【正文】 后，利用電流、電壓、線路測(cè)量阻抗等的變化，可以構(gòu)成如下保護(hù)： a. 過電流保護(hù)； ； (或低阻抗保護(hù) ) (2)利用內(nèi)部故障和外部故障時(shí)被保護(hù)元件兩側(cè)電流相位 (或功率方向 )的差別。 (3) 對(duì)稱量是否出 現(xiàn) 電氣元件在正常運(yùn)行 (或發(fā)生對(duì)稱短路 )時(shí) ,負(fù)序分量和零序分量為零；在發(fā)生不對(duì)稱短路時(shí)，一般負(fù)序和零序都較大。因此，根據(jù)這些分量的是否存在可以構(gòu)成零序保護(hù)和負(fù)序保護(hù)。此種保護(hù)裝置都具有良好的選擇性和靈敏性。 (4) 反應(yīng)非電氣量的保護(hù) 反應(yīng)變壓器油箱內(nèi)部故障時(shí)所產(chǎn)生的氣體而構(gòu)成瓦斯保護(hù)；反應(yīng)于電動(dòng)機(jī)繞組的溫度升高而構(gòu)成過負(fù)荷保護(hù)等。 繼電保護(hù)裝置的組成 繼電保護(hù)的種類雖然很多，但是在一般情況下，都是由三個(gè)部分組成的，即 9 測(cè)量部分、邏輯部分和執(zhí)行部分，其原理結(jié)構(gòu)如圖 11 所示。 故障參數(shù)量 輸出信號(hào) 圖 11 (1) 測(cè)量部分 測(cè)量部分是測(cè)量被保護(hù)元件工作狀態(tài) (正常工作、非正常工作或故障狀態(tài) )的一個(gè)或幾個(gè)物理量，并和以給的整定值進(jìn)行比較，從而判斷保護(hù)是否應(yīng)該起動(dòng)。 (2) 邏輯部分 邏輯部分的作用是根據(jù)測(cè)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)裝置按一定的邏輯程序工作，最后傳到執(zhí)行部分。 (3) 執(zhí)行部分 執(zhí)行部分的作用是根據(jù)邏輯部分送的信號(hào) ,最后完成保護(hù)裝置所擔(dān)負(fù)的任務(wù)。如發(fā)出信號(hào)，跳閘或不動(dòng)作等。 對(duì)繼電保護(hù)的要求 對(duì)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的基本性能要求是有 選擇性，速動(dòng)性，靈敏性，可靠性。這些要求之間，有的相互制約，需要針對(duì)不同的使用條件，分別地進(jìn)行協(xié)調(diào)。 選擇性 選擇性是指保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí)，僅將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，使停電范圍盡量縮小，以保證系統(tǒng)中的無故障部分仍能繼續(xù)安全運(yùn)行。在要求繼電保護(hù)動(dòng)作有選擇性的同時(shí)，還必須考慮繼電保護(hù)或斷路器有拒絕動(dòng)作的可能性。在復(fù)雜的高壓電網(wǎng)中，當(dāng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)后備保護(hù)有困難時(shí)，在每一元件上應(yīng)裝設(shè)單獨(dú)的主保護(hù)和后備保護(hù)。 速動(dòng)性 短路時(shí)快速切除故障，可以縮小故障范圍，減輕短路引起的破壞程度，減小測(cè)量 部分 邏輯 部分 執(zhí)行 部分 10 對(duì)用戶工作的影響 ，提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。因此，在發(fā)生故障時(shí)，應(yīng)力求保護(hù)裝置能迅速動(dòng)作切除故障。 由于速動(dòng)性與選擇性在一般情況下是矛盾的，為兼顧兩者，一般允許保護(hù)帶有一定的延時(shí)切除故障。故障切除的總時(shí)間等于保護(hù)裝置和斷路器動(dòng)作時(shí)間之和。對(duì)于不同的電壓等級(jí)和不同結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)，故障切除的最小時(shí)間有不同的要求。一般對(duì) 400～ 500KV 以上的網(wǎng)絡(luò) ,約為 ～ ，對(duì) 220～ 230KV 的網(wǎng)絡(luò)為～ ；對(duì) 110KV 的網(wǎng)絡(luò)為 ～ 。對(duì)配電網(wǎng)絡(luò)，切除短路的最小時(shí)間取決于不允許電壓長時(shí)間降低的用戶，一般為 ～ 。 有些故障不僅要滿足選擇性的要求，同時(shí)要求快速切除故障，例如： （ 1）為保證系統(tǒng)穩(wěn)定性，必須快速切除高壓輸電線路上的故障。 （ 2）發(fā)電廠或重要用戶的母線電壓低于允許值（一般 倍額定電壓）的故障。 （ 3）大容量的發(fā)電機(jī)，變壓器及電動(dòng)機(jī)內(nèi)部發(fā)生故障。 （ 4） 1～ 10KV 線路導(dǎo)線截面過小，不允許延時(shí)切除的故障。 靈敏性 是指對(duì)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(shí)，無論短路點(diǎn)的位置以及短路的類型如何，都能敏銳感覺，正確反應(yīng)。保護(hù)裝置的靈 敏性，通常用靈敏度系數(shù)來衡量，靈敏度系數(shù)越大，則保護(hù)的靈敏度就越高，反之就越低。 可靠性 是指在規(guī)定的保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生了屬于它應(yīng)該動(dòng)作的故障時(shí)，它不應(yīng)該拒絕動(dòng)作，而在其他不屬于它應(yīng)該動(dòng)作的情況下，則不應(yīng)該誤動(dòng)作。 保證繼電保護(hù)裝置能有足夠的可靠性，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： （ 1）選用質(zhì)量好，結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠的繼電器和元件。 （ 2）設(shè)計(jì)接線時(shí)，力求簡單， 使用繼電器和繼電器觸點(diǎn)最少。 （ 3）正確選定繼電保護(hù)的整定值。 11（ 4）對(duì)保護(hù)裝置要提高安裝和調(diào)整實(shí)驗(yàn)的質(zhì)量，加強(qiáng)經(jīng)常的維護(hù)管理。 以上四個(gè)基本要求是分析 研究繼電保護(hù)的基礎(chǔ)，也是貫穿論文的一個(gè)基本線索。根據(jù)被保護(hù)元件在電力系統(tǒng)中的地位和作用來確定具體的保護(hù)方式，以滿足其相應(yīng)的要求。 繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展史 繼電保護(hù)的發(fā)展是隨著電力系統(tǒng)和自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展的。幾十年來，隨著我國電力系統(tǒng)想高電壓、大機(jī)組、現(xiàn)代化大電網(wǎng)發(fā)展，繼電保護(hù)技術(shù)及其裝置應(yīng)用水平獲得很大提高。在 20 世紀(jì) 50 年代以前，查不獨(dú)都是用電磁型的機(jī)械元件構(gòu)成。隨著半導(dǎo)體器件的發(fā)展，陸續(xù)推廣了利用整流二極管構(gòu)成的整流型元件和由半導(dǎo)體分立元件組成的裝置。 70 年代以后，利用集成電路構(gòu)成的裝置在電力系 統(tǒng)繼電保護(hù)中得到廣泛運(yùn)用。到 80 年代，微型機(jī)在安全自動(dòng)裝置和繼電保護(hù)裝置中逐漸應(yīng)用。隨著新技術(shù)、新工藝的采用，繼電保護(hù)硬件設(shè)備的可靠性、運(yùn)行維護(hù)方便性也不斷得到提高。繼電保護(hù)技術(shù)將達(dá)到更高的水平。 12 2 發(fā)電機(jī)變壓器組的后備保護(hù) 概述 按照繼電保護(hù)的配置原則，中、小型發(fā)電機(jī)、變壓器只裝設(shè)一套主保護(hù)，當(dāng)主保護(hù)或有關(guān)斷路器拒動(dòng)時(shí)，應(yīng)裝設(shè)近后備和 /或遠(yuǎn)后備保護(hù)，為被保護(hù)設(shè)備或相鄰元件提供后備保護(hù)作用。 對(duì)于 200～ 300MW 及以上的發(fā)電機(jī)或發(fā) — 變組，現(xiàn)在一般采用微機(jī)保護(hù)，其主保護(hù)將包含完全或不完全縱差、完全或不完全裂相橫差，一組或二組零序電流型橫差，對(duì)于任一內(nèi)部鼓掌具有兩套或以上的主保護(hù)靈敏動(dòng)作，即雙重化主保護(hù)配置，因此 從近后備保護(hù)來說，大型發(fā)電機(jī)或發(fā)電機(jī) — 變壓器組已經(jīng)沒有必要再裝設(shè)。特別是比較復(fù)雜的、容易誤動(dòng)的后備阻抗保護(hù)，更是弊多利少，因?yàn)榘l(fā) — 變組內(nèi)部任一點(diǎn)發(fā)生短路，已有多重高速、靈敏、選擇性好的差動(dòng)保護(hù)，后備保護(hù)實(shí)在用不上；相反，在發(fā) — 變組外部短路時(shí)，由于后備保護(hù)在選擇性上不及縱差保護(hù)，易于造成誤動(dòng)，其結(jié)果是發(fā) — 變組上裝設(shè)的后備保護(hù)（特別是后備阻抗保護(hù)），誤動(dòng)作率極 高，對(duì)機(jī)組的安全運(yùn)行不利。再者，通常裝設(shè)的后備保護(hù)，其保護(hù)區(qū)比主保護(hù)大、靈敏度比主保護(hù)高，動(dòng)作速度較慢，但是結(jié)合發(fā)電機(jī)和變壓器的保護(hù)，其主保護(hù)為各種差動(dòng)保護(hù)，后備保護(hù)（包括后備阻抗保護(hù)）在靈敏度和選擇性上遠(yuǎn)不及主保護(hù)，可以說現(xiàn)有的各種后備保護(hù)在技術(shù)性能上“沒有資格”充當(dāng)后備作用。根本原因是發(fā)電機(jī)和變壓器內(nèi)部短路時(shí)，端口三相電流可能不大，三相電壓可能不低，相應(yīng)的測(cè)量阻抗就可能較大，這明顯表現(xiàn)出主設(shè)備保護(hù)和線路保 13 護(hù)的不同。 作為大容量發(fā) — 變組的高壓輸電線路，電壓在 220KV 及以上，均裝有雙重高頻主保護(hù)，多段相間 距離和接地距離保護(hù)，還有多段零序電流保護(hù)和斷路器失靈保護(hù)，因此超高壓輸電線路沒有要求發(fā) — 變組提供遠(yuǎn)后備保護(hù)。 220KV 及以上的母線不一定總有兩套母線保護(hù)，因此發(fā) — 變組有必要為這種超高壓母線提供后備保護(hù)，這使大型發(fā) — 變組裝設(shè)后備保護(hù)的唯一必要，為此裝設(shè)的后備阻抗保護(hù)應(yīng)該使最簡單的一段距離元件，動(dòng)作圓很小，無需振蕩閉鎖環(huán)節(jié)。 相間短路后備保護(hù) 發(fā)電機(jī)變壓器內(nèi)部和外部相間短路 (1) 對(duì)發(fā)電機(jī)、變壓器內(nèi)部相間短路的后備保護(hù)： （ a）發(fā)電機(jī)、變壓器各自單設(shè)差動(dòng)保護(hù)，再加后備總差動(dòng)保護(hù)，使差動(dòng)保護(hù)完全雙重化，這樣可以保證快速切除故障并防止相鄰元件保護(hù)無選擇性動(dòng)作，保護(hù)裝置較復(fù)雜。 （ b）用反時(shí)限負(fù)序過電流保護(hù)和定子過負(fù)荷保護(hù)作為發(fā)電機(jī)和變壓器的后備保護(hù)。并利用這兩種反時(shí)限保護(hù)裝置兼作相間短路的后備保護(hù)，因充分發(fā)揮了反時(shí)限電流保護(hù)的作用，從而簡化了保護(hù)裝置。存在不足之處，即在靠近發(fā)電機(jī) —變壓器的相鄰區(qū)域中發(fā)生短路故障時(shí)，延長了切除故障的時(shí)間而三相短路的動(dòng)作時(shí)限較兩相短路動(dòng)作時(shí)限長的多。為此可增加一套負(fù)序電流及相電流速斷保護(hù)，按躲過高壓母線相間短路來整定，以便在發(fā)電機(jī) — 變壓器組及廠用變壓器引出線和主變壓 器低壓側(cè)短路時(shí)，快速切除故障。這一保護(hù)可與已有反時(shí)限負(fù)序電流和相電流保護(hù)結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)比較簡單。 （ c）裝設(shè)有電流、電壓元件構(gòu)成反應(yīng)三相短路的后備保護(hù)裝置，對(duì)不對(duì)稱短路故障，仍有反時(shí)限負(fù)序過電流保護(hù)裝置作為后備保護(hù)。反應(yīng)對(duì)稱故障的電流，電壓保護(hù)分為兩段，Ⅰ段反應(yīng)高壓母線以內(nèi)的故障，按躲過高壓母線三相短路的條件整定，延時(shí)取 ， edz U)~(U ? ， edz I)~(I ? ，Ⅱ段反應(yīng)相 14 鄰元件上的三相短路，電壓元件按躲過最低工作電壓整定，取 edz ? ，動(dòng)作電流按躲過最大負(fù)荷電流整定，取 edz I)~(I ? ，其延時(shí)與相鄰元件后備保護(hù)相配合。如后備保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間超過允許值時(shí)，可采用后備接線，在相鄰元件斷路器拒動(dòng)時(shí)，以較短延時(shí)斷開發(fā)電機(jī)，變壓器。 (2) 對(duì)于 220 千伏母線及相鄰線路的相間短路故障時(shí) ,如采用反時(shí)限負(fù)序過電流保護(hù)及相電流保護(hù)作為后備保護(hù) ,當(dāng)延時(shí)過長時(shí) ,為加速切除故障可采用如下方案 : (a) 采用低阻抗保護(hù)設(shè)置，作為相鄰元件的后備。 (b) 采用帶時(shí)賢的電流速段保護(hù)裝置，作為相鄰元件的后備。 (c) 當(dāng)主變?yōu)?220/110 千伏的二繞組變壓器或自藕變壓器時(shí)， 220 千伏側(cè)可采用低阻抗保護(hù)或帶時(shí)限的電流速斷保護(hù)，但保護(hù)范圍不宜延伸到 110 千伏母線，否則要加裝方向元件，而 110 千伏側(cè)可采用復(fù)合電壓起動(dòng)的過電流保護(hù)，并與相鄰線路的后備段相配合。 對(duì)廠用變壓器內(nèi)部及低壓側(cè)短路 廠用變壓器后備保護(hù)決定于發(fā)電機(jī)、變壓器組保護(hù)的配置，特別與總后備的差動(dòng)保護(hù)范圍有關(guān)。總后備差動(dòng)保護(hù)有如下兩種方案： （ 1）當(dāng)總差動(dòng)保護(hù)范圍不包括廠用變壓器時(shí)，即總差動(dòng)保護(hù)接于廠用變壓器低壓側(cè)的電流互感器上，此時(shí)廠用變壓器有 雙重差動(dòng)保護(hù)。 （ 2）當(dāng)總差動(dòng)保護(hù)范圍不包括廠用變壓器時(shí)，總差動(dòng)保護(hù)接于廠用變壓器高壓側(cè)的電流互感器上，此時(shí)廠用變壓器高壓側(cè)應(yīng)裝設(shè)過電流保護(hù)，作為廠用變壓器內(nèi)部及其低壓側(cè)短路的后備保護(hù)。為了有選擇性地切除低壓側(cè)各分支的故障，每個(gè)分支還應(yīng)單獨(dú)裝設(shè)過電流保護(hù)。 對(duì)以上保護(hù)方案，要求保護(hù)裝置簡單、可靠，盡量縮短后備動(dòng)作時(shí)限。由差動(dòng)保護(hù)裝置和阻抗保護(hù)裝置構(gòu)成的后備保護(hù)方案比較完善，但后備差動(dòng)保護(hù)方案較復(fù)雜。為了簡化保護(hù)起見，可在反時(shí)限電流保護(hù)的基礎(chǔ)上，增設(shè)負(fù)序電流速段和相電流速段保護(hù)作為內(nèi)部故障后備；低阻抗保護(hù)或帶 時(shí)限的電流速段 15 保護(hù)作為相鄰元件故障的后備保護(hù)。 外部相間短路后備保護(hù)的特點(diǎn) 發(fā)電機(jī)變壓器組有廠用分支時(shí)，在廠用分支上應(yīng)裝設(shè)單獨(dú)的后備保護(hù)，在低壓側(cè)下不另設(shè)保護(hù)，而是利用發(fā)電機(jī)的外部短路保護(hù)作為后備保護(hù)。該保護(hù)應(yīng)帶兩段時(shí)限，以便在外部短路時(shí)，仍能保證常用負(fù)荷的供電。 對(duì)于 200MW 及以上的發(fā)電機(jī)變壓器組，當(dāng)裝有雙重快 速保護(hù)，且在發(fā)電機(jī)側(cè)沒有帶時(shí)限的后備保護(hù)時(shí)，應(yīng)在變壓器高壓側(cè)裝設(shè)后備保護(hù)，作為相鄰元件保護(hù)的后備。 相間短路后備保護(hù)的整定計(jì)算 發(fā)電機(jī)變壓器組的后備保護(hù)，也作為相鄰元件的后 備保護(hù)，但在不同情況下，后備保護(hù)的整定方法是不同的。 （ 1）發(fā)電機(jī)對(duì)于發(fā)電機(jī)雙繞組變壓器組，可利用發(fā)電機(jī)的后備保護(hù)作為整組的后備保護(hù)，在變壓器低壓側(cè)不再裝設(shè)后備保護(hù)。如果發(fā)電機(jī)電壓母線上有廠用分支時(shí)，廠用分支線上應(yīng)裝設(shè)單獨(dú)的后備保護(hù)，而發(fā)電機(jī)的后備保護(hù)則應(yīng)有兩個(gè)不同的時(shí)限，以較小的時(shí)限跳開變壓器高壓側(cè)的斷路器，以較大的時(shí)限跳開所有的斷路器和發(fā)電機(jī)的滅磁開關(guān)。 動(dòng)作參數(shù)的整定計(jì)算按有關(guān)保護(hù)的整定公式計(jì)算。 動(dòng)作時(shí)間的整定應(yīng)與所有出線的保護(hù)中動(dòng)作時(shí)限最大者相配合，即比出線保護(hù)的最大時(shí)限還大一個(gè) t? 。 （ 2）發(fā)電機(jī)三繞組變壓器組后備保護(hù)的配置原則及整定計(jì)算方法，與三繞組變壓器的后備保護(hù)相同。 （ 3）對(duì)于大型發(fā)電機(jī)變壓器組，為了防止發(fā)電機(jī)出口發(fā)生不對(duì)稱短路時(shí)，出現(xiàn)較大的負(fù)序電流而使