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申明:本网站内容仅用于学术交流,如有侵犯您的权益,请及时告知我们,本站将立即删除有关内容。 摘 要:继电保护装置是一种由继电器和其它辅助元件构成的安全自动装置,它能反映电气元件的故障和不正常运行状态,并动作于断路器跳闸或发出信号。继电保护与自动重合闸相配合是维护电力系统安全运行的重要手段,因而对其基本原理及其实现技术的研究就显得极为重要。本文以其中比较典型的段式电流保护与自动重合闸相配合为例,对其工作过程进行了模拟仿真研究,对电力研究人员具有一定的指导意义。 关键词:段式电流保护;自动重合闸;模拟仿真中图分类号:TM5
文献标识码:A
文章编号:1005-5312(2010)18-0181-02随着社会的发展,,社会生活和企业生产对电力发展要求越来越高,没有电力的发展,社会发展根本就无法进行。基于电力的重要性,对电力整个生产过程的维护就极为重要。
继电保护与自动重合闸相配合是维护电力系统安全运行的重要手段,对其基本原理及实现技术的研究具有重要的实际应用价值[1]。一、段式电流保护原理
由无时限电流速断(Ⅰ段)、带时限电流速断(Ⅱ段)与定时限过电流保护(Ⅲ段)相配合构成的一整套输电线路阶段式电流保护,叫做三段式电流保护。其中Ⅰ、Ⅱ段联合作为线路的主保护,Ⅲ段作为本线路的近后备和相邻线路的远后备保护[2]。段式电流保护整定配合的基本原理如图1所示,当在L1线路首端f1点短路时,保护1的Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ段均启动,由于Ⅰ将故障瞬时切除,Ⅱ段和Ⅲ段返回;在线路末端f2点短路时,保护Ⅱ段Ⅲ段启动,Ⅱ段以0.5s时限切除故障,Ⅲ段返回。若Ⅰ,Ⅱ段拒动,则过电流保护以较长时限将QF1跳开,此为过电流保护的近后备作用。当在线路L2上f3点发生故障时,应由保护2动作跳开QF2,但若QF2拒动,则有保护Ⅰ的过电流保护动作将QF1跳开,这是过电流保护的远后备作用。二、自动重合闸作用及自动重合闸装置在电力系统的故障中,大多数的故障是送电线路(特别是架空线路)的故障。运行经验表明,架空线路故障大都是“瞬时性”的,例如,由雷电引起的绝缘子表面闪络,大风引起的碰线,鸟类以及树枝的那个物掉落在导线上引起的短路等,在线路被继电保护迅速断开以后,电弧即行熄灭,外界物体也被电弧烧掉而消失。此时,如果把断开的线路断路器再合上,就能够恢复正常的供电,因此,称这类故障为“瞬时性故障”。除此之外,也有“永久性故障”,例如由于线路倒杆,断线,绝缘子击穿或损坏等引起的故障,在线路被断开以后,它们依然是存在的。这时,即使再合上电源,由于故障依然存在,线路还要被继电保护再次断开,因而就不能恢复正常的供电。
由于送电线路上的故障具有以上性质,因此,在线路被断开以后再进行一次合闸就有可能大大提高供电的可靠性。为此在电力系统中广泛采用了当断路器跳闸以后能够自动地将断路器重新合闸的自动重合闸装置。DH3型三相一次重合闸装置用于输电线路上实现三相一次自动重合闸,它是重要的保护设备,其内部接线如图2所示。装置由一只DS32时间继电器(作为时间元件),一只电码继电器(作为中间元件)及一些电阻,电容元件组成。在输电线路正常工作的情况下,重合闸装置中的电容器C经电阻R4已经充足电,整个装置处于准备动作状态。当断路器由于保护动作或其它原因而跳闸时,断路器的辅助接点起动重合闸装置的时间元件KT,经过延时后触点KT闭合,电容器C通过KT对KM(V)放电,KM起动后接通KM(I)回路并自保持到断路器完成合闸。如果线路上发生的是暂时性故障,则合闸成功后,电容器自形充电,装置重新处于准备动作的状态。如线路上存在永久性故障,此时重合闸不成功,断路器第二次跳闸,但这一段时间远远小于电容器充电到使KT(V)起动所必须时间(15-25s),因而保证装置只动作一次。三、段式电流保护与自动重合闸配合系统结构设计
段式电流保护与自动重合闸配合系统结构设计图如图3所示,左边部分为自动重合闸装置原理图,右边部分是模拟段式电流保护的设计图。在输电线路正常工作时,重合闸装置中的电容器C经电阻R4已经充足电,整个装置处于准备动作状态。当断路器由于保护动作或其他原因导致YR跳闸线圈跳闸时,断路器的辅助接点启动重合闸装置,使YO合闸线圈得电后实现合闸,完成自动重合闸动作。四、模拟系统结构三段式电流保护的交流回路接线如图4所示,其中三相调压器用以调节电压,无限时电流速断保护,带时限电流速断保护,定时限过电流保护配合构成三段式电流保护系统,KA1(DL-21C), KA2(DL-21C), KA3(DL-21C)三个电流继电器串联于线路中,SB1,SB2,SB3,QS四个开关按钮分别并联于四个都带有可变电阻的支路。QS开关闭合,SB1,SB2,SB3三个开关分别用来模拟Ⅰ段,Ⅱ段,Ⅲ段电流保护时各段作用时继电器的动作情况。QS开关闭合时,电路的电阻处于最大值,线路正常运行。当闭合SB3时,电阻减小,电流增大,模拟第Ⅲ段定时限过电流保护发挥作用。当闭合SB2时,模拟第Ⅱ段带时限电流速断保护发挥作用。当闭合SB1时,模拟电路发生瞬时短路,第Ⅰ段电流速断保护发挥作用。
三段式电流保护直流回路接线图如图5所示,其中中间继电器的型号分别为DZ-31B,DZS-12B,时间继电器的型号为DS-21C,信号继电器的型号为DX-8,电流继电器的型号为DL-21C。三个信号继电器KS1,KS2,KS3对应三个光示牌分别模拟三段各自发生电流短路时的报警情况。Ⅱ段,Ⅲ段分别串联有时间继电器,起到通电延时的作用。例如当回路发生瞬时短路的时候,断路器由于保护作用断开,KA1继电器得电,KA1触点动作闭合,则KS1线圈得电使得KS1触点闭合,KM线圈得电KM触点闭合,对应的光示牌变亮,与此同时,YR线圈得电实现跳闸。断路器跳闸之后,起动自动重合闸装置合闸。
五、模拟结果及分析(一)跳闸部分三段式电流保护与自动重合闸系统配合模拟操作,当线路的QS开关闭合时,电路的电阻处于最大值,线路正常运行。当闭合SB3时,电阻减小,电流增大,第Ⅲ段电流定时限保护发挥作用。若闭合SB2,第Ⅱ段电流带时限保护发挥作用。若闭合SB1的话,电路发生瞬时短路,第Ⅰ段电流速断保护发挥作用。经过电流整定和动作时限的整定后,相对应的电流继电器KA1,KA2,KA3过流启动,交流回路的断路器由于保护动作而断开,直流回路的断路器触电闭合,同时跳闸线圈YR得电实现跳闸。(二)合闸部分线路过流时,对应的电流继电器线圈得电,相应触点闭合后,串联有时间继电器的线圈得电,经过一定的通电延时后对应触点闭合,KM线圈得电,KM触点闭合,三个信号继电器线圈得电后相应KS1,KS2,KS3触点闭合,发生短路故障的对应光示牌亮灯。由于在输电线路正常工作时,重合闸装置中的电容器C经电阻R4已经充足电,整个装置处于准备动作状态。当断路器跳闸时,断路器的辅助接点启动重合闸装置的时间继电器KT,经过延时后触点KT闭合,电容器C通过KT对KM(V)放电,KM起动后接通KT(I)回路并自保持到断路器合闸。自动重合闸装置的KM线圈得电后KM触点闭合,在12接口形成一个电流脉冲后使得合闸线圈YO得电后合闸,自动重合闸成功。根据合闸后,故障状态存在与否,决定断路器是否跳闸,情况如下:1、如果线路上发生的暂时性故障,如模拟Ⅲ段过流后,瞬时断开开关SB3,则故障消失。合闸成功后,电容器自行充电,装置重新处于准备动作的状态。
关键词 继电器;电气工程;自动低压电器
中图分类号TM 92 文献标识码A 文章编号 1674-6708(2013)91-0171-02
1 继电器的基本原理及其作用分析
1.1继电器的基本原理
现如今,随着科学技术水平的不断提高,电气系统的自动化程度也越来越高,继电器作为电气系统中较为重要的组成部分之一,其应用也越来越广泛。就继电器而言,其常常被用于保护电气设备的运行安全性,如变压器、马达、发电机以及输电线路短路保护等等。当电力系统出现异常故障时,继电器可以向值守人员发出告警信号,而想要确保继电器能够发挥出应用的作用,其应当具备以下功能特性:其一,安全性和可靠性,这是一个合格的继电器必须具备的特性,只有这样才能避免继电器本身出现故障;其二,快速反应能力。能够以最短时间消除可以消除的所有故障;其三,选择性。继电器应当能够确保电力系统始终向无故障区域进行供电;其四,灵敏性。电力系统运行过程中的参数在正常运行和发生故障情况下的区别是非常明显的,继电器就是通过这些参数的具体变化情况,在反映和检测的基础之上对电力系统的故障性质和故障影响范围进行判断,并作出相应的反应和处理。继电器的基本工作原理如下:由取样单元负责将被保护设备运行过程中的物理量经过电气隔离并将之转换为继电保护装置中比较鉴别单元能够接收到的信号,然后根据该单元的要求进行相应处理,再按照比较环节输出量的性质、大小以及组合方式出现顺序的先后确定出继电保护装置是否需要动作。
1.2继电器的作用
继电器本身具有以下优点:标准化程度高、通用性好、能够使电路简化等,正是因为继电器的这些优点使其被广泛应用于工业自动化控制以及家电产品等领域当中。但是有些专家认为,在电子元器件当中,继电器是最不可靠的一种装置,并且在整机的可靠性设计当中,往往将继电器、可调电感器以及电位器等装置列为不用或是少用的元件。然而,因为继电器在控制电路中有着十分独特的电气和物理特性,其断路状态下的高绝缘电阻以及通路状态下的低导通电阻是其它任何电子器件都无法比拟的。为此,确保继电器的运行可靠性成为业界研究的重点课题之一。电子元器件的可靠性应当包括以下两个方面的内容,即固有可靠性和使用可靠性。其中前者是元器件可靠的基础,一般都是通过设计和制造厂商来进行控制,以确保制造出来的元器件能够达到要求的可靠性等级,而后者则是整机可靠性的基础,必须阐明的是,使用高可靠质量等级的元器件却并一定能够制造出高可靠性的整机,这是因为里面涉及到使用可靠性的问题。使用可靠性具体是指按照各种元器件的特性通过可靠性设计方法,最大限度地发挥出元器件固有可靠性的作用,进而达到整机的可靠性要求。与其它电子元器件相比,继电器是由机械传动和电磁两个部分构成的,这种结构更加复杂,因而继电器的可靠性就显得相对较差,若是实际使用过程中采取一定的防范措施,则能够使其达到理想中的效果。此外,继电器可靠性不高除了自身质量原因外,使用方法不当也是一个原因。因此,想要使继电器能够充分发挥出自身的作用,不但应当进一步完善自身的质量,而且还必须合理使用。
2 继电器在电气工程及其自动化低压电气中的具体应用研究
2.1电磁类继电器的应用
1)电磁继电器的特性。此类继电器的主要特性是输入-输出,也就是我们通常所说的继电特性,其特性曲线如图1所示。当继电器的输入量X由0增至X2之前,继电器输出量Y为0;当输入量X增至X2时,继电器吸合,此时输出量为Y1,如果X继续增大,Y保持不变;当X减小至X1时,继电器释放,此时输出量由Y1变为0,若是X继续减小,Y值均为0。图1中的X2是继电器的吸合值,想要使继电器完成吸合这一过程,输入量就必须≥X2;X1是继电器的释放值,想要使继电器完成释放这一过程,输入量则必须≥X1。继电器的返回系数则可以用表示,,这是继电器较为重要的一个参数,并且本身是能够调节的,这样一来即便输入量的波动变化较大也不会引起继电器误动作。通常情况下,欠电压继电器对返回系数的要求相对较高,值应当>0.6。假设某一继电器的=0.66,吸合电压为额定电压的90%,那么当电压低于额定电压的50%时,继电器便会释放,进而达到欠电压保护的目的。此外,继电器的吸合与释放时间也是比较重要的参数之一。其中吸合时间主要是指从线圈接受电信号到衔铁完成吸合过程所需要的时间,而释放时间则是指从线圈失电到衔铁完全释放所需要的时间。通常情况下,继电器的吸合与释放时间为0.05-0.15,该数值的大小对继电器的操作频率会有一定的影响。
图1 电磁继电器继电特性曲线图
2.2非电磁类继电器的应用
非电磁类继电器又被称为热继电器,即FR,这种类型的继电器常常被用于电力拖动系统当中电动机负载的过载保护。在实际运行过程中,电动机常常会出现过载的现象,一般时间较短、绝缘绕组在允许温升范围内的过载是可以经常出现的,但是若过载情况比较严重、时间较长,便会引起电动机绝缘过早老化,这样会导致电动机的使用寿命缩短,如果过载情况非常严重,还有可能造成电动机烧损的后果。为此,对电动机进行过载保护就显得非常重要。FR主要由双金属片、热元件以及触点等组成,其中热元件是由发热电阻丝制作而成,双金属片具体是由两种热膨胀系数不停的金属辗压而成,当双金属片受热时便会出现弯曲变形的情况。实际使用时,可将热元件串接到电动机的主电路上,同时将常闭触点串接在电动机的控制电路当中。当电动机处于运转的状态时,虽然热元件所产生出来的热量也会使双金属出现弯曲的情况,但是并不足以是FR的触点发生动作;而当电动机过载时,双金属片的弯曲位移便会随之不断增大,在这一过程中会推动导板是常闭触点断开,进而起到切断电动机控制电路的作用,这样便不会造成电动机因过载损坏。通常情况下,FR动作之后不会自动复位,需要等待双金属片完全冷却后手动按下复位按钮才会恢复到原位。FR动作电流的调节可通过旋转凸轮到不同的位置来实现。
3结论
总而言之,在电气工程中,继电器是不可或缺的设备之一,它的应用能够进一步降低自动化低压电器设备故障的发生几率。而想要使继电器充分发挥出自身的保护作用,应当进行合理选型,并确保继电器的运行可靠性。只有这样,才能使继电器在电气工程中的作用获得最大程度地发挥。
参考文献
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关键词:《继电保护》;课程体系;教学方法
中图分类号:G71 文献标识码:A文章编号:1009—0118(2012)11—0162—02
继电保护是在保障电力系统的安全稳定运行方面发挥了重要作用,《继电保护》课程是电力系统自动化、供用电专业的核心课程,具有理论与实践并重的特点。继电保护是一门理论性与实际结合很强的课程,但长期以来,高职院校的继电保护课程只注重理论教学,不注重实践技能的提高;并且,绝大多数院校的继电保护课程所讲授的内容与实际相脱节,我校所讲授的都是继电保护的原理。针对这种情况,我们共同构建新的课程体系,探索继电保护课程改革研究。
一、电力系统继电保护课程现状及背景
《继电保护》是我院的供用电技术专业的一门核心课程,现有的继电保护教材中,分析的都是电磁型、磁电型或集成电路型结构的继电器,而现代电力系统继电保护装置结构已经发生了相当大的变化,微机型保护装置应用的相当广泛。我院只开设了继电保护课程,没有开设电力系统稳态分析和暂态分析这两门课程,学生学习继电保护课程相当费劲;再有,目前的继电保护教材主要讲解的是继电保护的理论知识,实际的电力系统运行案例、电气设备短路电流的计算实例都未讲解,不利于学生理论学习与以后实际工作的认识统一。高职院校是培养高端技能型人才,要求学生具有一定的理论基础的同时,更要具备扎实的操作基本功和自主学习能力和自学创新意识。
二、继电保护课程体系的整合
《继电保护》课程重点分析了继电保护的基本要求、电流保护、距离保护、变压器保护、母线保护、发电机保护等。我校是专科院校,注重学生的技能培养,理论水平以够用为主。而现在电力系统的网络结构越来越复杂和多样,继电保护的原理和形式也在不断的发展和完善,过多学习理论知识是没有必要的,要加强学生的实践能力,要做中学,学中做。在目标定位上,充分考虑学生能先就业再择业的需要,坚持“宽基础、强技能”的原则。既掌握职业岗位需求的专业理论,又能在这些专业理论基础上把已形成的能力在相应职业岗位范围可以转岗。因此,在我们的课程体系改革中,改变了传统的“学科”体系,向“多元型”方向发展。《继电保护》课程的构建应遵循以下原则。
(一)讲解继电保护的基本原理。讲授电力系统暂态和稳态分析的部分知识;讲授各种保护的基本原理、保护装置和继电器的基本原理;微机型继电保护基础知识。在教材编写时要阐明模拟型保护的基本原理,微机型继电保护技术是全新的内容,思维方法与模拟型保护相比完全不一样,应重点讲解如何推倒出算法的数学模型和微机实现原理。
(二)突出课程的职业性,以职业能力作为构建课程的基础,使学生所学知识、技能满足职业岗位的需求。基础理论知识以够用为度,以掌握概念,强化应用为重点;专业知识强调针对性和实用性,培养学生综合运用知识和技能的能力。突出职业能力培养,强化学生创新能力的培养.提高学生就业上岗和职业变化的适应能力,实现“双证书”融通,即毕业证书和高级技能等级证书。
(三)围绕岗位所确定的职业能力要求设置项目,并结合职业技能鉴定考核大纲,对课程内容进行整合,开发校本课程。在课程的难度和广度方面,遵循“实用为先、够用为度”的原则,如表1为五个项目。
三、《继电保护》课程的教学方法与手段
(一)案例教学法
由于电力系统继电保护技术发展很快,在讲授课程相关知识是可以联系电力系统的实际案例,例如某某地区电厂发生断路器跳闸事故,原因是某相电接地导致的等等实际案例。使学生在校期间能了解相关领域的现状。通过典型事故的分析可以培养学生分析和解决实际问题的能力。
(二)任务驱动教学法
任务驱动教学法是任务驱动教学法中的任务是有特定含义的,它不是通常说的“教学任务”,而是指“需要通过某种活动完成的某些事”。课堂讨论、自学答疑教学形式采用任务驱动法。例如让学生设计某条线路的三段式保护。
(三)项目教学法
项目教学法是通过进行一个完整的“项目”工作而进行的实践教学活动的培训方法。教师的主要任务是确定项目内容、任务要求、工作计划,设想在教学过程可能发生的情况以及学生对项目的承受能力,时刻准备帮助学生解决困难问题。
(四)六步教学法
六步教学法是以工作过程为导向的课程实施方法,完成一个完整的实际工作需按照六个工作步骤来进行。例如设计6~10KV线路的过电流保护这个完整工作过程的六个步骤分别为:资讯、计划、决策、实施、检查、评估。资讯阶段,教师布置工作任务,学生首先了解项目要求;计划阶段,学生一般以小组方式工作,寻找与任务相关的信息(如:电压继电器、电流继电器的原理接线图),制定工作计划;决策阶段:教师考察学生做的过电流保护原理接线图,学生可听取教师的建议,对计划做出修改;实施阶段,学生根据计划完成本项目工作过程,完成项目实施工作;检查阶段,学生进行展示工作成果的工作;评估阶段,学生对完成项目任务中的表现做出自我评价、相互评价,最终由教师做出教师评估。
(五)模拟故障法
在实训室上课时,可以通过人为设置故障,测量故障时的电压和电流来分析故障特点,如何迅速、有选择的切出故障。提高了学生发现问题、分析问题和解决问题的能力。
(六)利用常规的电流、电压保护的原理及实现的方法简单、直观的特点,通过多媒体课件演示熟悉电力系统各主要元件继电保护装置的动作原理、结构及其用途。在初步掌握电流、电压保护的基本原理后,再安排学习微机保护的基础知识的内容,由易至难,有利于学生对所学知识的理解和掌握。充分利用多媒体课件、动画演示等对保护装置元件进行直观教学,使教学过程形象生动,帮组学生记忆和理解,提高教学效果;加强课堂微机保护演示;采用在实训室边进行理论教学边进行实验的教学方法。
《继电保护》课程以以岗位能力为出发点,突出职业素质的培养,教、学、做结合,教学方法多样化。课程内容以岗位分析和具体工作过程为基础,将职业技能资格证书所需的应知应会内容贯穿于整个教学的理论和实践过程中,为学生获得“双证书”,提高就业率打下了坚实的基础。本课程基本理论以电力系统继电保护和电力系统暂态和稳态分析应知的理论为基础,理论与实际相结合,以能力培养为重点的高职高专教育特色。
参考文献:
[1]姜大源.职业教育学研究新论[M].北京:教育科学出版社,2007.
[2]陈延枫.高职高专电力系统继电保护课程教学改革探讨[J].中国校外教育,2009.
关键词:供电系统;10kV;继电保护;基本原理;电力系统
中图分类号:F407.61 文献标识码:A 文章编号:
10kV系统是当前一般企业高压供电系统中所普遍采用的。近年来飞速建设的电网大多数都是采用手车式或环网高压开关柜,多为交流操作的反时限过电流保护装置,只有早期建设的10kV系统中,采用较多的直流操作定时限瞬时电流速断保护及过电流保护。有很多重要的企业高压母线、双路10 kV电源能联络但是不能够自动投入,或者根本就是分段不联络,在系统供电的故障相应灵敏性、切除故障的快速性、运行人员的熟练行、系统供电的可靠性、运行方式的灵活性、保护动作的选择性都方面都存在这继续解决的问题。
一、继电保护的基本原理
(1)继电保护的类型
利用故障和正常运行时各物理量的差别在电力系统中就可以构成各种不同类型和不同原理的继电保护装置。例如:
反应电压变化的电压保护,有低电压保护和过电压保护;反应电流与电压之间的比值,反映短路点到保护安装处的阻抗距离保护;用于反映系统中频率变化的周波保护; 专门用于反映变压器温度变化的温度保护;反映电流变化的电流保护,有反时限过电流保护、过负荷保护、定时限过电流保护、零序电流保护、电流速断保护等;既反应电流与电压之间相位变化又反应电流的变化的方向过电流保护;反映输出电流和输入电流之差的差动保护,这其中也可分为纵联差动保护与横联差动保护;专门用于反映变压器内部故障的瓦斯保护,也就是气体保护,这其中也可分为重瓦斯保护和轻瓦斯保护;还有专门用于反应变压器温度变化的温度保护等等。此外,应该根据具体情况在高压母线分段处装设电流保护;在配电变压器的高压测装设温度保护、电流保护;一般可以在10 kV系统中进线处装设电流保护等。
(2)电力系统故障的特点
我们都知道在电力系统当中,有很多故障的种类,但是危害最大、也最为常见的应该属各种类型的短路事故。短路故障一旦出现,那么就会同时伴有,电压将急剧下降、电流将急剧增大、电流和电压之间的相位角将发生变化等三大特点。
(3)10 kV供电系统继电保护装置的任务
1)在供电系统发生故障的时候,其能够保证非故障部分能够继续运行,其能够迅速地、自动地、有选择性地将部长部分切除。
2)在供电系统正常运行时,其能够为值班人员提供可靠的运行依据,能够安全并完整地对各种设备的运行状况进行监视。
3)当供电系统出现异常运行的工作状况时,其能够及时通知值班人员尽快做出处理,发出警报或者是报警信号。
二、对几点保护装置的基本要求
灵敏性、可靠性、选择性、速动性,是对继电保护装置的四点基本要求。
(1)灵敏性
对异常工作状况和故障继电保护装置的反应能力指的就是灵敏性。无论短路的性质怎样,不管短路点的位置如何,只有在保护装置的保护范围内,保护装置就不应该产生拒绝动作,同样的也不应该在保护区外发生故障时产生错误的动作。一般用灵敏细数来衡量保护装置是否灵敏。根据故障的类型和不利的运行方式来计算保护装置的灵敏细数。被保护区发生短路时,保护装置一次动作电流Idz与流过保护安装处的最小短路电流Id.min的比值为灵敏细数Km,即:
Km=Id.min/Idz
反映轻微故障的能力灵敏细数越高越强。根据保护装置的不同各类保护装置的灵敏细数大小也不同。对于10 kV不接地系统的单相短路保护, Idz取单相接地电容电流最小值Id.min,对于多相保护, Idz取两相短路电流最小值Idz。
(2)可靠性
保护装置如果不能满足可靠性的要求,那么反而会成为直接造成故障或者扩大事故的根源,因此,保护装置应该随时处于准备状态,应该能够正确动作。保护装置的整定计算、安装调试、设计原理要正确无误,以确保保护装置的可靠性动作,此外,为了提高保护装置的可靠性,系统应尽可能的简化有效,运行维护要得当,各组成保护装置的元件质量要可靠。
(3)选择性
继电保护装置在供电系统发生故障时,为了保证系统中其他非故障部分能够继续正常运行,应该能够有选择性的切除故障部分。如果能够满足要求则可以称为有选择性,否则继电保护装置就没有选择性。
(4)速动性
保护装置能够尽快切除短路故障,指的就是速动性。缩短故障切除的时间,可以提高发电机并列运行的稳定性,可以为电气设备的自动启动创造有利的条件,可以加快系统电压的恢复,可以减轻短路电流对电气设备的损坏程度。
三、简析简析常用的电流保护
(1)定时限过电流保护
继电保护动作的时间是靠时间继电器的整定来获得的,时间是恒定的,与短路电流的大小无关。在一定范围内时间继电器是可以连续调节的,我们称这种保护方式为定时限过电流保护。定时限过电流保护主要是由作为出口元件的电磁式中间继电器、作为信号元件的电磁式信号继电器、作为时限元件的电磁式时间继电器、作为起动元件的电磁式电流继电器构成。其需要设置直流屏,一般采用直流操作。一般来说这种保护方式应用在10 kV-35 kV系统中比较重要的变配电所。
(2)反时限过电流保护
短路电流越小,动作时间越长,短路电流越大,动作时间越短,短路电流的大小与继电保护的动作时间有关,这种保护就是我们所说的反时限过电流保护。反时限过电流保护广泛应用于一般工矿企业中,是由GL-15(25)感应型继电器构成的,感应型继电器用以实现反时限过电流保护,其兼有作为时限元件的电磁式时间继电器、作为出口元件的电磁式中间继电器、作为起动元件的电磁式电流继电器、作为信号元件的电磁式信号继电器的功能,此外,其能够同时实现电流速断保护,还有电磁速断元件的功能。
(3)电流速断保护
一种略带时限动作或者是无实现动作的电流保护就是我们所说的电流速断保护。其能够防止事故扩大,减小故障的持续时间,能够在最短的时间内将短路故障迅速切除。略带时限的电流速断保护和瞬时电流速断保护,电流速度保护又分为以上两种。电流速断保护一般不需要时间继电器,是由作为起动元件的电磁式电流第电器、作为信号元件的电磁式信号继电器、作为出口元件的电磁式中间继电器构成的。须设置直流屏,通常采用直流操作。电流速断保护完全依靠短路电流的大小来确定保护是否需要启动,简单可靠。其动作的选择性能够保证、整定调试比较方便和准确、动作的灵敏性能够满足要求,按照一定地点的短路电流来获得选择性动作。
总结:在10kV 供电系统中合理的配备继电保护装置具有重要的意义,我们要找出10kV供电系统继电保护存在的问题,明确 10kV供电系统继电保护的重要作用,用科学合理的措施解决相应的问题,以进一步维护10kV 供电系统的稳定性和安全性。
参考文献:
[1] 陈家斌.变电运行与管理技术[M].中国电力出版社,2004(09).
[2] 李新艳.智能建筑的电气保护与接地[J].山西建筑,2005(09).
希望给予同行带来一定的参考价值。
关键词:电力系统 继电保护 技术与应用
中图分类号:TM7文献标识码:A文章编号:
前言
当今,电力已作为现代社会的主要能源,与国民经济建设和人民生活有着极为密切的关系,然而供电不稳定,特别是大面积停电事故所造成的经济损失和社会影响是十分严重的。如何正确应用继电保护技术来遏制电气故障,提高电力系统的运行效率及运行质量已成为迫切需要解决的技术问题。
1继电保护发展现状
上世纪50 年代,我国工程技术人员创造性地吸收、消化、掌握了国外先进的继电保护设备性能和运行技术,建成了一支具有深厚继电保护理论造诣和丰富运行经验的继电保护技术队伍。对全国继电保护技术队伍的建立和成长起了指导作用。阿城继电器厂引进消化了当时国外先进的继电器制造技术,建立了我国自己的继电器制造业。因而在60 年代中我国己建成了继电保护研究、设计、制造、运行和教学的完整体系。这是机电式继电保护繁荣的时代,为我国继电保护技术的发展奠定了坚实基础。
2 继电保护的基本原理
继电保护主要利用电力系统中元件发生短路或异常情况时的电气量(电流、电压、功率、频率等)的变化,构成继电保护动作的原理,也有其他的物理量,如变压器油箱内故障时伴随产生的大量瓦斯和油流速度的增大或油压强度的增高。大多数情况下,不管反应哪种物理量,继电保护装置都包括测量部分(和定值调整部分) 、逻辑部分、执行部分。
3 电力系统中继电保护的配置与应用
3.1 继电保护装置的任务
继电保护主要利用电力系统中原件发生短路或异常情况时电气量(电流、电压、功率等)的变化来构成继电保护动作。继电保护装置的任务在于:在供电系统运行正常时,安全地。完整地监视各种设备的运行状况,为值班人员提供可靠的运行依据;供电系统发生故障时,自动地、迅速地、并有选择地切除故障部分,保证非故障部分继续运行;当供电系统中出现异常运行工作状况时,它应能及时准确地发出信号或警报,通知值班人员尽快做出处理。
3.2 继电保护装置的基本要求
(1)选择性
当供电系统中发生故障时,应断开距离故障点最近的断路器,以保证系统中其它非故障部分能继续正常运行。
(2)灵敏性
保护装置灵敏与否一般用灵敏系数来衡量。在继电保护装置的保护范围内,不管短路点的位置如何、不论短路的性质怎样,保护装置均不应产生拒绝动作;但在保护区外发生故障时,又不应该产生错误动作。
(3)速动性
保护装置应尽可能快地切除短路故障。缩短切除故障的时间以减轻短路电流对电气设备的损坏程度,加快系统电压的恢复,从而为电气设备的自启动创造了有利条件,同时还提高了发电机并列运行的稳定眭。
(4)可靠性
保护装置不能满足可靠性的要求,反而会成为扩大事故或直接造成故障的根源。为确保保护装置动作的可靠性,必须确保保护装置的设计原理、整定训算、安装调试正确无误;同时要求组成保护装置的各元件的质量可靠、运行维护得当、系统简化有效,以提高保护的可靠性
3.3保护装置的应用
继电保护装置广泛应用于工厂企业高压供电系统、变电站等,用于高压供电系统线路保护、主变保护、电容器保护等。高压供电系统分母线继电保护装置的应用,对于不并列运行的分段母线装设电流速断保护,但仅在断路器合闸的瞬间投入,合闸后自动解除。
另外,还应装设过电流保护,对于负荷等级较低的配电所则可不装设保护。变电站继电保护装置的应用包括:①线路保护:一般采用二段式或三段式电流保护,其中一段为电流速断保护,二段为限时电流速断保护,三段为过电流保护。②母联保护:需同时装设限时电流速断保护和过电流保护。③主变保护:主变保护包括主保护和后备保护,主保护一般为重瓦斯保护、差动保护,后备保护为复合电压过流保护、过负荷保护。④电容器保护:对电容器的保护包括过流保护、零序电压保护、过压保护及失压保护。
4 变电站微机保护配置的应用实例
2006年,某公司成功将一个传统电磁式继电器保护的35kV 变电所改造成微机保护装置系统的终端变电站。
(1)系统保护装置及监控系统
①系统保护装置。线路保护装置、主变保护装置——可完成变压器的主、后备保护、综合保护装置、线路保护装置、电容器保护装置、备用电源自投装置、小电流接地检测装置、综合数据采集装置。
②监控系统的基本功能——数据采集、控制操作、画面制作、监视显示、事故处理、制表与打印。
(2)系统设计时的注意问题
①由于控制和保护单元都是采用微机装置,故一些必要的开关量和模拟量应从开关柜或户外设备引至微机采集、保护屏。根据控制和保护要求的不同,输入的量也不同。
②开关柜与微机装置之间的端子接线较简单,大量的二次接线在微机采集控制单元和保护单元内部端子连接。传统的继电保护整定计算结果不能直接输入到计算机, 须转换为计算机整定值。
(3)应用效果
①该变电所投产运行后,除开始操作人员对微机系统不熟悉原因,使用过控制保护单元的紧急手动按钮外,基本上都在微机装置和监控计算机上操作, 整个系统运行良好。
②线路及站内设备的继电保护均采用计算机采集、运算、判断,反应灵敏、迅速,在设备或线路有故障时可靠切除故障点。
③各种设备微机保护的配置齐全完善,能完美解决继电保护短线路及运行方式变化大时的各级保护的配合问题,因此该站正常运行后可靠性比原来显著提高,基本杜绝了越级跳闸的发生。
5 继电保护装置的发展,局限性及其现阶段的应用范围
继电保护原理的发展是从简单的电流保护逐步向复杂的距离保护和高频保护过度的。继电保护装置的发展则依赖于构成继电保护装置元器件技术的发展。其发展大致经历了四个阶段,即从电磁型、晶体管型、集成电路型到微机型保护的发展历程。传统的电磁和电磁感应原理的保护存在动作速度慢、灵敏度低、抗震性差以及可动部分有磨损等固有缺点。晶体管继电保护装置也有抗干扰能力差、判据不准确、装置本身的质量不是很稳定等明显的缺点。
继电保护系统在电力系统中起着开关或警报的作用,我们可以将该原理称为开关原理。现阶段,我们习惯性的将继电保护系统认定为高压、低压的电力输电系统的保护系统。然而,继电保护的这一开关原理已经广泛应用于大部分的电路、电器、电子等高压、低压、强电、弱电等技术领域。因为每个继电保护系统所要保护的对象不同,所以需要采用的保护装置也要相应的加以选择,以达到功能与成本的匹配。
6 小结
除上述几点外, 要保证继电保护专业的安全运行, 还有很多基础的工作要做, 必须在继电保护的现场运行,维护,校验,规程编制上狠下工夫, 才能有效地保证继电保护和安全自动装置的正确动作, 提高其正确动作率。
参考文献
关键词:电力系统 10kv供电系统 继电保护
1 继电保护的基本概念
可靠性是指一个元件、设备或系统在预定时间内,在规定的条件下完成规定功能的能力。可靠性工程涉及到元件失效数据的统计和处理,系统可靠性的定量评定,运行维护,可靠性和经济性的协调等各方面。具体到继电保护装置,其可靠性是指在该装置规定的范围内发生了它应该动作的故障时,它不应该拒动作,而在任何其它该保护不应动作的情况下,它不应误动作。
继电保护装置的拒动和误动都会给电力系统造成严重危害。但提高其不拒动和提高其不误动作的可靠性的措施往往是互相矛盾的。由于电力系统的结构和负荷性质的不同,拒动和误动所造成的危害往往不同。例如当系统中有充足的旋转备用容量,输电线路很多,各系统之间和电源与负荷之间联系很紧密时由于继电保护装置的误动作,使发电机变压器或输电线路切除而给电力系统造成的影响可能很小;但如果发电机变压器或输电线路故障时继电保护装置拒动作,将会造成设备的损坏或系统稳定的破坏,损失是巨大的。在此情况下提高继电保护装置不拒动的可靠性比提高其不误动的可靠性更为重要。但在系统中旋转备用容量很少及各系统之间和负荷和电源之间联系比较薄弱的情况下,继电保护装置的误动作使发电机变压器或输电线切除时,将会引起对负荷供电的中断甚至造成系统稳定的破坏,损失是巨大的。而当某一保护装置拒动时,其后备保护仍可以动作而切除故障,因此在这种情况下提高继电保护装置不误动的可靠性比提高其不拒动的可靠性更为重要。
2 保护装置评价指标
2.1 继电保护装置属于可修复元件,在分析其可靠性时,应该先正确划分其状态,常见的状态有:①正常运行状态。这是保护装置的正常状态。②检修状态。为使保护装置能够长期稳定运行,应定期对其进行检修,检修时保护装置退出运行。③正常动作状态。这是指被保护元件发生故障时,保护装置正确动作于跳闸的状态。④误动作状态。是指保护装置不应动作时,它错误动作的状态。例如,由于整定错误,发生区外故障时,保护装置错误动作于跳闸。⑤拒动作状态。是指保护装置应该动作时,它拒绝动作的状态。例如,由于整定错误或内部机械故障而导致保护装置拒动。⑥故障维修状态。保护装置发生故障后对其进行维修时所处的状态。
2.2 目前常用的评价统计指标有
2.2.1 正确动作率 即一定期限内(例如一年)被统计的继电保护装置的正确动作次数与总动作次数之比。
正确动作率=(正确动作次数/总动作次数)×100
用正确动作率可以观测该继电保护系统每年的变化趋势,也可以反映不同的继电保护系统(如220kv与500kv)之间的对比情况,从中找出薄弱环节。
2.2.2 可靠度r(t) 是指元件在起始时刻正常的条件下,在时间区间(0,t)不发生故障的概率。对于继电保护装置,注意力主要集中在从起始时刻到首次故障的时间。
2.2.3 可用率a(t) 是指元件在起始时刻正常工作的条件下,时刻t正常工作的概率。可靠度与可用率的不同在于,可靠度中的定义要求元件在时间区间(0,t)连续的处于正常状态,而可用率则无此要求。
2.2.4 故障率h(t) 是指元件从起始时刻直到时刻t完好条件下,在时刻t以后单位时间里发生故障的概率。
2.2.5 平均无故障工作时间mtbf 设从修复到首次故障之间的时间间隔为无故障工作时间,则其数学期望值为平均无故障工作时间。
2.2.6 修复率m(t) 是指元件自起始时刻直到时刻t故障的条件下,自时刻t以后每单位时间里修复的概率
2.2.7 平均修复时间mttr 平均修复时间是修复时间的数学期望值。
3 10kv供电系统继电保护
10KV供电系统是电力系统的一部分。它能否安全、稳定、可靠地运行,不但直接关系到企业用电的畅通,而且涉及到电力系统能否正常的运行。
3.1 10KV供电系统的几种运行状况
3.1.1 供电系统的正常运行 这种状况系指系统中各种设备或线路均在其额定状态下进行工作;各种信号、指示和仪表均工作在允许范围内的运行状况;
3.1.2 供电系统的故障 这种状况系指某些设备或线路出现了危及其本身或系统的安全运行,并有可能使事态进一步扩大的运行状况;
3.1.3 供电系统的异常运行 这种状况系指系统的正常运行遭到了破坏,但尚未构成故障时的运行状况。
3.2 10KV供电系统继电保护装置的任务
3.2.1 在供电系统中运行正常时,它应能完整地、安全地监视各种设备的运行状况,为值班人员提供可靠的运行依据;
3.2.2 如供电系统中发生故障时,它应能自动地、迅速地、有选择性地切除故障部分,保证非故障部分继续运行;
3.2.3 当供电系统中出现异常运行工作状况时,它应能及时地、准确地发出信号或警报,通知值班人员尽快做出处理。
3.3 几种常用电流保护的分析
3.3.1 反时限过电流保护 继电保护的动作时间与短路电流的大小有关,短路电流越大,动作时间越短;短路电流越小,动作时间越长,这种保护就叫做反时限过电流保护。反时限过电流保护虽外部接线简单,但内部结构十分复杂,调试比较困难;在灵敏度和动作的准确性、速动性等方面也远不如电磁式继电器构成的继电保护装置。
3.3.2 定时限过电流保护 继电保护的动作时间与短路电流的大小无关,时间是恒定的,时间是靠时间继电器的整定来获得的。时间继电器在一定范围内是连续可调的,这种保护方式就称为定时限过电流保护。
继电器的构成。定时限过电流保护是由电磁式时间继电器(作为时限元件)、 电磁式中间继电器(作为出口元件)、电磁式电流继电器(作为起动元件)、电磁式信号继电器(作为信号元件)构成的。它一般采用直流操作,须设置直流屏。
定时限过电流保护的基本原理。在10kV中性点不接地系统中,广泛采用的两相两继电器的定时限过电流保护。它是由两只电流互感器和两只电流继电器、一只时间继电器和一只信号继电器构成。 保护装置的动作时间只决定于时间继电器的预先整定的时间,而与被保护回路的短路电流大小无关,所以这种过电流保护称为定时限过电流保护。
动作电流的整定计算。过流保护装置中的电流继电器动作电流的整定原则,是按照躲过被保护线路中可能出现的最大负荷电流来考虑的。也就是只有在被保护线路故障时才启动,而在最大负荷电流出现时不应动作。转贴于
关键字:继电保护案例教学翻转课堂教学视频
中图分类号:G64文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2015)10(c)-0000-00
《继电保护及微机保护》课程为电气工程及其自动化专业的专业课,是一门理论和实践相结合的课程。主要讲述电力系统继电保护及微机保护的基本原理、分析方法和应用技术。通过该课程的学习,使学生掌握输电线路和主要电气元件(发电机、变压器等)继电保护及自动装置的工作原理,学会使用常见的继电器及自动装置,熟悉继电保护及自动装置的构成原理,了解继电保护装置、自动装置之间的配合,了解微机保护的操作方法和基本要求,加深对电力系统的理解。为了适应经济建设的发展,满足社会对电气工程及其自动化专业类高等技术人才的需求,进一步推动高等教育体制改革,把《继电保护》课程办成校级重点课程,我从以下几个方面进行建设。
1、课程建设基本内容
该课程建设的师资队伍包括一名教授,两名讲师,一名助教组成,基本能满足现阶段课程建设的需要。教材选用由贺家李主编,中国电力出版社出版的《电力系统继电保护原理》,该书是一本经典的继电保护教材,是“十一五”国家规划教材,可以满足电气工程专业本科教学的要求。
教学基本内容主要包括传统继电器硬件结构、输电线路的相间短路保护、方向保护、距离保护、接地短路保护、变压器保护、发电机保护、微机保护的硬件结构、微机保护的软件原理、算法等。因为继电保护是电力学科中最活跃的分支,继电保护的方法、原理更新速度很快,所以教学内容一定要和当前的发展现状相结合。
2、调研活动
为了了解社会对该课程的需求,我首先对一些招收电气工程及其自动化专业学生的单位做了调研,调研的单位包括:艾默生网络能源(西安)有限公司、现代重工(中国)电气有限公司、广西南宁瑞泰供电设计有限公司、伟创力制造(珠海)有限公司、南车南京浦镇车辆有限公司、国网陕西省电力公司、福州瑞芯微电子、华电新疆发电有限公司昌吉热电厂、陕西省电力公司检修公司、西安微电机研究所、陕西正源科技、西安航天自动化股份有限公司共12家单位。其中国企7家,私企4家,外企1家。这些单位对电气工程专业学生的需求较大,对《继电保护》课程的要求也较高。尤其像国网陕西省电力公司、华电新疆发电有限公司昌吉热电厂这种单位,对继电保护的要求就更为严格。他们需要工作人员熟悉各种保护的原理和整定方法、了解继电器的使用方法,以及熟练使用微机保护装置。针对这样的情况,就要求我们在进行课程建设的时候不但要进行基础知识能力的培养,还要进行实践动手能力的培养和计算能力的培养。
3、实验室建设
该课程是一门理论和实践相结合的课程,所以实验环节必不可少,继电保护实验室原有的实验设备包括继电保护实验台两台、工厂供电实验台一台,随后又追加了电网实习培训柜18台、高低压配电实训柜11台。这些实验台可以完成继电保护实验和微机保护相关的实验45个。我们根据实际需求,从中挑选了10个代表性的实验编写了实验指导书。
4、案例教学编写
在调研中了解到,一些电力部门需要学生有一定的计算分析能力,所以我们设计了《继电保护》课程素质能力结构图,如下图所示。为了达到素质能力的培养效果我们编写了8个继电保护工程案例,这8个案例由简单到复杂,由单一到综合。通过这8个案例的学习,学生可以掌握继电保护的基本整定方法,了解继电保护的设计过程。案例教学既加深了学生对教学内容的理解,又增长实际操作的能力。
5、翻转课堂
为了落实“一切为了学生”的教育理念,为了能激发学生的自主学习能力,拓展传统的授课方式,在《继电保护》的课程建设中,我们还尝试了翻转课堂的授课方式。我设计的翻转课堂的形式是,挑选继电保护一个知识点--变压器保护,让学生在上课之前通过看视频、看教材等方式学习该部分的内容,然后每个学生制作一个ppt,准备十到十五分钟的讲稿,在上课的时候老师随机选择3-4名学生给大家讲解他们的学习成果。在这中间穿插学生的讨论和提问,最后由老师总结点评。
在上课之前,有些老师有担心,在我们学校的教育背景下是否需要翻转课堂、是否能顺利开展、学生能否配合呢?但是上课之后学生带给我们很大的惊喜,学生的积极性非常高,ppt制作也很精彩,视频、动画各种手段都被学生利用到了课堂。其他学生的讨论也非常热烈,经常到了下课还有学生要发言。学生对该种授课方式反应良好。所以我们应该大胆的尝试新的教学手段,努力提高教学质量。
6、制作教学视频并上网
为了提高学生的学习效率,我们还制作了该课程的教学视频,该视频包括了继电保护的所有基本知识点。并且利用公共网络资源,将该视频上传至新浪微博,所有学生只要关注该微博就可观看教学视频。利用微博上传视频的好处是,首先学生可以在任何时间、任何地点观看视频,进行学习。其次,学生在学习的过程中有任何问题均可在该视频下面留言,教师看到留言后可以o学生进行回复,解决问题,方便教师和学生的沟通。
7、结束语
继电保护在电力系统中处于十分重要的地位,所以在我国目前的电力工业中需要大量从事具有较高技术要求的继电保护工作的科技人员。所以继电保护知识的学习在电气工程及其自动化专业中收到重视。我们在建设该课程时要围绕着对学生的素质、能力及构成学生合理的知识结构几个方面展开培养。通过该课程的建设,把学生培养成掌握电力系统继电保护和微机保护的基本原理、基本概念、和解决问题的基本方法以及基本的实验技能的应用技术型人才。为学生毕业后从事本专业范围内的各项工作奠定基础。
参考文献:
[1]梁振锋,康小宁,杨军晟. 《电力系统继电保护原理》课程教学改革研究[J]. 电力系统及其自动化学
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[2]何瑞文,陈少华. 电力系统继电保护课程设计模式的探索与实践[J]. 电力系统及其自动化学报,2009,03:125-128.
[3]何瑞文,陈少华. 关于现代电力系统的继电保护课程教学改革与建设[J]. 电气电子教学学报,2004,03:20-21+25.
电力系统的飞速发展对继电保护不断提出新的要求,电子技术、计算机技术与通信技术的飞速发展又为继电保护技术的发展不断地注入了新的活力,因此,继电保护技术得天独厚,在40余年的时间里完成了发展的4个历史阶段。
建国后,我国继电保护学科、继电保护设计、继电器制造工业和继电保护技术队伍从无到有。在大约10年的时间里走过了先进国家半个世纪走过的道路。上世纪50年代,我国工程技术人员创造性地吸收、消化、掌握了国外先进的继电保护设备性能和运行技术,建成了一支具有深厚继电保护理论造诣和丰富运行经验的继电保护技术队伍。对全国继电保护技术队伍的建立和成长起了指导作用。阿城继电器厂引进消化了当时国外先进的继电器制造技术,建立了我国自己的继电器制造业。因而在60年代中我国己建成了继电保护研究、设计、制造、运行和教学的完整体系。这是机电式继电保护繁荣的时代,为我国继电保护技术的发展奠定了坚实基础。
2、电力系统中继电保护的配置与应用
2.1继电保护装置的任务
继电保护主要利用电力系统中原件发生短路或异常情况时电气量(电流、电压、功率等)的变化来构成继电保护动作。继电保护装置的任务在于:在供电系统运行正常时,安全地。完整地监视各种设备的运行状况,为值班人员提供可靠的运行依据;供电系统发生故障时,自动地、迅速地、并有选择地切除故障部分,保证非故障部分继续运行;当供电系统中出现异常运行工作状况时,它应能及时准确地发出信号或警报,通知值班人员尽快做出处理。
2.2继电保护装置的基本要求
1)选择性:当供电系统中发生故障时,继电保护除。首先断开距离故障点最近的断路器,以保证系统中其它非故障部分能继续正常运行。
2)灵敏性:保护装置灵敏与否一般用灵敏系数来衡量。在继电保护装置的保护范围内,不管短路点的位置如何、不论短路的性质怎样,保护装置均不应产生拒绝动作;但在保护区外发生故障时,又不应该产生错误动作。
3)速动性:是指保护装置应尽可能快地切除短路故障。缩短切除故障的时间以减轻短路电流对电气设备的损坏程度,加快系统电压的恢复,从而为电气设备的自启动创造了有利条件,同时还提高了发电机并列运行的稳定眭。
4)可靠性:保护装置如能满足可靠性的要求,反而会成为扩大事故或直接造成故障的根源。为确保保护装置动作的可靠性,必须确保保护装置的设计原理、整定训算、安装调试正确无误;同时要求组成保护装置的各元件的质量可靠、运行维护得当、系统简化有效,以提高保护的可靠性。
2.3保护装置的应用
继电保护装置广泛应用于工厂企业高压供电系统、变电站等,用于高压供电系统线路保护、主变保护、电容器保护等。高压供电系统分母线继电保护装置的应用,对于不并列运行的分段母线装设电流速断保护,但仅在断路器合闸的瞬间投入,合闸后自动解除。另外,还应装设过电流保护,对于负荷等级较低的配电所则可不装设保护。变电站继电保护装置的应用包括:
①线路保护:一般采用二段式或三段式电流保护,其中一段为电流速断保护,二段为限时电流速断保护,三段为过电流保护。
②母联保护:需同时装设限时电流速断保护和过电流保护。
③主变保护:主变保护包括主保护和后备保护,主保护一般为重瓦斯保护、差动保护,后备保护为复合电压过流保护、过负荷保护。
④电容器保护:对电容器的保护包括过流保护、零序电压保护、过压保护及失压保护。
随着继电保护技术的飞速发展,微机保护的装置逐渐投入使用,由于生产厂家的不同、开发时间的先后,微机保护呈现丰富多彩、各显神通的局面,但基本原理及要达到的目的基本一致。
3、继电保护装置的维护
值班人员定时对继电保护装置巡视和检查,并做好各仪表的运行记录。在继电保护运行过程中,发现异常现象时,应加强监视并向主管部门报告。建立岗位责任制,做到每个盘柜有值班人员负责。做到人人有岗、每岗有人。值班人员对保护装置的操作,一般只允许接通或断开压板,切换开关及卸装熔丝等工作,工作过程中应严格遵守电业安全工作规定。
做好继电保护装置的清扫工作。清扫工作必须由两人进行,防止误碰运行设备,注意与带电设备保持安全距离,避免人身触电和造成二次回路短路、接地事故。对微机保护的电流、电压采样值每周记录一次,每月对微机保护的打印机进行定期检查并打印。定期对继电保护装置检修及没备查评:
①检查二次设备各元件标志、名称是否齐全;
②检查转换开关、各种按钮、动作是否灵活无卡涉,动作灵活。接点接触有无足够压力和烧伤;
③检查控制室光字牌、红绿指示灯泡是否完好;
④检查各盘柜上表计、继电器及接线端子螺钉有无松动;
⑤检查电压互感器、电流互感器二次引线端子是否完好;
⑥配线是否整齐,固定卡子有无脱落;
⑦检查断路器的操作机构动作是否正常。
根据每年对继电保护装置的定期查评,按情节将设备分为三类:经过运行检验,技术状况良好无缺陷,能保证安全、经济运行的设备为一类设备;设备基本完好、个别零件虽有一般缺陷,但尚能安全运行,不危及人身、设备安全为二类设备。有重大缺陷的设备,危及安全运行,出力降低,“三漏”情况严重的设备为三类。如发现继电保护有缺陷必须及时处理,严禁其存在隐患运行。对有缺陷经处理好的继电保护装置建立设备缺陷台帐,有利于今后对其检修工作。
随着电力系统的告诉发展和计算机通信技术的进步,继电保护技术的发展向计算机化、网络化、—体化、智能化方向发展,这对继电保护工作者提出了新的挑战。只有对继电保护装置进行定期检查和维护,按时巡检其运行状况,及时发现故障并做好处理,保证系统无故障设备正常运行,提高供电可靠性。
参考文献:
[1]王翠平.继电保护装置的维护及试验[J].科苑论坛.
[2]严兴畴.继电保护技术极其应用[J].科技资讯,2007.
关键词:失灵保护;保护原理;回路分析
中图分类号:TM7 文献标识码:A
在继电保护的学习过程中,相对于线路保护、母线保护,比较难理解和应用的就属失灵保护,失灵保护的理解关键即"失灵","失灵"指的就是断路器的保护"失灵"了,可以理解为断路器原本的保护失灵,使得断路器无法快速切断,那么"失灵保护"就是为此而存在的保护。失灵保护的书面定义为:预定在相应的断路器跳闸失败的情况下通过启动其它断路器跳闸来切除系统故障的一种保护。
1失灵保护简介
110kV以及以上系统,输电线路、变压器、母线发生故障,保护动作切除故障时,故障元件的断路器拒切,即断路器失灵而安装的保护。失灵保护首先动作于母联断路器和分段断路器。
失灵保护由电压闭锁元件、保护动作与电流判别构成的启动回路、时间元件及跳闸出口回路组成。启动回路是保证整套保护正确工作的关键之一,必须安全可靠,应实现双重判别,防止单一条件判断断路器失灵,以及因保护触点卡涩不返回或误碰、误通电等造成的误启动。失灵保护的电压闭锁一般由母线低电压、负序电压和零序电压继电器构成。当失灵保护与母差保护共用出口跳闸回路时,它们也共用电压闭锁元件。
故障相失灵的实现:按相对应的线路保护跳闸接点和失灵过流高定值都动作后,先经可整定的失灵跳本开关时间延时定值发三相跳闸命令跳本断路器,再经可整定的失灵跳相邻开关延时定值发失灵保护动作跳相邻断路器。
2220kV失灵保护回路讲解
2.1失灵保护逻辑构成
220kV失灵保护主要包括220kV线路(或主变220kV侧)开关失灵保护、母联(分段)失灵保护、母线差动保护的失灵出口。这些保护的装置种类有很多种,但是其基本原理确是大同小异。以线路为例:失灵保护的逻辑回路如下:
线路(或主变220kV侧)开关的失灵保护由线路保护(对于主变220kV侧开关失灵保护则由主变电气量保护或220kV母线差动保护)跳闸出口启动,经失灵保护相应的电流继电器判别(电流是否大于失灵启动电流定值),若相应电流继电器同时动作,则判断为开关动作失灵,失灵保护随即动作,用于启动母线差动保护的失灵出口(或直接出口跳主变其他侧开关)。
以PSL631线路保护为例,一般线路开关的失灵启动逻辑如图1所示:
为了增加启动失灵的可靠性,失灵保护装置还会采用一些其它措施。如PSL631就加入了零序启动元件和突变量启动元件作为失灵启动的条件之一。
2.2、失灵保护回路构成
线路开关失灵回路图
以WXB-11C和LFP-901装置(LFP-923A)为例,220kV线路开关失灵保护回路图如图2所示:
从图2可以看出,11和901号保护的单相跳闸接点经过启动失灵压板到923装置,923保护通过电流判别,通过失灵启动母差压板(LP2)决定是否启动母差失灵出口。但是保护三跳接点不直接启动失灵,而是通过操作箱(FCX-11装置)三跳接点去启动失灵。
母差失灵出口回路
以BP-2B母差保护为例,母差失灵出口回路如图3所示:
从开关保护装置接入的失灵启动接点通过1LP7压板(该压板与保护屏上失灵启动母差压板为串联关系),经过闸刀位置判断,第一延时跳母联开关,第二延时跳相应母线上所有设备。若为主变220kV侧失灵保护,则除了失灵启动的开入外,同时还有闭锁相应母差复压闭锁开入。
主变220kV侧开关失灵回路
以RCS978主变保护(RCS974A)为例,主变220kV侧开关失灵启动回路如图4所示:
主变保护的电气量保护和母差保护动作跳闸均会启动主变220kV侧失灵保护。也有某些变电站的母差保护动作跳闸通过主变220kV侧开关操作箱内的三跳接点启动。
参考文献