1、附录 1 电力系统继电保护 1.1 方向保护基础 日期，对于远离发电站的用户，为改善其供电可靠性提出了双回线供电的设想。当然，也可以架设不同的两回线给用户供电。在系统发生故障后，把用户切换至任一条 正常的线路。但更好的连续供电方式是正常以双回线同时供电。当发生故障时，只断开故障线。图 14-1 所示为一个单电源、单负载、双回输电线系统。对该系统配置合适的断路器后，当一回线发生故障时，仍可对负载供电。为使这种供电方式更为有效，还需配置合适的继电保护系统，否则，昂贵的电力设备不能发挥其预期的作用。可以考虑在四个断路器上装设瞬时和延时起动继电器。显然，这种类型的继电器无法对所有线路故障进行协调配合。
2、例如，故障点在靠近断路器 D 的线路端， D 跳闸应比 B 快，反之， B 应比 D 快。显然，如果要想使继电器配合协调，继电保护工程 师必须寻求除了延时以外的其他途径。 无论故障点靠近断路器 B 或 D 的哪一端，流过断路器 B 和 D 的故障电流大小是相同的。因此继电保护的配合必须以此为基础，而不是放在从故障开始启动的延时上。我们观察通过断路器 B 或 D 的电流方向是随故障点发生在哪一条线路上变化的。对于 A 和 B 之间的线路上的故障，通过断路器 B 的电流方向为从负载母线流向故障点。对于断路器 D，电流通过断路器流向负载母线。在这种情况下，断路器 B 应跳闸， D 不应跳闸。要达到这
3、个目的，我们可在断路器 B 和 D 上装设方向继电器，该方向继电器的联接应保证只有当通过它们的电流方向 为离开负载母线时才起动。 对于图 14-1 所示的系统，在断路器 B 和 D 装设了方向过流延时继电器后，继电器的配合才能实现。断路器 A 和 C 装设无方向的过流延时继电器及瞬时动作的电流继电器。各个继电器整定配合如下：方向继电器不能设置延时，它们只有本身固有的动作时间。 A 和 C 的延时过流继电器通过电流整定使它们作为负载母线或负载设备故障的后备保护。断路器 A 和 C 的瞬时动作元件通过电流整定使它们在负载母线故障时不动作。于是快速保护可以保护发电机和负载之间线路长度的大部分。从图中
4、 A 和 C 上的瞬时继电器不能真正瞬时切除故障，因为电力设 备动作需要时间，在这个期间内，流过断路器 B 和 D 的电流很小甚至为 0，因此在这种故障状态下，只有等到发电厂的断路器动作后，断路器 B 和 D 才动作。这就是我们所说的顺序跳闸，通常在上述情况下这样做是允许的。 在一个交流系统中，通过电流矢量与其他参考矢量的比较，可以确定电流的方向。图 14-1 所示系统的参考矢量可从负载母线电压矢量推出。由于在该交流系统中，线路和设备含有电抗，电流和功率的瞬时方向不能确定，这是显而易见的，因为当有电压时，相位落后的电流取样的瞬时值取决于它在电压周期中的瞬间，可能为正，也可能为负或为零。因此 ，
5、电压、电流矢量必须在一个时间间隔内采样。为了较为准确的采样，时间间隔可从一个半周期到一个周期。目前正在进行更短时间的采样的研究工作。这个研究工作是给继电器加上一个预测电路，试图以此确定未来时间内矢量的情况。由于要在电力系统电磁暂态过程中预测，这项工作比较复杂。通常用于判断方向的时间越短，所做判断的可靠性越差。 1.2 差动保护 用于电力系统的大多数电气设备与一般输电线路的长度相比，实际尺寸都比较小，因此利用导线直接连接就可以使设备两端之间的联络变得非常经济和可靠，保护配置就可采用简单而又非常有效的差动保护。 从概念上讲，流入设备的电流可以很简单地流出的电流进行比较。这种保护原理可设计为对于设备
6、内部故障相当灵敏，对于外部故障则非常不敏感。因此采用差动原理的保护本身具有继电保护的选择性。 差动保护最简单的应用见图 14-2，图中一段简单的电力线路就是采用差动继电器保护的。该继电器通常由三个线圈组成，其一检测差动电流并起动跳闸回路，我们称之为工作线圈，在图中用符号 O 表示。另外两个线圈是制动线圈，在图中用符号 R 表示。在实际中，由于制造和其他一些原因，两侧电流互感器的特性不可能完全一致，存在一些差异，制动线圈能防止由此而产 生的误动，而在理论上，制动线圈是不起作用的。图 14-2 给出了在外部故障时，继电器不动作跳闸情况下的电流流向。电流 I1 进入电力回路后，在离开回路时并未改变，为了简单起见，电流互感器的变比为 1： 1，两侧电流互感器的二次绕组连接后，使 I1 仅通过差动继电器的制动线圈循环流动。如果在两个电流互感器之间，电流同时离开或进入电力回路，两个电流互感器中的电流将不同，差电流将通过继电器的工作线圈。
