行的稳定性；降低电气设备的损坏程度，防止电力故障范围的进一步扩张；系统电压恢复迅速，使得电动机的运行能够快速自启并恢复正常工作状态，从而减轻对电力用户的影响；使线路短路点去游离的速度变快，从而提高重合闸的成功率。

近些年来，我国工农业的迅速发展，使得电力系统进行了一场新的技术革命，原始的系统继电保护装置已经不能满足当下电网改革的需求。因此，在面对需要不断改进的电网结构时，继电保护装置也要从根本上进行技术和能力的革新，从而适应不断强化的电网需求。

3　电力系统继电保护特征及管理现状

由于电力系统自动化的发展趋势，继电保护的模式已经不再是以前传统意义上的仪表监控、预告信号、事故音响警报等单一的管理模式，而是在计算机现代化管理技术的层面上实行了自动化管理模式，其具备有维护安装调试便利、操作简单快捷、保护性能可靠、功能强大、设备先进等优势。并且具有高度的可靠性、灵活的选择性以及精确的逻辑回路动作，使得操作人员能够更为轻松的进行操作。这样的功能具备，从科学的角度上实现了遥测、遥控、遥调及遥信等共享化管理功能，落实了无人值守的电力自动化管理控制的目标。而故障录波和基于GPS的卫星对时功能则从较大程度上满足了管理人员对电力系统运行故障及时、精准分析和快速处理。这些都是在计算机现代化管理技术层面上进行的继电保护设备分析，表达了笔者对今后继电保护技术发展的美好憧憬。当下施行的继电保护运行环境并没有发生什么较大的变化，自动化综合变电站和现代化电网对继电保护功能需求的逐步提升，使得继电保护全方位的功能激发和其安全管理工作有了更近一层的奋斗目标。比较于电磁型的传统保护方式，计算机技术系统对于雷击防护、干扰抗拒、工作环境要求以及电压电源等条件具有更为客观的高度要求。因此，对于现行的变电站后台远方监控等不完善状况，更提醒了我们要对继电保护管理措施加强重视和管理，让当下继电保护相关功能的运行环境、设计维护方式的优化更加完善，从而能够合理补充自动化综合变电站人性化的管理功能，使得运行稳定、安全的综合电网的建设拥有一个良好的实施基础。

4　电力自动化继电保护安全管理

4.1　统筹规划，开展科学的选型设计

选型设计方面，电力系统主体应该树立良好的知名企业形象，对继电保护的安全设备选择上秉持完善设计、成熟技术及可靠稳定性能具备的产品，从根本上保障了硬件设备治疗的优秀程度，使其能够在电力系统中进行长期稳定的运行。实践管理上则要有纵观全局的设计概念以及科学合理的配置思想，从而使继电保护、信号、计量、测量以及远动控制等环节能够相互配合，进一步确保电力系统高水平运转的高效状态。

4.2　调试安装的完善，保证电力设备之间能够协调配合综合自动化变电站的运行

对于新安装或二次回路路径有所变更的变压器差动保护要经过遵循以下原则才能投入正式使用：上述差动保护设备的运行投入要在充电器充电时进行；系统带负荷前应该停用差动保护；带负荷后测量出的负荷电流向量及继电器的差电压，核对无误够后才能将差动保护投入运行使用。

4.3　依据安全保护要求强化验收标准投运及运行的相关维护

电力系统中，对于电力自动化继电保护装置的验收是十分重要的，除了在验收时进行一些常规的设备验收和维护操作外，还要加强对各个设备的遥信、遥控、遥调和遥测功能的检测验收，并以相关规程为依据，明确设备运行重点，从而建立今后设备检修中相关数据的支持体系。继电器的验收和定期测试时，外部检查标准如下：继电器外壳完好无损，没有外伤和破损的状况出现，且盖与底座之间密封保持良好；继电器各原件不存在外伤和破损，且安装牢固整齐；导电部分的螺丝、接线柱以及连接导线部位，不应该出现氧化、开焊和接触不良等现象，螺丝和接线柱上应该具备弹簧垫和垫片；非导电部分部件则必须用螺丝加以固定并用耐久漆进行点封。

5　总结

综上所述，结合当下电力系统继电保护特征和管理状况，电力系统管理者只有依据现实工作需求、系统调控现状来科学地制定安全管理策略、统筹设计、规范选型设计并完善调试安装及协调配合方面的制度。加强对投运的验收和运行的维护，从根本上提升电力系统继电保护的安全性，使其能够尽快适应电力自动化系统的改造，将其辅助功能的优势充分发挥，以全面提升电力系统的服务水平和运行效益。

参考文献：

[1]施计.电力自动化继电保护安全管理探讨[J].价值工程，2012（04）.