第四節　繼電保護的基本概念

一、短路故障與繼電保護的作用

（一）電力系統

電力系統由發電機、變電所、輸電線等多種電氣設備組成。它是一個龐大的網絡，構成這個網絡的各元件都可能受到外界條件的影響，例：風、雨、雷電等。一旦某個電氣設備出現故障就會中斷供電。這些故障分兩種：斷線故障；短路故障。其中斷線故障危害較小，短路故障危害很大。短路發生時故障點的：

1.電流上升→電壓急劇下降→影響用戶正常用電。

2.通過短路點的電流形成電弧可能燒毀發生故障的元件。

3.短路電流通過非故障元件產生很大的熱量可使這些元件使用壽命縮短或損壞。

短路的類型如圖1-20所示。

為避免和減少故障造成的危害，電力系統必須設置一套完善的保護裝置，對線路、設備進行保護，這就是繼電保護裝置。

繼電保護的作用是：監視被保護線路是否正常工作，被保護線路一旦出現不正常運行，保護會發出預告信號，如果發生短路故障保護將自動、迅速、有選擇的借助于斷路器將故障切除，并發出事故信號。

二、電磁型繼電器

1.電磁型繼電器的構成

電磁型繼電器由電磁鐵芯、可動銜鐵、線圈、接點、反作用彈簧等組成。

線圈中的電流增大→鐵芯中的電磁力矩增大→當電磁力矩大于彈簧反力矩時，銜鐵被吸合，常開接點閉合，常閉接點斷開。線圈中的電流減小→鐵芯中的電磁力矩減小→當電磁力矩小于彈簧反力矩時，可動銜鐵返回，常開接點斷開，常閉接點閉合。

注意：可動銜鐵吸合時，常開接點閉合，常閉接點斷開。可動銜鐵返回時，常開接點斷開，常閉接點閉合。

2.繼電器的分類及作用

（1）電流繼電器是反應電流增大而動作的繼電器。使可動銜鐵剛好吸合的電流為繼電器的動作電流Idz。使可動銜鐵剛好返回的電流為繼電器的返回電流Ire·K。

（2）過電壓繼電器是反應電壓增大而動作的繼電器。使過電壓繼電器銜鐵剛好吸合的電壓是動作電壓。使過電壓繼電器銜鐵剛好返回的電壓是返回電壓。

（3）低電壓繼電器是反應電壓下降而動作的繼電器。使低電壓繼電器銜鐵剛好返回的電壓是動作電壓。使低電壓繼電器銜鐵剛好吸合的電壓是返回電壓。

（4）過電壓繼電器與低電壓繼電器的區別：前者是反應電壓升高而動作后者是反應電壓下降而動作。過電壓繼電器執行回路用常開接點，低電壓繼電器執行回路用常閉接點。

（5）時間繼電器用于延時。

（6）中間繼電器用于擴大接點容量和線圈容量。

（7）信號繼電器用于發信號。

3.電磁型繼電器的整定方法

（1）整定方法：

①轉動整定手柄轉動手柄是調整彈簧反力矩。

②改變線圈的串并聯。

（2）電流繼電器：轉動手柄在同一位置，兩線圈并聯時的整定值是兩線圈串聯的兩倍。

（3）電壓繼電器：轉動手柄在同一位置，兩線圈串聯時的整定值是兩線圈并聯的兩倍。

三、繼電保護的基本原理

一次接線也稱主接線，發電廠、變電所中直接參與生產、輸送和分配電的設備稱為一次設備，將這些設備按一定順序連接起來的電路稱為一次電路或一次接線。對一次設備進行控制、保護、監視、測量的設備稱為二次設備，將二次設備按一定順序連接起來的電路稱為二次電路，也稱二次接線。即：電壓互感器、電流互感器一次側接的設備為一次設備，它們的電壓、電流等級都很高。電壓互感器、電流互感器二次側接的設備為二次設備。它們的電壓、電流等級都較小。牽引變電所的電壓互感器二次額定電壓為100V，電流互感器二次額定電流為5A。

（一）繼電保護的構成原理

它是利用繼電器測量電流、電壓、阻抗等物理量的變化，來判斷線路是否故障，從而構成對電力系統的保護，其原理圖如圖1-21所示。

當一次線路在K點發生短路IK↑大于繼電器KA的動作電流時→KA動作→其常開接點閉合→接通跳閘線圈，YR受電→頂錘向上運動使4脫扣→在跳閘彈簧的作用下QF跳閘，主接點1斷開一次電路切除故障→同時輔助接點QF1斷開切斷跳閘回路。

（二）繼電保護的分類

根據保護裝置反應的物理量分：電流保護、電壓保護、距離保護、差動保護、瓦斯保護等。

根據保護對象不同分為：發電機保護、輸電線保護、母線保護、變壓器保護、電動機保護等。

（三）對繼電保護的基本要求

繼電保護必須具備四個基本要求：選擇性、速動性、靈敏性、可靠性。