【正文】 所占的比重較輕；根據并網接口方式可以分為電力電子逆變器接口和常規(guī)旋轉電機接口兩中類型 ,其中電力電子逆變器接口的分布式發(fā)電存在體積小、比重小、變換效率高、可靠性較高和電性能好等方面的優(yōu)點 [1317]。 沈陽農業(yè)大學學士學位論文 5 2 配電網絡繼電保護原理 繼電保護的基本要求 配電網絡在安全運行過程中會遇到各種各樣的故障和不正常運行狀態(tài)，一方面在故障情況下，系統(tǒng)的故障電流會很大，會危害故障設備和非故障設備 ,影響用戶的正常工作 ,如果不及時發(fā)現故障并且切除故障線路和設備 ,會使事故進一步 擴大 ,甚至導致系統(tǒng)震蕩、電壓崩潰等嚴重后果。另一方面 ,系統(tǒng)在各種各樣不正常的狀態(tài) ,即電力系統(tǒng)中電氣元件的正常工作遭到破壞 ,但沒有發(fā)生故障運行狀態(tài)。例如系統(tǒng)頻率過高或者過低、過電壓、過負荷、系統(tǒng)震蕩等 ,如果不及時采取措施排除產生這類狀態(tài)的原因 ,也會影響配電網絡的安全穩(wěn)定運行。所以配電網絡需要配備繼電保護技術和繼電保護裝置。繼電保護技術是一個完整的體系 ,它主要包括電力系統(tǒng)故障分析、各種繼電保護原理以及實現方法、繼電保護的設計、繼電保護運行及維護等技術。繼電保護裝置是完成繼電保護功能的核心 [1821]。 繼電保 護裝置就是能反應電力系統(tǒng)中電氣元件發(fā)生故障或不正常運行狀態(tài) ,并動作于斷路器跳閘或者發(fā)出信號的一種自動裝置。在這些保護和自動控制裝置中 ,用于保護電氣元件的稱為繼電保護裝置 ,用于保護電路系統(tǒng)的稱為安全自動裝置 ,在實際工作中 ,我們將兩者統(tǒng)稱為繼電保護裝置。繼電保護就是用繼電保護技術和由各種繼電保護裝置構成的繼電保護系統(tǒng)。對于繼電保護的性能的好壞 ,主要從它的基本要求來看。對于電力系統(tǒng)繼電保護要求主要從反應故障狀態(tài)的保護要求來闡述 ,因為反應不正常狀態(tài)的保護要求一般低于反應故障狀態(tài)的保護要求。對于反應電力系統(tǒng)故障而作用 于斷路器跳閘的繼電保護 ,電力系統(tǒng)對其基本要求為具有選擇性、速動性、靈敏性和可靠性 [2224]。 (l)選擇性 選擇性是指繼電保護動作時 ,僅將故障元件或線路從電力系統(tǒng)中切除 ,使系統(tǒng)無故障部分繼續(xù)運行，即故障點在區(qū)內是就動作 ,在區(qū)外是就不動作 ,使故障時停電面積最小。 (2)速動性 速動性是指繼電保護以允許而又可能的最快速度動作于跳閘 ,斷開故障元件或線路。保證速動性能帶來幾個方面的好處 : ,防止系統(tǒng)的震蕩； 用戶在低電壓下的動作時間； ,避免故障進一步擴大。但是速 動性與選擇性存在矛盾點 ,太快的話有可能失去選擇性 ,所以一般對速動性有相應的規(guī)定 ,一般的快速保護動作時間為 ,最快可達 ?？傊?,一般在保證保護選擇性的前提下來滿足速動性。 (3)靈敏性 不同分布式電源位置對電流保護的影響分析 6 繼電保護的靈敏性一般指在最不利的條件下 ,保護裝置對故障的反應能力。對靈敏性一般用定量的方式來衡量 ,其中包括過量保護和欠量保護 ,對于反應于數值上升而動作的過量保護 (如電流保護 )為 : dzdminlm 參數的最小 計數末端金屬性短路 時 端金保 IIK ?? 保護的動作參數 值護范圍 （ 21） 對于反應于數值下降而動作的欠量保護 (如低電壓保護 )為 : dm a xdzlm UUK ?? 算值路時故障參數的最大計保護范圍末端金屬性短 保護的動作參數 （ 22） 在不同的保護有其不同的靈敏系數 ,不過其值一般都大于 1,靈敏系數越高 ,表明保護性能越好。 (4)可靠性 繼電保護的可靠性是指保護在應動作時 ,不拒動；保護在不應動作時 ,不誤動?？煽啃允请娏ο到y(tǒng)繼電保護最基本的性能要求 ,只有在滿足可靠性的前提下 ,保護的選擇性、速動性及靈敏性才有實際意義。影響保護可靠性的因素存在內因和外因兩個方面 ,內因包括裝置本身的質 量 ,外因包括運行維護水平和安裝調試是否正確。 以上四個基本有時候會相互矛盾 ,但總體上是相輔相成 ,協(xié)調統(tǒng)一的 ,總體上 ,一般以選擇性為出發(fā)點 ,以滿足選擇性的前提下盡量縮短動作時間 ,盡量滿足其速動性 ,以靈敏性來校驗保護性能的優(yōu)劣 ,可靠性則是保護的最基本、最重要的要求。 配電網保護基本原理 電力系統(tǒng)繼電保護的基本原理就是找出正常運行與故障時系統(tǒng)中電氣量或非電氣量的變化特征 (差別 ),用一種原理來識別這些變化特征 ,且差別越明顯 ,保護性能越好。我國目前的配電網系統(tǒng)大多數是單側電源、輻射型配電網絡 ,一般配置有傳統(tǒng)的三段式電 流保護 ,即 :瞬時電流速斷保護 (電流 I 段 )、限時電流速斷保護 (電流 II 段 )和定時限過電流保護 (電流 III 段 ),這三段保護相互配合 ,構成了主保護與后備保護 ,能夠反映線路各種故障。配電網存在中性點直接接地時 ,應裝設零序電流保護作為接地保護；其中性的采用非直接接地時 ,一般裝設動作于信號的單相接地保護；對于其單側電源的終端線路 ,一般采用反時限過電流保護 ,一般情況下 ,配電線路對配電網運行的安全 穩(wěn)定性的影響不大 ,允許限時切除故障 ,所以配電線一般采用簡單的電流保護或者距離保護為主保護；對于非終端線路 ,饋線保護一般采用三段式電流保護與其他保護相配合；對非全電纜線路 ,還相應配置了三相一次自動重合閘裝置 ,保證在饋線發(fā)生瞬時性故障時 ,快速恢復供電 ,提高系統(tǒng)供電的可靠性 ,然而 ,由于電纜線路的故障大多數是永久性故障 ,所以自動重合閘裝置對電纜線路不適應 [25]。 沈陽農業(yè)大學學士學位論文 7 (l)電流速斷保護 所謂電流速斷保護是指僅反應電流增大而能瞬時動作切除故障的保護 ,也稱為無時限電流速斷保護 (電流 I 段 )。其基本原理如圖 21： 圖 21 電流速斷動作特性分析 以保護 2 為例 ,當本線路末端凡點短路時 ,希望速斷保護 2 能夠瞬時動作切除故障 ,當相鄰線路的始端 (習慣上稱出口處 )凡點短路時 ,根據選擇性的要求 ,保護 2電流速斷應該不動作 ,由保護 1 的電流速斷來切除該處的故障。為保證動作的選擇性 ,必須從保護裝置啟動參數的整定上保證下一條線路出口處短路時不啟動 ,所以一般情況下 ,電流速斷保護只保護線路的一部分。根據這樣的要求 ,其動作電流的整定原則為 :保護裝置的啟動電流應按躲開下一條線路出口處通過保護 的最大短路電流 (最大運行方式下的三相短路電流 )來整定。即： m ax..11 1. Bdkdz IKI ?? （ 23） 其中可靠系數 ~ ?K 。當然它的動作時限為零 ,其靈敏性用保護的范圍大了衡量。一般情況下電流速斷保護應安最小運行方式下兩相短路電流來校驗 ,其最大的保護范圍應大于 50%的線路全長 ,最小保護范 圍應大于 15%的線路全長。 (2)限時電流速斷保護 限時電流速斷保護是指能以較小的時限快速切除全線路范圍以內的故障的保護 (電流 II 段 )。其要求要在任何情況下都能保護本線路的全長 ,切能快速切除故障 ,兼作電流速斷保護的后備保護。其工作原理是 :保護范圍必然要延伸到下一條線路中去 ,當下一條線路出口處發(fā)生短路時 ,保護啟動；為了保證其動作的選擇性 ,保護就必須帶有一定的時限 ,但是為了盡量縮短時限 ,其要求保護范圍不超出下一條線路速斷保護的范圍 (如果超過了這個范 圍 ,將出現與下一條線路的保護電流 II 段失去選 擇性的情況 )。其動作電流的整定原則為 :保護裝置的啟動電流應按照躲過下一條線路電流速斷保護范圍末端發(fā)生短路不同分布式電源位置對電流保護的影響分析 8 時最大短路電流 (或躲過下一條線路電流速斷保護的整定值 )來整定，即 : 39。 1. 2. dzkdz IKI ?? （ 24） 其中可靠系數為 ~ ?K 。限時速斷的動作時限應選擇得比下一條線路電流速斷保護的動作時限高出一個時間階段。即 : tt ??? 12t （ 25） 其中 t? 的大小與斷路器跳閘時間、時間繼電器動作時間的誤差、延時的慣性時間等有關 ,一般取 。為了保護線路全長 ,其靈敏系數一般采用最小運行方式下發(fā)生兩相短路時短路電流來計算。即 : ~ in..m1 ??? dzBdIIK （ 26） (3)定時限過電流保護 定時限過電流保護是指其起動電流按照躲過最大負荷電流來整定的一種保護裝置(電流 III 段 )。其作用主要是作為本線路主保護的近后備以及下一線路保護的遠 后備。其工作原理為 :正常時不應該動作 ,短路時起動并以時間來保證動作的選擇性。其動作整定原則為 :按躲過本線路最大負荷電流來整定。同時保證在外部故障切除后 ,保護裝置能夠返回。即： ?????????m a a a x.m a x.m a x.fzqkzqhzqhfdzIKKIIIIII （ 27） 保護裝置的動作電流： m a fh zqkhh IKKKKII ?? （ 28） 其中 為最大負荷電流 ,hI 為返回電流 , 為最大自啟動電流 , hK 為返回系數 , kK 為可靠系數 , zqK 為自啟動系數。定時限電流保護的動作時限的選擇定時限電流保護的動作時限的選擇性只有依靠使各保護裝置帶有不同的時限來滿足 ,按階梯性的原則整定 ,即 tt ??? 下上 t 其動作時限與過電流大小無關。由于定時限過電流的保護要求是作為本線路的近后備保護和下一線路的遠后備保護 ,所以其靈敏系數的計算也包括兩個方面。作為近后備保護時 ,采用系統(tǒng)在最小運行方式下 ,本 線路末端發(fā)生兩相短路故障時的短路電流來校驗。即： 沈陽農業(yè)大學學士學位論文 9 in..dlm ?? dzIIK 本 （ 29） 作為遠后備保護時 ,采用最小運行方式下相鄰線路末端兩相短路電流進行校驗。即： in..dlm ?? dzIIK 下 （ 210） 電流 III 段保護的動作電流比電流 I、電流 II 段的動作電流小得多 ,其靈敏度比第I、 II 段更高；在后備保護之間 ,只有靈敏系數和動作時限相互配合時 ,才能保證選擇性；電流 III 段保護范圍是本線路和相鄰下一線路的全長；其動作時限按階梯型來整定 ,即越接近電源 ,動作時間越長。從保護的性能角度而言 ,這是定時限過流保護最大的缺點。電流 I、電流 II 段或電流 III 段保護組成階段式電流保護 ,由于它有簡單、可靠且一般情況下可以滿足快速切除故障的要求 ,所以廣泛應用于 35kV 及以 下的較低壓配電網絡中。但是它也有不可避免的缺點 ,由于保護定值的確定直接受電網接線方式和運行方式變化的影響 ,所以階段式電流保護往往在保護范圍或者是靈敏度上不能滿足要求。 (4)反時限過流保護 反時限過流保護是一種跟故障電流大小有關的的保護。它最大的優(yōu)點克服了定時限過流保護的缺點 ,即越接近電源 ,動作時間越短 ,因此 ,能夠較快地切除近處故障。反時限過流保護的保護裝置的動作電流也按照式 (2一 8)來整定 ,其動作時限也按照階梯原則來確定，但是動作時限的整定和配合性確相對比較復雜。常用的反時限過流繼電器的動作方程為： ? ? ?? II （ 211） 其中 dzI 為繼電器的動作電流 ,K為保護的時間整定常數 ,I為流過繼電器的電流 ,t為動作時間。反時限過流保護主要用于單側電源供電的配電網中 ,起主保護和后備保護作用。 (5)自動重合閘 電力系統(tǒng)的運行經驗表明 ,架空線路的故障大都是瞬時性故障 ,在線路被 繼電保護迅速斷開以、電弧熄滅后 ,故障點的絕緣強度重新恢復 ,外界物體 (例如數字、鳥類等 )也被電弧燒掉而消失。此時如果吧斷開的線路再重新合上 ,就能夠恢復正常的供電 ,所以 ,這類故障是瞬時性故障。而永久性故障是由于線路倒桿、斷線、絕緣子擊穿或損壞等引起的故障。這類故障在線路斷開后 ,它們仍然存在 ,及時合上電源 ,線路也會被系統(tǒng)的繼電保護重新斷開 ,因而是不能恢復正常供電的。由于架空線路的故障具備上述性質 ,且永久性故障占一般為 10%左右 ,在繼電保護裝置動作切除故障后 ,電弧將自動熄滅 ,絕大多數情況下短路處的絕緣可以自動恢復 ,為此 ,電力系統(tǒng)中采用了自動重合閘裝置 (AR),即不同分布式電源位置對電流保護的影響分析 10 斷路器跳閘后 ,能夠自動將斷路器重新合閘的裝置。這樣就大大的提高了供電的可靠性和電力系統(tǒng)并列運行的穩(wěn)定性 ,同時還增大了高壓輸電線路的送電容量 ,對斷路器本身由于機構不良或者繼電保護誤動而引起的誤動起到糾正的作用。為了能夠盡量利用重合閘所提供的條件來加速