1、1 第 一 章 概 述 1.1 电力系统继电保护的作用 电力是当今世界使用最为广泛、地位最为重要的能源，电力系统的安全稳定运行 对国民经济、人民生活乃至社会稳定都有着极为重大的影响。电力系统由各种电气元 件组成。这里电气元件是一个常用术语，它泛指电力系统中的各种在电气上的独立看 待的电气设备、线路、器具等。由于自然环境，制造质量运行维护水平等诸方面的原 因，电力系统的各种元件在运行中可能出现各种故障或不正常运行状态。因此，需要 有专门的技术为电力系统建立一个安全保障体系， 其中最重要的专门技术之一就是继 电保护技术。 电力系统继电保护的基本作用是：在全系统范围内，按指定分区实时的检测各种 故障
2、和不正常运行状态，快速及时地采取故障隔离或告警等措施，以求最大限度地维 持系统的稳定，保持供电的连续性，保障人身的安全，防止或减轻设备的损坏。 1.2 电力系统继电保护技术与继电保护装置 继电保护技术是一个完整的体系，它主要由电力系统的故障分析、继电保护原理 及实现、继电保护配置设计、继电保护运行与维护等技术构成，而完成继电保护功能 的核心是继电保护装置。 继电保护装置，是指装设于整个电力系统的各个元件上，能在指定区域快速准确 地对电气元件发出的各种故障或不正常运行状态作出反应，并按规定时限内动作，时 断路器跳闸或发出告警信号的一种反事故自动装置。继电保护装置的基本任务是： （1）自动、迅速、
3、有选择地将故障元件从电力系统中切除并最大限度地保证其 他无故障部分恢复正常运行； （2）能对电气元件的不正常运行状态作出反应，并根据运行维护规范和设备承 受能力动作，发出告警信号，或减负荷，或延时跳闸； （3）条件许可时，可采取预定措施，尽快地恢复供电和设备运行。 总之，继电保护技术是电力系统必不可少的组成部分，对保障系统安全运行， 保证电能质量，防止故障扩大和事故发生，都有极其重要的作用。 1.3 继电保护的基本要求 对作用于跳闸的继电保护装置， 在技术上有四个基本要求， 也就是所说的 “四性” ： 选择性、速动性、灵敏性和可靠性。 2 （1）选择性 选择性是指继电保护装置动作时， 应在尽可
4、能小的范围内将故障元件从电力系统 中切除，尽量缩小停电范围，最大限度的保护电力系统中非故障部分能继续运行。 （2）速动性 快速的切除故障可以提高电力系统并列运行的稳定性， 减少用户在电压降低的情 况下工作的时间，以及缩小故障元件的损坏程度。因此，在发生故障时，应力求保护 装置能迅速动作，切除故障。 动作迅速而同时又能满足选择性要求的保护装置，一般结构都比较复杂，价格也 比较昂贵。电力系统在一些情况下，允许保护装置带有一定的延时切除故障的元件。 因此，对继电保护速动性的具体要求，应根据电力系统的接线以及被保护元件的具体 情况来确定。 切除故障的总时间等于保护装置和断路器动作时间之和。 一般的快速
5、保护的动作 时间为 0.060.12s，最快的可达 0.010.04s；一般的断路器动作时间为 0.060.15s，最 快的可达 0.020.06s。 （3）灵敏性 继电保护的灵敏性是指， 对于其保护范围内发生的故障或不正常运行状态的反应 能力。满足灵敏性要求的保护装置应该是在事先规定的博爱户范围内部发生故障时， 不论短路点的位置、短路的类型如何，以及短路点是否有过渡电阻都能敏锐感觉，正 确反应。保护装置的灵敏性，通常用灵敏系数来衡量，通常记为 Ksen，它主要决定 于被保护元件和电力系统的参数和运行方式。 （4）可靠性 保护装置的可靠性是指，对于任何一台保护装置，在为其规定的保护范围内发 生
6、了他应该动作的故障，它不应该拒绝动作（简称拒动） ；而在其他任何情况下，包 括系统正常运行状态或发生了该保护装置不应该动作的故障时，则不应该错误动作 （简称误动） 。 可靠性主要是针对保护装置本身的质量和运行维护水平而言的。一般来说，保护 装置的原理方案越周全，结构设计越合理，所用元器件质量越好，制造工艺越精良， 内外接线越简明，回路中继电器的触点数量越少，保护装置工作的可靠性就越高。同 时，正确的安装和接线、严格的调整和试验、精确的整定计算和操作、良好的运行维 护以及丰富的运行经验等，对于提高保护运行的可靠性也具有重要的作用。 以上四个基本要求是分析研究继电保护性能的基础。在它们之间，既有矛盾的一 3 面，又有在一定条件下统一的一面。继电保护的科学研究、设计、制造和运行的绝大 部分工作也是围绕着如何处理好这四个基本要求之间的辨证统一关系而进行的。 另外，再选择继电保护方式时除应满足上述的基本要求外，还应考虑经济条件。 1.4 电网继电保护的设计原则 关于电网继电保护的选择在“技术规程”中已有具体的规定，一般要考虑的主要 规则为： （1） 电力设备和线路必须有主保护和后备保护
