电气设备继电保护相关技术发展研究岳田甜

电气设备继电保护相关技术发展研究岳田甜

岳田甜

（国网河南西平县供电公司河南驻马店463000）

摘要：随着电力行业的不断发展以及电网覆盖范围的不断的增大，很多因素都有可能引发电力系统故障，给人们的日常生活以及经济生产带来重大的损失，这就要求确保电力系统运行的安全和稳定，减少大面积的停电事故。本文探讨了电气设备继电保护的技术及其发展。

关键词：电气设备；继电保护；发展

一、引言

继电保护是电力系统安全稳定运行的命脉，在复杂大电网环境下，可能由于一个继电保护装置误动而引起大面积停电，造成社会秩序混乱和经济建设停顿的严重后果，国内外数次系统瓦解事故即是明证。因此继电保护工作者应以严谨的态度工作，并关注继电保护技术的最新发展，以提高工作质量。

二、电气设备继电保护的工作原理

电气继电保护其实就是专门研究电力系统故障的，确定对电力工程安全运转的工作是否存在危害，也是用来对其产生的影响和危害进行商讨的反事故装置，继电保护的命名就是在这个反事故侦测的过程中，主要是用一个有触点的继电器来进行保护的，它主要针对于电力系统的元件和一些装置进行保护的，例如：变压器、输电线路、发电机等，避免这些元件和设备遭受到损害，它的原理是，当电力系统出现问题或产生故障的时候，继电保护就会以最少的时间来进行检测，并且找到事故发生的根源，从根本上进行控制，在整体的电力系统中将故障清除，在清除的同时还要保证其他的元件不受到伤害，还可以向维修人员发出信号，从损害的根源上保护电力资源系统，目前常见的继电保护装置包括微机型、集成电路型、晶体管型、整流型以及机电型。

三、电气设备继电保护技术

1.发电机保护

发电机继电保护包括（纵联、横）差动保护、（单相、励磁回路）接地保护、低励磁保护、失磁保护、过负荷保护及定子绕组过电流、过电压保护、负序电流保护、失步保护等。下面主要讨论接地保护和励磁保护两个方面。

为防止发电机过电压常采用中性点经配电变压器接地的方法。传递过电压、断线过电压和谐振过电压是引起发电机过电压的三个主要因素。但这些因素对大型发电机组影响不大，因为：主变高低压线圈之间电容很小，不会产生传递过电压；机端TV对地电容很小，也不会产生断线过电压；一般TV不出现质量问题，不会有谐振过电压。但为了防止过电压并最大限度提高定子接地保护的灵敏度，可在配电变压器二次侧并联大约0.2Ω的小电阻[2]。

发电机失磁保护主要由阻抗元件、母线低电压元件和闭锁（启动）元件等组成。阻抗元件应按照静稳边界或异步边界进行整定。母线低电压元件可在稳定运行条件下按临界电压进行整定，通常取发电机断路器连接母线电压的0.8□0.85倍。

2.电力变压器保护

电力变压器继电保护包括瓦斯保护、纵联差动保护、电流保护、短路故障后备保护、过负荷保护、过励磁保护等。下面主要讨论瓦斯保护、差动保护、后备保护三种类型。

瓦斯继电器安装在油箱和油枕连接的管道中，能够对油箱中产生的气体或油流作出反应而产生动作。一般普遍采用浮筒式的瓦斯继电器，常因浮筒密封问题产生漏油并造成瓦斯继电器误动作。可将下浮筒改成旋转挡板，以提高瓦斯继电器动作的可靠性。目前生产的型式主要有浮筒挡板式和开口杯挡板式两种。

根据电流、电压变化量进行反应的差动保护装置，其测量元件安装在被保护元件一侧，但不能区分其保护范围末端及相邻范围始端的故障。虽然可以通过缩短保护区或者延长动作时限来得到保护动作的选择性，但无法避免故障范围扩大。因此，让测量元件能够采集到被保护元件两端的电量，就可以区分保护范围内外的故障。目前已广泛采用通过比较被保护元件各端电流大小和相位差别而构成的纵联差动保护。

后备保护一般用于反应外部相间短路和外部接地短路故障，一般采用过电流保护。过电流保护装置应安装在变压器电源侧，以便过流时可以通过各侧断路器断开与变压器的连接。为了避免采用完全后备保护后接线复杂的问题，可适当缩小相邻线路的保护范围。但为了保证发生三相短路时动作可靠，应确保保护装置具备足够的灵敏度。

3.电力电容器保护

为了补偿电力系统无功功率的不足，改善电压质量、降低线路损耗并提高功率因数和系统运行稳定性，常在变电所中、低压侧并联电容器组。并联电容器组应配置过电流保护、过电压保护（设自动投切装置的，可不设过电压保护）、低电压保护、差压保护等方式。下面的故障类型或异常运行方式，应装设相应的保护装置：

3.1电容器组与断路器之间连接线的短路保护，应采用带有短时限速断功能的过电流保护装置。速断保护动作电流的整定，应按最小运行方式下，电容器端部引出线发生两相短路时具备足够的灵敏度。

3.2电容器组中切除故障电容器后引起的过电压超过额定电压的110%时，保护装置应能将整组电容器断开。

3.2对于电容器内部故障及其引出线发生短路的保护，应对每一个电容器都装设熔断器。选择熔断器时，其额定电流应等于电容器额定电流的1.5到2倍。

4.发电机-变压器组保护

大型发电厂一般采用升压的方式输送电能，所以一般采用发电机-变压器组的形式。与发电机、变压器单端工作所采取的保护不同之处是：许多相同的保护类型可以合并，装设公共的纵差保护、过电流保护等。但发电机与变压器之间装有断路器时，则应分别装设纵差保护。另外，在发电机组容量较大（200MW及以上）、水轮发电机组绕组直接冷却及公用差动保护整定值超过发电机额定电流1.5倍时，为提高可靠性和灵敏度应另装设单独的发电机差动保护。

四、电气设备继电保护的发展趋势

1.计算机化的继电保护

在当前计算机技术已经非常成熟的情况下，计算机软件、硬件技术都在微处理机式继电保护中有非常重要的作用。随着计算机软件、硬件技术的开发与应用尝试，其不仅仅在微机型继电保护中起到强化继电保护的功能，还会在故障信息采集、分析、整理、存储等方面起到非常重要的作用，促使继电保护具有强大的数据处理功能和通信功能，逐步实现继电保护计算机化。

2.网络化的继电保护

网络技术正在或者已经改变人们的生活与生产。网络技术的推出对人类来说是非常有意义的。这项有意义的技术必将被技术人员应用到继电保护中，改变继电保护的现状，促使继电保护网络化。利用计算机网络技术将电力系统中电力设备与继电保护连接在一起，促使其在网络环境下，相互协调，实现电网系统安全运行。这是网络技术在继电保护中应用的一个方向。

3.智能化的继电保护

目前已经有很多技术人员利用神经网络、遗传算法、模糊逻辑等方法来分析和研究电网系统。对于智能化继电保护的研究，则是采用人工神经网络方法加以研究，现阶段已经掌握如何利用此方法诊断故障、判断故障、分析故障位置等，相信在不久的将来，继电保护智能化一定会实现。

五、结论

继电保护是随着电力系统的发展而发展起来的，应着重考虑大型机组和大型变压器的继电保护，系统的继电保护和安全自动装置的配置方案应考虑机、炉等设备的承变能力，机、炉设备的设计制造也应充分考虑电力系统安全经济运行的实际需要。为了巨型发电机组的安全，不仅应有完善的继电保护，还应研究、推广故障预测技术，为系统整体的保护奠定基础。

参考文献：

[1]周鼎，李波，钱家阳，李杨.变压器复压过流保护不正确动作原因分析[J].电网与清洁能源，2008，（08）.

[2]彭世宽，陈凌，王九刚，赵莉.二次典型设计中继电保护应用说明[J].中国电力，2009，（06）.

[3]刘金花.继电保护及二次回路中隐形故障的分析[J].中小企业管理与科技（上旬刊），2010，（03）.