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1、12.1 线路、母线和断路器继电保护的原理、配置及整定计算线路、母线和断路器继电保护的原理、配置及整定计算 12.1.1 电力系统继电保护原理电力系统继电保护原理 12.1.1.1 电力系统对继电保护的基本要求电力系统对继电保护的基本要求 (1)电力系统继电保护和安全自动装置。电力系统继电保护和安全自动装置是当电力系统电力系统继电保护和安全自动装置。电力系统继电保护和安全自动装置是当电力系统 本身发生了故障或发生危及其安全运行的事件时，向运行值班人员及时发出警告信号或直本身发生了故障或发生危及其安全运行的事件时，向运行值班人员及时发出警告信号或直 接向所控制的断路器发出跳闸命令，以终止故障或事
2、件的发展的一种自动化措施和设备。接向所控制的断路器发出跳闸命令，以终止故障或事件的发展的一种自动化措施和设备。 用于保护电力元件的成套设备，一般通称为继电保护装置用于保护电力元件的成套设备，一般通称为继电保护装置;用于保护电力系统的一般通称为用于保护电力系统的一般通称为 安全自动装置。安全自动装置。继电保护装置是保证电力系统中的电力元件安全运行的基本装备，任何电力元件不得在继电保护装置是保证电力系统中的电力元件安全运行的基本装备，任何电力元件不得在 无继电保护的状态下运行，当发电机、变压器、输电线路、母线及用电设备等发生故障时，无继电保护的状态下运行，当发电机、变压器、输电线路、母线及用电设备
3、等发生故障时， 要求继电保护装置用可能最短的时限和在可能最小的范围内，按预先设定的方式，自动把要求继电保护装置用可能最短的时限和在可能最小的范围内，按预先设定的方式，自动把 故障设备从运行系统中断开，以减轻故障设备的损坏程度和对临近地区供电的影响。故障设备从运行系统中断开，以减轻故障设备的损坏程度和对临近地区供电的影响。 安全自动装置是为了防止电力系统失去稳定性和避免电力系统发生大面积停电事故的自安全自动装置是为了防止电力系统失去稳定性和避免电力系统发生大面积停电事故的自 动保护装置。例如输电线路自动重合闸装置、电力系统稳定控制装置、电力系统自动解列动保护装置。例如输电线路自动重合闸装置、电力
4、系统稳定控制装置、电力系统自动解列 装置、按频率自动减负荷装置和按电压降低自动减负荷装置等。装置、按频率自动减负荷装置和按电压降低自动减负荷装置等。电力系统继电保护和安全自动装置作用综合图解见图电力系统继电保护和安全自动装置作用综合图解见图 12-1-1。 (2)电力系统对继电保护的基本要求。按照国家标准电力系统对继电保护的基本要求。按照国家标准 GB14285-1993继电保护和安全自动继电保护和安全自动 装置技术规程装置技术规程的规定，继电保护和安全自动装置应符合可靠性的规定，继电保护和安全自动装置应符合可靠性 (可信赖性和安全性可信赖性和安全性)、选、选 择性、灵敏性和速动性的要求。当确
5、定其配置和构成方案时，应综合考虑以下几个方面择性、灵敏性和速动性的要求。当确定其配置和构成方案时，应综合考虑以下几个方面: 1. 电力设备和电力网的结构特点和运行特点电力设备和电力网的结构特点和运行特点; 2. 故障出现的概率和可能造成的后果故障出现的概率和可能造成的后果; 3. 电力系统的近期发展情况电力系统的近期发展情况; 4. 经济上的合理性经济上的合理性; 5. 国内和国外的经验。国内和国外的经验。1) 可靠性可靠性 (可信赖性和安全性可信赖性和安全性)。 可信赖性可信赖性-该动作时动作是可靠性的可信赖性该动作时动作是可靠性的可信赖性 安全性安全性-不该动作时不动作是可靠性的安全性不该
6、动作时不动作是可靠性的安全性 继电保护可靠性是对电力系统继电保护的最基本的性能要求，它包含可信赖性和安全性继电保护可靠性是对电力系统继电保护的最基本的性能要求，它包含可信赖性和安全性 两个方面两个方面:可信赖性要求继电保护在设计要求它动作的异常或故障状态下，能够正确地完成可信赖性要求继电保护在设计要求它动作的异常或故障状态下，能够正确地完成 动作，即不发生拒绝动作动作，即不发生拒绝动作;安全性要求继电保护在非设计要求它动作的其他所有情况下，能安全性要求继电保护在非设计要求它动作的其他所有情况下，能 够可靠地不动作，即不发生误动作。够可靠地不动作，即不发生误动作。可信赖性和安全性都是继电保护的最
7、基本的性能要求，但两者相互矛盾，在设计与选用可信赖性和安全性都是继电保护的最基本的性能要求，但两者相互矛盾，在设计与选用 继电保护时，需要依据被保护对象的具体情况，对这两方面的性能要求适当地予以协调。继电保护时，需要依据被保护对象的具体情况，对这两方面的性能要求适当地予以协调。 对于传输大功率的输电线路保护，一般宜于强调安全性，而对于其他输电线路保护，则往对于传输大功率的输电线路保护，一般宜于强调安全性，而对于其他输电线路保护，则往 往强调可信赖性，按照不发生拒绝动作或误动作给电力系统带来后果的严重程度区分，对往强调可信赖性，按照不发生拒绝动作或误动作给电力系统带来后果的严重程度区分，对 一些
8、重要继电保护的可信赖性和安全性的要求可采用表一些重要继电保护的可信赖性和安全性的要求可采用表 12-1-1 意见。意见。 P.268为保证继电保护的可靠性，应采用符合国家标准的配置合理的保护方式，由可靠的元件为保证继电保护的可靠性，应采用符合国家标准的配置合理的保护方式，由可靠的元件和尽可能简单的回路构成质量和技术性能优良的继电保护装置，并应具有必要的检测、闭和尽可能简单的回路构成质量和技术性能优良的继电保护装置，并应具有必要的检测、闭 锁和双重化等措施。保护装置应便于整定、调试和运行维护。表锁和双重化等措施。保护装置应便于整定、调试和运行维护。表 12-1-1 对不同处所的继电对不同处所的继
9、电 保护的不同要求保护的不同要求(可信赖性和安全性的关系可信赖性和安全性的关系)。 图图 12-1-1 表表 12-1-1 P.268 注摘自注摘自 SDl31(电力系统技术导则电力系统技术导则)的编制说明。的编制说明。2)选择性。按照选择性。按照 IEC 标准用语，保护系统的选择性，是指保护系统检出在电网某规定区标准用语，保护系统的选择性，是指保护系统检出在电网某规定区 域内的故障，使相应的断路器跳闸，以切除故障，使电网剩余部分的扰动为最小的能力。域内的故障，使相应的断路器跳闸，以切除故障，使电网剩余部分的扰动为最小的能力。 国家标准国家标准 CB14285-1993 对选择性做了具体化的规
10、定对选择性做了具体化的规定: 选择性是指首先由故障设备或线路本身的保护切除故障，当故障设备或线路本身的保护选择性是指首先由故障设备或线路本身的保护切除故障，当故障设备或线路本身的保护 或断路器拒动时，才允许由相邻设备、线路的保护或断路器失灵保护切除故障。或断路器拒动时，才允许由相邻设备、线路的保护或断路器失灵保护切除故障。为保证选择性，对相邻设备和线路有配合要求的保护和同一保护内有配合要求的两元件为保证选择性，对相邻设备和线路有配合要求的保护和同一保护内有配合要求的两元件 (如起动元件和跳闸元件或闭锁元件与动作元件如起动元件和跳闸元件或闭锁元件与动作元件)，其灵敏系数及动作时间，在一般情况下，
11、其灵敏系数及动作时间，在一般情况下 应相互配合。应相互配合。 当重合于本线路故障，或在非全相运行期间健全相又发生故障时，相邻元件的保护应保当重合于本线路故障，或在非全相运行期间健全相又发生故障时，相邻元件的保护应保 证选择性。在重合闸后加速时间内以及单相重合闸过程中，发生区外故障时，允许被加速证选择性。在重合闸后加速时间内以及单相重合闸过程中，发生区外故障时，允许被加速 的线路保护无选择性动作。的线路保护无选择性动作。 在某些条件下必须加速切除短路时，可使保护无选择性动作。但必须采取补救措施。例在某些条件下必须加速切除短路时，可使保护无选择性动作。但必须采取补救措施。例 如采用自动重合闸或备用
12、电源自动投入来补救。如采用自动重合闸或备用电源自动投入来补救。在实际工程中，电力元件继电保护的选择性，除了决定于继电保护装置本身的性能外，在实际工程中，电力元件继电保护的选择性，除了决定于继电保护装置本身的性能外， 还要求满足还要求满足:1.由电源算起，愈靠近故障点的继电保护的故障起动值相对愈小，动作时间愈由电源算起，愈靠近故障点的继电保护的故障起动值相对愈小，动作时间愈 短并在上下级之间，在灵敏度和时间上留有规定的裕度短并在上下级之间，在灵敏度和时间上留有规定的裕度;2.要具有后备保护作用，如果最靠要具有后备保护作用，如果最靠 近故障点的继电保护装置或继路器因故拒动而不能切除故障时，能由紧邻
13、的电源侧继电保近故障点的继电保护装置或继路器因故拒动而不能切除故障时，能由紧邻的电源侧继电保 护动作将故障断开。在护动作将故障断开。在 110kV 及以下电压的电力网，基本上实现的是及以下电压的电力网，基本上实现的是 “远后备远后备”，即当最，即当最 邻近故障元件的断路器上配置的继电保护拒动或断路器本身拒动时，可以由电源侧上一级邻近故障元件的断路器上配置的继电保护拒动或断路器本身拒动时，可以由电源侧上一级 断路器处的继电保护装置动作切除故障。实现完整意义上的后备保护。断路器处的继电保护装置动作切除故障。实现完整意义上的后备保护。对于对于 220kV 及以上电压的复杂电力网，因为电源侧上一级断路
14、器上配置的继电保护装置及以上电压的复杂电力网，因为电源侧上一级断路器上配置的继电保护装置 往往不能相邻故障元件实现完全有效的保护，因而，只能实现往往不能相邻故障元件实现完全有效的保护，因而，只能实现“近后备近后备“，即每一个电力元，即每一个电力元 件或线路郡配置了两套独立的继电保护装置，各自完全实现对本电力元件或线路的保护，件或线路郡配置了两套独立的继电保护装置，各自完全实现对本电力元件或线路的保护， 即使其中一套继电保护装置因故拒绝动作，也必能有另一套继电保护装置动作切除故障即使其中一套继电保护装置因故拒绝动作，也必能有另一套继电保护装置动作切除故障;如如 果断路器拒绝动作，则在确认拒动出现
15、后，由断路器失灵保护断开同一母线上其他带电源果断路器拒绝动作，则在确认拒动出现后，由断路器失灵保护断开同一母线上其他带电源 的所有线路或变压器的断路器，以最终切除故障。保护的双重化和断路器失灵保护是实现的所有线路或变压器的断路器，以最终切除故障。保护的双重化和断路器失灵保护是实现 “近后备近后备“的必要配置。的必要配置。3)灵敏性。灵敏性。GB14285-1993 对灵敏性定义为在设备或线路的被保护范围内发生金属性短路对灵敏性定义为在设备或线路的被保护范围内发生金属性短路 时，保护装置应具有必要的灵敏系数，灵敏系数应根据不利正常时，保护装置应具有必要的灵敏系数，灵敏系数应根据不利正常 (含正常
16、检修含正常检修)运行方式和运行方式和 不利的故障类型计算。不利的故障类型计算。GB14285-1993 对各类短路保护的最小灵敏系数有具体规定。对各类短路保护的最小灵敏系数有具体规定。 动作的灵敏性要求，是出于保护装置可靠动作的需要，设计和配置的继电保护系统的动动作的灵敏性要求，是出于保护装置可靠动作的需要，设计和配置的继电保护系统的动 作性能，除了考虑各种金属性短路故障之外，还必须计及实际可能发生的较轻但不易与正作性能，除了考虑各种金属性短路故障之外，还必须计及实际可能发生的较轻但不易与正 常情况相区别的故障。例如，在大电流接地系统发生经高电阻接地的故障，目前，为保证常情况相区别的故障。例如，在大电流接地系统发生经高电阻接地的故障，目前，为保证灵敏度，对接地故障最末一段整定值都考虑短路点有适当的接地电阻灵敏度，对接地故障最末一段整定值都考虑短路点有适当的接地电阻 (GB14285-1993 规定规定 对对 22OkV 为为 100 欧、欧、5OOkV
