①、用于監(jiān)視電力系統(tǒng)的正常運行，當被保護的電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，應該由該元件的繼電保護裝置迅速準確地給脫離故障元件zui近的斷路器發(fā)出跳閘命令，使故障元件及時從電力系統(tǒng)中斷開，以zui大限度地減少對電力系統(tǒng)元件本身的損壞，降低對電力系統(tǒng)安全供電的影響。當系統(tǒng)和設備發(fā)生的故障足以損壞設備或危及電網安全時，繼電保護裝置能zui大限度地減少對電力系統(tǒng)元件本身的損壞，降低對電力系統(tǒng)安全供電的影響。（如：單相接地、變壓器輕、重瓦斯信號、變壓器溫升過高等）。

  ②、反應電氣設備的不正常工作情況，并根據不正常工作情況和設備運行維護條件的不同發(fā)出信號，提示值班員迅速采取措施，使之盡快恢復正常，或由裝置自動地進行調整，或將那些繼續(xù)運行會引起事故的電氣設備予以切除。反應不正常工作情況的繼電保護裝置允許帶定的延時動作。

  ③、實現(xiàn)電力系統(tǒng)的自動化和遠程操作，以及工業(yè)生產的自動控制。如：自動重合閘、備用電源自動投入、遙控、遙測等。

繼電保護裝置的基本要求


  繼電保護裝置應滿足可靠性、選擇性、靈敏性和速動性的要求：這四“性”之間緊密，既矛盾又統(tǒng)。

  A、動作選擇性---指先由故障設備或線路本身的保護切除故障，當故障設備或線路本身的保護或斷路器拒動時，才允許由相鄰設備保護、線路保護或斷路器失靈保護來切除故障。上、下級電網（包括同級）繼電保護之間的整定，應遵循逐級配合的原則，以保證電網發(fā)生故障時有選擇性地切除故障。切斷系統(tǒng)中的故障部分，而其它非故障部分仍然繼續(xù)供電。

  B、動作速動性---指保護裝置應盡快切除短路故障，其目的是提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，減輕故障設備和線路的損壞程度，縮小故障波及范圍，提高自動重合閘和備用設備自動投入的效果。

  C、動作靈敏性---指在設備或線路的被保護范圍內發(fā)生金屬性短路時，保護裝置應具有必要的靈敏系數(shù)（規(guī)程中有具體規(guī)定）。通過繼電保護的整定值來實現(xiàn)。整定值的校驗般年進行次。

  D、動作可靠性---指繼電保護裝置在保護范圍內該動作時應可靠動作，在正常運行狀態(tài)時，不該動作時應可靠不動作。任何電力設備（線路、母線、變壓器等）都不允許在無繼電保護的狀態(tài)下運行，可靠性是對繼電保護裝置性能的zui根本的要求。

  
  繼電保護主要是利用電力系統(tǒng)中元件發(fā)生短路或異常情況時的電氣量（電流、電壓、功率、頻率等）的變化構成繼電保護動作的原理，還有其他的物理量，如變壓器油箱內故障時伴隨產生的大量瓦斯和油流速度的增大或油壓強度的增高。大多數(shù)情況下，不管反應哪種物理量，繼電保護裝置都包括測量部分（和定值調整部分）、邏輯部分、執(zhí)行部分。

  ①、電力系統(tǒng)運行中的參數(shù)（如電流、電壓、功率因數(shù)角）在正常運行和故障情況時是有明顯區(qū)別的。繼電保護裝置就是利用這些參數(shù)的變化，在反映、檢測的基礎上來判斷電力系統(tǒng)故障的性質和范圍，進而作出相應的反應和處理（如發(fā)出警告信號或令斷路器跳閘等）。

  ②、繼電保護裝置的原理框圖分析：

  A、取樣單元---它將被保護的電力系統(tǒng)運行中的物理量（參數(shù)）經過電氣隔離并轉換為繼電保護裝置中比較鑒別單元可以接受的信號，由臺或幾臺傳感器如電流、電壓互感器組成。

  B、比較鑒別單元---包括給定單元，由取樣單元來的信號與給定信號比較，以便下級處理單元發(fā)出何種信號。（正常狀態(tài)、異常狀態(tài)或故障狀態(tài)）比較鑒別單元可由4只電流繼電器組成，二只為速斷保護，另二只為過電流保護。電流繼電器的整定值即為給定單元，電流繼電器的電流線圈則接收取樣單元（電流互感器）來的電流信號，當電流信號達到電流整定值時，電流繼電器動作，通過其接點向下級處理單元發(fā)出使斷路器zui終掉閘的信號；若電流信號小于整定值，則電流繼電器不動作，傳向下級單元的信號也不動作。鑒別比較信號“速斷”、“過電流”的信息傳送到下單元處理。

  C、處理單元---接受比較鑒別單元來的信號，按比較鑒別單元的要求進行處理，根據比較環(huán)節(jié)輸出量的大小、性質、組合方式出現(xiàn)的先后順序，來確定保護裝置是否應該動作；由時間繼電器、中間繼電器等構成。電流保護：速斷---中間繼電器動作，過電流——時間繼電器動作。（延時過程）

  D、執(zhí)行單元---故障的處理通過執(zhí)行單元來實施。執(zhí)行單元般分兩類：類是聲、光信號繼電器；（如電笛、電鈴、閃光信號燈等）另類為斷路器的操作機構的分閘線圈，使斷路器分閘。

  E、控制及操作電源---繼電保護裝置要求有自己獨立的交流或直流電源，而且電源功率也因所控制設備的多少而增減；交流電壓般為220伏，功率1KVA以上。
①、電流保護：（按照保護的整定原則，保護范圍及原理特點）

  A、過電流保護---是按照躲過被保護設備或線路中可能出現(xiàn)的zui大負荷電流來整定的。如大電機啟動電流（短時）和穿越性短路電流之類的非故障性電流，以確保設備和線路的正常運行。為使上、下級過電流保護能獲得選擇性，在時限上設有個相應的級差。

  B、電流速斷保護---是按照被保護設備或線路末端可能出現(xiàn)的zui大短路電流或變壓器二次側發(fā)生三相短路電流而整定的。速斷保護動作，理論上電流速斷保護沒有時限。即以零秒及以下時限動作來切斷斷路器的。

  過電流保護和電流速斷保護常配合使用，以作為設備或線路的主保護和相鄰線路的備用保護。

  C、定時限過電流保護---在正常運行中，被保護線路上流過zui大負荷電流時，電流繼電器不應動作，而本級線路上發(fā)生故障時，電流繼電器應可靠動作；定時限過電流保護由電流繼電器、時間繼電器和信號繼電器三元件組成（電流互感器二次側的電流繼電器測量電流大小→時間繼電器設定動作時間→信號繼電器發(fā)出動作信號）；定時限過電流保護的動作時間與短路電流的大小無關，動作時間是恒定的。（人為設定）

  D、反時限過電流保護---繼電保護的動作時間與短路電流的大小成反比，即短路電流越大，繼電保護的動作時間越短，短路電流越小，繼電保護的動作時間越長。在10KV系統(tǒng)中常用感應型過電流繼電器。（GL－型）

  E、無時限電流速斷---不能保護線路全長，它只能保護線路的部分，系統(tǒng)運行方式的變化，將影響電流速斷的保護范圍，為了保證動作的選擇性，其起動電流必須按zui大運行方式（即通過本線路的電流為zui大的運行方式）來整定，但這樣對其它運行方式的保護范圍就縮短了，規(guī)程要求zui小保護范圍不應小于線路全長的15％。另外，被保護線路的長短也影響速斷保護的特性，當線路較長時，保護范圍就較大，而且受系統(tǒng)運行方式的影響較小，反之，線路較短時，所受影響就較大，保護范圍甚會縮短為零。



    ②、電壓保護：（按照系統(tǒng)電壓發(fā)生異常或故障時的變化而動作的繼電保護）

  A、過電壓保護---防止電壓升高可能導致電氣設備損壞而裝設的。（雷擊、高電位侵入、事故過電壓、操作過電壓等）10KV開閉所端頭、變壓器高壓側裝設避雷器主要用來保護開關設備、變壓器；變壓器低壓側裝設避雷器是用來防止雷電波由低壓側侵入而擊穿變壓器絕緣而設的。

  B、欠電壓保護---防止電壓突然降低致使電氣設備的正常運行受損而設的。

  C、零序電壓保護---為防止變壓器相絕緣破壞造成單相接地故障的繼電保護。主要用于三相三線制中性點絕緣（不接地）的電力系統(tǒng)中。零序電流互感器的次側為被保護線路（如電纜三根相線），鐵芯套在電纜上，二次繞組接電流繼電器；電纜相線必須對地絕緣，電纜頭的接地線也必須穿過零序電流互感器；原理：正常運行及相間短路時，次側零序電流為零（相量和），二次側內有很小的不平衡電流。當線路發(fā)生單相接地時，接地零序電流反映到二次側，并流入電流繼電器，當達到或超過整定值時，動作并發(fā)出信號。（變壓器零序電流互感器串接於零線端子出線銅排）

  ③、瓦斯保護：油浸式變壓器內部發(fā)生故障時，短路電流所產生的電弧使變壓器油和其它絕緣物產生分解，并產生氣體（瓦斯），利用氣體壓力或沖力使氣體繼電器動作。故障性質可分為輕瓦斯和重瓦斯，當故障嚴重時（重瓦斯）氣體繼電器觸點動作，使斷路器跳閘并發(fā)出報警信號。輕瓦斯動作信號般只有信號報警而不發(fā)出跳閘動作。

  變壓器初次投入、長途運輸、加油、換油等原因，油中可能混入氣體，積聚在氣體繼電器的上部（玻璃窗口能看到油位下降，說明有氣體），遇到此類情況可利用瓦斯繼電器頂部的放氣閥（螺絲擰開）放氣，直瓦斯繼電器內充滿油。考慮安全，在變壓器停電時進行放氣。容量在800KVA及以上的變壓器應裝設瓦斯保護。

  ④差動保護：這是種按照電力系統(tǒng)中，被保護設備發(fā)生短路故障，在保護中產生的差電流而動作的種保護裝置。常用做主變壓器、發(fā)電機和并聯(lián)電容器的保護裝置，按其裝置方式的不同可分為：

  A、橫聯(lián)差動保護---常用作發(fā)電機的短路保護和并聯(lián)電容器的保護，般設備的每相均為雙繞組或雙母線時，采用這種差動保護。

  B、縱聯(lián)差動保護---般常用作主變壓器的保護，是專門保護變壓器內部和外部故障的主保護 。

  ⑤高頻保護：這是種作為主系統(tǒng)、高壓長線路的高可靠性的繼電保護裝置。目前我國已建成的多條500KV的超高壓輸電線路就要求使用這種可行性、選擇性、靈敏性和動作迅速的保護裝置。高頻保護分為相差高頻保護；方向高頻保護。

  相差高頻保護的基本原理是比較兩端電流的相位的保護。規(guī)定電流方向由母線流向線路為正，從線路流向母線為負。就是說，當線路內部故障時，兩側電流同相位而外部故障時，兩側電流相位差180度。方向高頻保護的基本工作原理是，以比較被保護線路兩端的功率方向，來判別輸電線路的內部或外部故障的種保護裝置。

  ⑥距離保護：這種繼電保護也是主系統(tǒng)的高可靠性、高靈敏度的繼電保護，又稱為阻抗保護，這種保護是按照長線路 故障點不同的阻抗值而整定的。

  ⑦平衡保護：這是種作為高壓并聯(lián)電容器的保護裝置。繼電保護有較高的靈敏度，對于采用雙星形接線的并聯(lián)電容器組，采用這種保護較為適宜。它是根據并聯(lián)電容器發(fā)生故障時產生的不平衡電流而動作的種保護裝置。

  ⑧負序及零序保護：這是作為三相電力系統(tǒng)中發(fā)生不對稱短路故障和接地故障時的主要保護裝置。

  ⑨方向保護：這是種具有方向性的繼電保護。對于環(huán)形電網或雙回線供電的系統(tǒng)，某部分線路發(fā)生故障時，而故障電流的方向符合繼電保護整定的電流方向，則保護裝置可靠地動作，切除故障點。

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