【导读】首先,我们要将一次设备的电压、电流量线性地转化成适合保护装置使用的电压和电流量,并且将一次设备和二次设备隔离开。在我们的实际现场,这个功能由电流互感器、电压互感器和互感器接到保护装置的电缆实现。这部分叫做 “测量回路”。
Q:?;ぷ爸糜赡募覆糠止钩桑棵扛霾糠钟惺裁醋饔??
一般继电?;ぷ爸糜?测量比较元件、 逻辑判断元件、 执行输出元件三部分构成。
测量比较元件负责把输入元件的物理参量与给定的值进行比较,根据比较结果,输出“0”或“1”性质的逻辑信号。根据实现原理不同,这个“0”或“1”可以表示电平的高低,也可以是触点的断开和闭合。
逻辑判断元件将多个测量比较元件输出逻辑信号的性质(是“0”还是“1”)、先后顺序、持续时间等进行组合判断,将多个测量元件输出的逻辑信号变成“跳闸”、“发信号”或“不动作”的指令。
执行输出元件根据逻辑判断部分传来的指令,发出跳闸脉冲及相应的动作信息、发出警报或不动作。
Q:继电?;さ墓ぷ骰芈钒男?/div>
光靠一个?;ぷ爸檬遣荒芡瓿杀;と挝竦模瓿杉痰绫;さ娜挝瘢剐枰痰绫;さ墓ぷ骰芈?。
首先,我们要将一次设备的电压、电流量线性地转化成适合?;ぷ爸檬褂玫牡缪购偷缌髁?,并且将一次设备和二次设备隔离开。在我们的实际现场,这个功能由电流互感器、电压互感器和互感器接到?;ぷ爸玫牡缋率迪?。这部分叫做 “测量回路”。
然后,我们还需要让?;つ芄豢刂瓶靥?,这就需要将?;ぷ爸贸隹诤涂靥⑾呷α?,这部分叫做 “控制回路”。
最后,我们在主控室,现场的?;ぷ爸枚髁?,要想办法让我们知道。为了让运行人员知道?;ぷ爸枚髑榭?,我们需要 “信号回路”。
此外,对于现在使用的微机?;?,保护装置的电源都集成在?;ぷ爸媚诓?。装置取220V或110V直流电源,再在装置内部的电源插件中将其转化为适合集成电路芯片工作的电压(5V、12V或24V)。
下图是一个用电磁继电器实现的过电流?;さ墓ぷ骰芈?。目前我们用的都是微机?;ぃ丫坏秸庋慕酉?,但可以用它直观体会?;ぷ爸煤凸ぷ骰芈返墓钩?。

图中的KA是一个电流继电器,属于测量比较元件。它通过测量回路接受来自电流互感器TA二次侧的电流,并且和整定值进行比较。如果输入电流大于整定值,电流继电器触点闭合,这个触点的闭合就是一个逻辑信号。这个逻辑信号会启动时间继电器KT,这个时间继电器属于逻辑判断元件。时间继电器(逻辑判断元件)接收到电流继电器(测量比较元件)的逻辑信号,经过整定的时间延时(逻辑运算)之后,如果输入的逻辑信号不变,则将跳闸指令传给执行输出部分,启动中间继电器KM(执行输出元件),使KM接点闭合,通过控制回路使跳闸线圈YR带电,断路器跳开;同时通过信号回路使信号继电器KS发出动作信号,提醒运行人员?;ざ?。
故障设备被切除后,短路电流消失,电流继电器返回,整套?;ぷ爸酶垂?,做好下次动作的准备。
Q:?;づ渲玫脑??
什么元件要配置什么样的?;?,是由很多因素决定的。
首先,?;さ呐渲萌【鲇诒槐;ぴ闹匾潭?。如果一台几十万容量的变压器配置简单的熔断器?;?,在发生故障时,保护有可能无法及时和灵敏动作,不能起到?;ぶ匾皇芩鸷Φ哪康?。
其次,还需要考虑经济性。给几千万的设备花几十万装?;ぷ爸没故呛芑愕?,但如果是我们家里,供电线路几千块,加上用电器也不过一两万,花两万块装?;ぷ爸孟匀徊还痪?。
最后,还需要符合规程的规定。
所以,虽然现在已经进入了微机?;さ氖贝?,但我们仍可以看到不同种类和形式的?;?,从简单的熔断器到复杂的微机纵联?;?,都可以在现场的不同地方找到。
不止是?;づ渲?,技术和经济的比较在很多时候都是工程上我们需要考虑的重要问题。并不是越前沿的技术越好,还需要与经济发展阶段相对应。比如说,花十个亿可以做到全年365天不停电,而只要花三万块就能做到364天不停电,这时候我们就需要斟酌:我们确实需要多花那么多钱实现那么高的可靠性吗?
Q:?;で幕衷??
为了尽可能减小因故障跳闸引起的停电区域,我们给每一套保护划分了?;し段?,也叫 ?;で1;で诜⑸墓收辖星诠收?,?;で夥⑸墓收辖星夤收?。
在电力系统中,能切除故障的元件只有一个,就是断路器,所以 保护以断路器的位置作为分区基准。 ?;で谋呓缛【鲇诘缌骰ジ衅鞯奈恢?。一般来说,电流互感器的位置都会紧跟着断路器。
以下图为例。

发电机接到低压母线,再通过升压变压器把电压升高(比如说升高成220kV),经过输电线路输送到220kV变电站。这里就需要发电机?;?、变压器?;ぁ⒛赶弑;ず拖呗繁;?。对于发电机?;?,我们希望发电机故障时只切除故障的发电机,不影响非故障设备正常运行,而只切除发电机出口断路器就可以实现只停故障发电机的目标,所以我们把?;で谋呓缁搅朔⒌缁隹诙下菲髋员叩牡缌骰ジ衅?,如下图:

我们继续往后看??梢钥吹椒⒌缁拥搅说脱鼓赶?,对于这个低压母线的?;だ此?,要做到故障时只停母线而不停其它设备,只要让?;ぴ诠收鲜鼻谐湍赶咧苯恿拥乃母龆下菲骶涂梢粤恕K运母龆下菲髋员叩牡缌骰ジ衅魑С傻姆段Ь褪钦馓跄赶弑;さ谋;し段А?/div>

同理,对于后面的升压变压器,断开变压器两侧的断路器可以实现切除变压器而不切除其它元件,所以?;し段Ь褪潜溲蛊髁讲喽下菲髋员叩牡缌骰ジ衅魑С傻姆段?。
然后是变压器连接的高压母线。这条母线是分段的,我们希望哪段母线发生故障就只切这段母线而不切另一段,所以每段母线都需要一个单独的保护区。按照上文的分区原则,我们可以很容易地确定出高压母线和输电线路的?;で?,如下图:

我们发现不同元件的?;で溆兄氐牟糠帧N吮Vと魏蔚胤椒⑸收隙荚诒;で冢庋闹氐潜匾?。如果没有重叠区,会导致?;こ鱿置で?,造成?;の薹ㄕ非谐收显?。但是我们希望重叠区尽可能小,因为重叠区内的故障会造成两个?;で谒械目靥ⅲ┐笸5绶段?。
现在再回头看看站里主?;さ谋;で?,是不是直观了很多?

Q:主?;さ呐渲迷??
主保护通常指能实现全线快速切除故障的?;ど璞浮U饫锏?ldquo;全线”指“全?;し段?rdquo;或“全线路”。这里的“快速”在不同电压等级里的定义是不同的。对于10kV,0.5秒就可以算快速;对于330kV,0.2秒以内切除就够了;到了500kV,这个时间变成了0.12秒;750kV,0.1秒或0.08秒;1000kV,要求60ms,也就是三个周波以内切除故障。
所以我们可以看到,对于变压器,采用差动?;?,时间整定为0秒,因为这样才能满足“快速”;对于我们的配电网,两段电流保护就可以组成一条线路的主?;ぃ谝欢问奔湔ㄎ?秒,第二段时间整定为0.5秒,保证线路上的故障都能被切除,并且最多0.5秒就可以切除,满足“全线快速”;而到了220kV,0.5秒的时间太慢了,所以主保护就变成了纵联?;?。纵联保护可以保证线路上任意点发生故障都能快速切除,满足“全线快速”。
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