变配电系统继电保护基本知识

变配电系统继电保护是保障变配电系统安全平稳运行，对系统中的电气设备和线路进行监测和保护的重要技术手段。继电保护装置是反应电力系统和设备故障或不正常运行方式，动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。

一、继电保护装置的主要作用

1、检测故障

当电力系统发生短路、接地、过负荷等异常情况时，继电保护装置能够迅速感知并判断出故障类型和位置。

2、隔离故障

当电力系统发生故障时，继电保护装置能够自动、迅速、有选择性地切断故障部分，将故障设备或线路从系统中隔离出来，以防止故障扩大，减少对其它正常设备和线路的影响。

3、保障系统稳定

继电保护装置有助于维持电力系统的电压、频率等参数在正常范围内，保证系统的稳定性和可靠性。

二、继电保护装置的组成部分

继电保护装置通常由测量部分、逻辑部分和执行部分组成。

1、测量部分

测量部分负责检测被保护设备的运行参数，如电流、电压、功率等有关信号，并和已给的整定值进行比较，从而判断保护是否应该启动。 

2、逻辑部分

逻辑部分根据测量部分各输出量的大小、性质、出现的顺序或它们的组合，进行分析判断，确定是否存在故障以及故障的性质和范围。

3、执行部分

执行部分根据逻辑部分传送的信号，最后完成保护装置所担负的任务。如故障时动作于跳闸；不正常运行时发出信号；正常运行时不动作等。

三、对继电保护装置的基本要求

1、可靠性

可靠性是指在其保护范围内发生故障时，应可靠地动作，不应该拒绝动作；而在正常运行或不属于它应该动作的情况下，应可靠地不动作，不应该误动作。

2、选择性

选择性是指当电力系统发生故障时，继电保护动作仅将故障元件切除，使停电范围尽可能小，保证非故障部分能继续运行。若其保护或断路器拒绝动作时，应由后备保护切除故障。

3、快速性

快速性是指保护装置应尽可能快地切除故障。保护动作快，缩短故障切除时间，减少故障元件的损坏程度，提高电力系统运行的稳定性，避免故障进一步扩大。

故障切除时间=继电保护动作时间+断路器跳闸时间。保护最小动作时间=0.02~0.03秒。断路器最小动作时间=0.05~0.06秒。

4、灵敏性  

灵敏性是指对其保护范围内发生的故障或不正常运行状态的反应能力。灵敏性通常用灵敏系数K来衡量。过流保护加装复合电压闭锁可以提高保护的灵敏性。

四、变配电系统继电保护的分类

1、过电流保护

（1）定时限过电流保护

动作时间固定，与短路电流大小无关。

（2）反时限过电流保护

动作时间与短路电流大小成反比，短路电流越大，动作时间越短。

2、电流速断保护

即无时限电流速断保护，能快速切除故障，但保护范围较小。

3、过电压保护

用于防止设备因过电压而损坏。

4、低电压保护

保障设备在电压过低时能及时脱离运行，避免设备受损。

5、差动保护

包括纵差动保护和横差动保护，常用于变压器、发电机等设备。

6、瓦斯保护

主要用于变压器，通过检测变压器内部故障产生的气体来动作。

7、零序电流保护

针对接地故障，检测零序电流进行保护。

8、距离保护  

根据测量的故障点到保护安装处的距离（阻抗）来决定保护是否动作。

9、高频保护

利用输电线路载波通信方式传递保护动作信号。

10、自动重合闸

在线路发生故障跳闸后，自动重合断路器，提高供电可靠性。

五、变配电系统继电保护的原理

1、电流保护原理

（1）过电流保护

当线路中的电流超过设定的整定值时，保护装置动作。其原理基于电流互感器检测线路电流，与设定的电流阈值进行比较。

（2）电流速断保护

用于快速切除短路故障，不考虑带时限的过电流保护所具有的延时。其原理基于短路时电流瞬间增大的特点。

2、电压保护原理

（1）低电压保护

当母线电压低于整定值时，保护装置动作。常用于电动机等设备的保护，防止电压过低导致设备损坏。

（2）过电压保护

当电压超过设定值时动作，保护设备免受过高电压的损害。

3、距离保护原理

利用测量故障点到保护安装处的距离（阻抗）来确定动作与否。通过测量电压和电流计算出阻抗值，与设定的阻抗范围比较。  

4、差动保护原理

比较被保护设备两端的电流大小和相位。正常运行时，流入和流出的电流相等，差动电流为零；当发生内部故障时，差动电流增大，保护动作。

5、方向保护原理

结合故障电流的方向来判断是否动作。通过功率方向继电器等元件检测电流的方向。

6、零序保护原理

针对系统中的零序电流进行检测和保护。在系统发生接地故障时，会产生零序电流，零序保护装置根据其大小和方向动作。