浅谈继电保护在电力系统中的重要性

江学东

摘 要： 在电力系统中继电保护装置是不可缺少的重要组成部份，是现代智能电网保护的一道重要防线，在保障电力系统安全、稳定运行中发挥重要作用。本文从继电保护的概念及工作原理出发，系统探讨在电力系统中继电保护的作用及任务，并明确继电保护的要求。

关键词： 电力系统；继电保护；作用；任务

近年来，伴随电力电网的快速发展，大容量机组、超高压输变电系统不断投运，这对继电保护提出了更高要求[1]。继电保护在电力系统中有着重要地位，视为电力系统最为关键的安全屏障，但也是电力系统事故扩大的主要因素，所以必须明确继电保护的重要性，落实好继电保护工作，保证电力系统安全运行。

1.继电保护的概念及工作原理

1.1概念

所谓继电保护，就是可及时反应电气设备的故障或异常运行状态，并对断路器进行跳闸动作或发出相应信号的技术装置。其主要在于短路识别和判断故障[2]。通过短路故障引起的工频电气量变化，比如：电流变大、电压减小、阻抗变化等，就能形成不同原理的继电保护。

1.2工作原理

在电力系统中，有着不同类型的继电保护，所以在工作原理上也有所差异，具体包括这几方面：

（1）电流保护，在电力系统出现故障时通常会引起电流增大，此时保护装置就会基于电流参数变化判断电气设备的运行状态，超出既定参数值就会作出保护动作，比如：相电流保护、零序电流保护。

（2）电压保护，倘若电力系统出现故障时电压会降低，保护装置会作出保护动作。此外，在电力系统电压增高处在异常运行状态时，会作出过电压保护。

（3）距离保护，除了电流大小之外，还需要结合母线电压变化综合分析和判断，通常将用来反应故障点至保护装置部位的电气保护称为距离保护，也叫作低阻抗保护。在电力系统正常工作时，电压和电流比就是负荷阻抗，通常较大，但在出现故障时，保护装置会判断电压电流比值是故障点至保护装置处的阻抗，会小于负荷阻抗。

（4）功率向保护，就是通过电压、电流之间的相位关系来对电力系统的故障及方向进行识别和判断。在正常工作时测得的电压和电流之间的相位角就是负荷阻抗角，通常是20°～30°，但在出现故障时测得的阻抗角在60°～70°[3]。通常规定流过保护电流正向为母线流向线路，如果出现故障，那么流过保护的电流会滞后电压，并形成线路阻抗角φ，那么可判定是正向故障，如果流过保护电流滞后于电压角度为180°+φ，那么判断是反方向故障。

2.继电保护的重要性分析

2.1在电力系统中的作用

在电力系统的电气设备（变压器、输电线等）或系统存在故障时，继保装置须能依照既定参数和要求把故障设备或有关线路自电力系统中妥善阻断并切除，同时要确保保护装置在切除动时的自动性、迅捷性，以免故障扩大，保证未出现故障的电气设备、线路能够继续正常运行，同时避免故障设备进一步受损。此外，在电力系统有关电气设备和线路处于异常运行状态时，继保装置须依照系统运行的基本维护条件，能及时、准确作出反应动作，且及时向有关技术人员发出报警信号。此时通常不需要继保装置当即作出动作，而是需要根据对电力系统及电气设备的损害性实现延时动作，以免不必要的动作和干扰引起继保装置误动作。

2.2继电保护的任务

一是在电力系统处于异常运行时的任务。在电力系统正常运行时受到破坏但尚未成为故障时，通常能够再继续运行一定时间但不需当即跳闸的状态叫作异常运行。最为常见的就是过负荷、单相接地、发电机甩负荷引起过电压等[4]。如果电力系统运行异常，那么会对输送的电能质量产生很大影响，倘若较长时间处在过负荷运行状态会导致电气设备过热，使绝缘老化加快，轻则缩短设备使用寿命，重则致绝缘击穿引起短路，损坏电气设备，都对电气设备的运行造成不良影响。在此种状态下，需要继保装置能够自动、及时、选择地作出动作，并发信号，让现场技术人员及时发现并有效处理。

二是电力系统发生故障时的任务。电力系统运行中常见的故障就是各种原因引起的短路，通常短路由分为多种类型，包括三相短路、两相短路、两相接地短路、变压器绕组匝间短路等。一般把三相和两相短路叫作相间短路，而两相接地、单相接地的短路叫作接地短路，其中，三相短路是最为危险的，常见的就是单相接地短路[5]。在电气设备或线路出现短路时，会从电源往故障点输送比正常工作时更大的短路电流，这对电力系统会带来极大损害，具体包括：（1）故障点电弧烧坏故障设备；（2）短路电流热效应损害故障回路设备，减短运行寿命；（3）电力系统电压损失提升，导致设备运行电压降低，距离故障点越近，受到的损坏越大，会损害到设备运行条件；（4）损害到电力系统的稳定性和可靠性，如故障较为严重可能会导致整个系统振荡，造成大范围区域停电，影响到正常的社会生产生活。

3.电力系统中继电保护的基本要求

为确保继电保护在电力系统及时发挥作用，在电气系统相关设备、线路发生故障时，继保装置需要能自动、快速、灵敏、有选择地作出保护动作，把故障设备自电力系统中准确、及时地切除，避免故障设备进一步受到破坏，确保系统其它正常设备、线路可继续稳定运行。具体而言，继保装置应满足以下要求。

（1）选择性。在电力系统出现故障时，需要对继保装置的动作进行选择。先从故障设备、线路自电力系统中予以切除，仅仅在其保护或者断路器拒绝动作时，才准作出其他保护或装置将故障切除。换言之，继保装置动作必须单单切除已出现故障的设备或线路，或者尽量让故障影响控制在最小。

（2）速动性。所谓速动性，就是继保装置应在尽量短的时间内切除故障，通常保护动作时间在0.05～0.12s；断路器的动作在0.5～0.15s。对于该项要求，应注意这两个方面：一是切除故障时间就是继保装置的动作时间与断路器跳闸时间的和。所以，必须尽量减短故障切除时间，这就要求保护动作迅速，且配套的断路器跳闸时间也尽量最短；二是保护速动性是相对的，电压等级不同的电力系统在要求上是有差异的。比如：相同的保护动作时间是0.5s，对于110kV等级电网而言是迅速的，但对于220kV等级电网则并非迅速的。

（3）灵敏性。继保装置对其保護对象及保护范围内可能出现的故障，应有敏捷的反应。继保装置的灵敏性和选择性两个要求是密切相关的，如果电力系统出现故障，那么故障设备保护须先能作出灵敏反应，才可有选择性、针对性地切除故障，基于此可选择切除系统故障的保护，须具备灵敏性。

（4）可靠性。继保装置误动或者拒动是造成电力事故的一个主要因素，所以，该装置必须在良好、稳定的工作环境下，不会出现误动或者拒动等情况，但在作出动作时必须是可靠的。

4.结语

总而言之，在社会经济快速发展对电力需求不断提升的今天，应充分认识并重视继电保护在电力系统的中的作用，明确其基本任务，也就是继保装置在保证电力系统稳定、安全运行，保证电能质量、预防事故发生。同时，还应明确继电保护的基本要求，即选择性、速动性、灵敏性及可靠性，这四者是相互作用、相互影响的，需根据实际情况进行协调，保障电力系统安全。■

参考文献

[1]王春玲，石英梅.浅谈继电保护在电力系统的重要性[J].黑龙江科技信息，2008，07：44.

[2]梁阳阳.继电保护在电力系统中的可靠性及风险分析[J].科技与企业，2016，01：239-240.

[3]贺家李，李永丽，董新洲，等.电力系统继电保护原理[M].北京：中国电力出版社，2010，1：255-256.

[4]周晟.继电保护技术在电力系统中的应用现状探讨[J].电子技术与软件工程，2015，12：244.