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輸配電系統安全管理研究
導讀：電力系統的規模日益擴大。電力系統繼電保護整定計算結果關系到電力系統運行的安全性。所有這些過流保護都可分為定時限過流保護和反時限過流保護。
關鍵詞：電力系統，繼電保護，限過流保護
我國電網結構較薄弱，規模也較小，卻能維持當前如此大負荷下的穩定運行，這與我國目前“統一調度、分級管理”的調度管理體制密切相關，采用二次設備和管理上的優勢來補足一次設備的薄弱，對確保電網安全起到了非常重要的作用。但近年來隨著我國國民經濟的快速發展，對電力的需求日益增長，電力系統的規模日益擴大，每年、每天電網高負荷運行的時間越來越長，網絡結構更加龐大更加復雜化，對系統運行安全性和可靠性的要求也在不斷提高。電力系統繼電保護整定計算結果關系到電力系統運行的安全性。繼電保護裝置是電力系統最重要的二次設備之一，其可靠動作對電力系統的安全穩定運行起著重要的作用，正確的保護定值是防止事故發生和擴大的基礎，在電力生產運行工作和電力工程設計中， 繼電保護整定計算是一項必不可少的內容。隨著電力系統網絡規模的不斷擴大，繼電保護整定值的計算與保護配合的工作量越來越高，所以，對電網保護間的協調整定研究也是非常必要的。
一、電力系統繼電保護的作用
(一)電力系統故障和不正常運行狀態及引起的后果
在電力系統中，由于自然條件(如雷擊或鳥獸跨接電氣設備)、設備制造上的缺陷、設計和安裝的錯誤、檢修質量不高或運行維護不當等諸方面因素，使電力系統中各組成部分(發電機、母線、輸電線、電抗器、電容器、電動機等)發生短路故障或異常運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生斷線故障或幾種故障同時發生的復合故障。發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，使故障設備燒壞。
2、系統中設備，在通過短路電流時產生的熱和電動力使設備縮短使用壽命。
3、因電壓降低，破壞用戶工作的穩定性或影響產品質量。
4、破壞系統并列運行的穩定性，產生振蕩，甚至使整個系統瓦解。
最常見的不正常工作狀態是過負荷。所謂過負荷就是電氣設備的負荷電流超過了額定電流。此外，發電機有功功率不足所引起的頻率降低，水輪發電機突然甩負荷所引起的過電壓，系統發生振蕩等屬于不正常運行狀態。由于過負荷，加速了設備絕緣材料的老化和損壞，甚至引起事故擴大造成嚴重故障�？傊�，不正常工作狀態往往影響電能的質量、設備的壽命、用戶生產產品的質量等。
(二)繼電保護裝置及任務
為防止電力系統中發生事故一般應采取如下對策:
1、改進設計制造，加強維護檢修，提高運行水平和工作質量。采取各項措施消除或減少發生故障的可能性。
2、一旦發生故障，迅速而有選擇地切除故障元件，保證無故障部分的正常運行。
繼電保護裝置，就是指反應電力系統中電氣元件發生故障或不正常運行狀態，并動作于斷路器跳閘或發出信號的一種自動裝置。它的基本任務是:
1、發生故障時，有選擇地將故障元件從電力系統中快速、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無故障部分的正常運行。
2、反應電氣元件的異常運行工況，根據運行維護的具體條件和設備的承受能力，發出警報信號、減負荷或延時跳閘。
3、根據實際情況，盡快自動恢復停電部分的供電。
可見，繼電保護實際上是一種電力系統的反事故自動裝置，它在電力系統中的地位十分重要。繼電保護裝置的投資占電站和電網總投資的比重較小，在滿足技術要求的前提下，一定要保證繼電保護裝置性能的完善，以免因保護裝置性能不佳，出現拒動或誤動所造成的巨大經濟損失。
二、繼電保護的構成、基本要求
(一)繼電保護的構成
繼電保護的種類雖然很多，但在一般情況下，繼電保護裝置包括測量部分、邏輯部分、執行部分，測量部分從保護對象輸入有關信號，再與給定的整定值相比較，決定保護是否動作，根據測量部分各輸出量的大小、性質、出現的順序或它們的組合，使保護裝置按一定的邏輯關系工作，最后確定保護應有的動作行為，由執行部分立即或延時發出警報信號或跳閘信號。
(二)繼電保護的要求
電力系統繼電保護裝置為能保障電網的安全正常運行，就必須在技術上滿足以下四個基本的要求:
1、可靠性。即當故障發生在該保護裝置的保護范圍內時，不應拒絕動作;在任何其它該保護不應該動作的情況下，則不應誤動作。
2、選擇性。即要繼電保護在可能最小的范圍內將故障部分自電網中斷開，最大限度保證非故障部分繼續供電。有時當遇到保護裝置拒動或斷路器失靈時，需要采用后備保護。
3、速動性。指繼電保護以可能最短的時限將故障或異常情況自電網中切除或消除，快速性不僅能減輕故障設備的損壞程度，加快非故障部分的恢復供電，更重要的是提高超高壓電網系統運行的穩定性。
4、靈敏性。即對保護范圍內發生故障或不正常運行狀態的反應能力。滿足要求的保護裝置是在規定的保護范圍內故障時，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。保護裝置的靈敏性通常用靈敏系數衡量，靈敏系數越大，保護的靈敏度就越高，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，分別地進行協調。
三、過流保護概述
電力系統中的短路是不可避免的。短路必然伴隨著電流的增大，因而為了保護發電機等設備免受短路電流的破壞，首先出現了反應電流超過某一預定值的過電流保護。熔斷器就是最早的、最簡單的過電流保護。這種保護方式時至今日仍廣泛應用于低壓線路和用電設備。隨著電力系統的發展，熔斷器己不能滿足選擇性和快速型的要求，于是出現了過電流繼電器。過電流繼電器的發展經歷了感應型過電流繼電器、晶體管式過電流繼電器、集成電路型過電流保護等幾個階段，直至今日的微機保護裝置。
所有這些過流保護都可分為定時限過流保護和反時限過流保護。定時限過流保護的動作時間與短路電流的大小無關，按照其動作電流躲過負荷電力來整定，并以時限來保證動作選擇性的一種保護。電網正常運行時它不應該動作，而發生短路時，則都反應電流的增大而動作，在保護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，它的整定配合比較簡單;而反時限過流保護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或電氣元件故障的嚴重程度成正比，這種保護具有某種自適應功能的特性。
隨著國內微機保護的發展，更多的微機保護中都增加了反時限功能，從而反時限過流保護在發電廠、各種工礦企業、配電網等場合得到更廣泛的應用。于是在保護裝置選型、保護與保護之間的配合、保護與被保護設備之間的配合等方面，需要處理大量的過流保護整定配合。
參考文獻：
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