導語：如何才能寫好一篇繼電保護的原理，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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關(guān)鍵詞：電力雙回線路；繼電保護原理；特點

中圖分類號：TM762.2+6文獻標識碼：A

1 雙回線路繼電保護的特點

1.1 線間互感及跨線故障對繼電保護的影響

除了在同一回線相間存在互感外，同桿雙回線線間也存在互感的影響。故障情況下，雙回線上的電壓和電流不僅取決于本線路運行情況，而且還受另一回線電氣量感應(yīng)影響，其中以零序互感的影響最為突出。若不采取應(yīng)對措施，可能導致接地距離保護和零序方向保護等發(fā)生拒動或誤動。此外，在發(fā)生跨線故障時，電氣量的變化特征與單回線故障時的情況也存在明顯差異，給基于單側(cè)電量的保護原理，如距離保護和功率方向保護等帶來了許多新的問題。

1.2 不同運行方式下保護靈敏度的差異

同桿雙回線有雙回線同時運行、單回線運行、雙線組合全相運行（準三相運行）、雙回線（或單回線）非全相運行等多種運行方式。由于線間互感的存在，在不同的運行方式下發(fā)生故障時，線路的故障電壓和故障電流存在很大的差異，進而導致在不同運行方式下的保護靈敏度并不相同。因此，需考慮保護配置方案和定值在不同運行方式下的適應(yīng)性和靈敏度問題。

1.3 跨線故障選相

對于同桿雙回線的異名跨線故障，保護裝置存在誤切雙回線的可能，對系統(tǒng)穩(wěn)定運行產(chǎn)生影響。例如，發(fā)生IA IIBG 故障時，應(yīng)該由I回線兩側(cè)跳A相、II回線兩側(cè)跳B 相，但保護裝置很容易誤判為雙回線都發(fā)生AB相間短路故障而同時跳開兩回線，給系統(tǒng)穩(wěn)定帶來不必要的影響。因此需要研究有效的跨線故障選相方案，在系統(tǒng)發(fā)生上述類似故障時能夠選跳線路，以維持兩側(cè)系統(tǒng)的聯(lián)系。

1.4 自動重合閘

同桿并架線路發(fā)生跨線永久性故障時，應(yīng)盡量避免兩回線重合閘配合不當，導致重合于永久性相間故障，對系統(tǒng)造成嚴重的二次沖擊。例如，發(fā)生IA IIBG永久性故障時，當I回線兩側(cè)跳A相、II回線兩側(cè)跳B相后，若兩回線同時重合，相當于再次重合于ABG相間短路，將產(chǎn)生很大的短路電流，并導致兩條線路同時切除，從而嚴重危及電網(wǎng)的穩(wěn)定運行。此外，當兩側(cè)系統(tǒng)主要依靠雙回線聯(lián)系時，也需考慮如何協(xié)調(diào)兩回線的重合閘方式，盡量保證跨線故障切除后，兩側(cè)系統(tǒng)仍能保持良好的互聯(lián)運行，以提高電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行水平。

1.5 更高的可靠性要求

相對單回線路而言，雙回線傳輸功率更大，兩側(cè)系統(tǒng)聯(lián)系更強，其安全穩(wěn)定運行對系統(tǒng)穩(wěn)定更為重要，這就對同桿雙回線路的保護提出了更高的可靠性要求。需要保護裝置能夠更加快速、準確而又有選擇性地切除故障線路。

2 同桿雙回線路繼電保護原理及應(yīng)用

2.1 分相（分線）電流縱差保護

分相電流差動保護是指按相比較線路兩側(cè)電流的幅值及相位。如果兩側(cè)的電流差或者相位超過動作值時，線路兩側(cè)同時按相切除故障相。同桿雙回線路每相都有兩回出線，因此傳統(tǒng)的分相電流差動保護在雙回線中實為分線差動的形式。分相電流差動有良好的故障選相能力，保護效果不受系統(tǒng)振蕩及負荷影響、對全相和非全相運行中的故障均能正確選相并跳閘。所以它是目前同桿雙回線最理想和應(yīng)用最為廣泛的保護之一。在光纖通信條件滿足的情況下，應(yīng)考慮優(yōu)先裝設(shè)。分相電流差動保護應(yīng)用于超高壓長線路時，受線路分布電容的影響較大。

2.2 縱聯(lián)距離（方向）保護

對于同桿并架雙回線，當通道條件不具備，或為了滿足主保護動作原理的雙重化配置要求，常采用縱聯(lián)距離（方向）保護作為線路主保護。同時，距離保護也廣泛用于同桿并架線路的后備保護。線間互感的存在，使得雙回線路中縱聯(lián)距離和縱聯(lián)方向保護的配置方案和整定相比傳統(tǒng)單回線路復雜很多，鄰線零序電流通過互感會對接地距離保護產(chǎn)生影響，使保護范圍縮短或超越 ，因此在實際運行中?？紤]縮短單側(cè)距離保護的動作范圍。為了減小零序互感的影響，提出了一種利用鄰線零序電流進行補償?shù)木嚯x保護方案。但采用相鄰線路零序電流補償時，仍存在故障相對健全相的影響如何、應(yīng)該怎樣補償及健全相會不會誤動等問題；同時還要考慮在故障相近側(cè)跳閘后，健全相會不會因零序電流的影響而發(fā)生相繼誤動等問題。

2.3 橫聯(lián)差動保護

橫聯(lián)差動保護的基本原理是在同一側(cè)比較雙回線的電流，不需要增加額外的保護通信通道。根據(jù)電流的方向是否引入動作判據(jù)的差異，橫差保護可分為橫聯(lián)方向差動保護和電流平衡保護兩種形式。電流平衡保護只比較兩回線電流的大小，適合安裝于單側(cè)電源供電的平行雙回線的電源側(cè)，而不能用于單電源雙回線路的負荷端，在雙電源系統(tǒng)中的弱電源端其保護的靈敏度往往是不夠的。此外，當發(fā)生含同名故障相的跨線故障時，由于兩相電流相等而會導致保護拒動。按保護功能的不同，橫聯(lián)差動還可以分為相間和零序（接地）差動兩種形式。相間橫差保護分別取不同相別的兩回線的差流作為動作判據(jù)；零序差動保護則由兩回線的零序電流作比較，將雙回線兩個零序電流的和或者差作為動作量的判據(jù)的都有應(yīng)用。另外，零序橫差保護定值應(yīng)躲開相鄰線路故障時流過雙回線的零序差電流，如果雙回線間互感較大而在定值整定中考慮不充分時，會導致橫差保護誤動。

3 同桿雙回線路繼電保護配置

目前我國已有一系列同桿雙回線路投入運行，現(xiàn)結(jié)合相關(guān)文獻對現(xiàn)有同桿雙回線路保護的配置情況作分析探討。

3.1 500kV電壓等級的雙回線路保護配置

洪龍線路是我國第一條全線同桿并架的500kV電壓等級線路，全長180km。受當時技術(shù)條件的限制，最初保護裝置配置和通道的組織并未考慮同桿雙回線路跨線故障的選相問題，主保護配置采用微機高頻方向保護和高頻距離保護構(gòu)成的雙重化配置形式。在該保護配置下，當發(fā)生異名跨線故障情況時，會導致雙回線同時三相跳閘，對電力輸送效率和系統(tǒng)穩(wěn)定帶來影響。

3.2 330kV電壓等級同桿雙回線路保護配置實例

330kV南郊雙回線路全長240km，屬于局部同桿并架線路，同桿架設(shè)部分占整體線路的65%，于上世紀90年代初期投入運行。按當時的技術(shù)條件，雙回線采用快速方向和快速高頻閉鎖距離保護構(gòu)成主保護的雙重化。在該保護配置下，系統(tǒng)發(fā)生的各類故障，保護基本都能正確動作。但保護在實際運行中存在一些缺陷，首先，雙回線合環(huán)時如果運行線路的功率較大，合環(huán)點電壓相角差過大，合環(huán)后會導致快速方向保護誤動；其次，當安康側(cè)機組全停為弱電源側(cè)時，快速方向保護的阻抗元件靈敏度不滿足要求，會造成保護拒動和選相失敗，建議，當條件允許時，同桿雙回線路可考慮選用縱差保護方案。

4 幾點結(jié)論

結(jié)合本文對同桿雙回線保護原理及工程應(yīng)用的調(diào)研分析，可總結(jié)以下特點以及需要進一步開展的研究工作，供同行討論與參考：

（1）分相（分線）電流差動具有良好的保護性能和故障選相能力，實際運行情況也一再表明，在通道條件允許的情況下，應(yīng)該優(yōu)先選用。

（2）出于保護雙重化和后備保護的要求，目前尚需繼續(xù)對受線間互感影響而復雜化的距離保護、零序保護等保護方案等開展更深入的量化研究，包括這些保護方案的合理配合。

（3）同桿雙回線路保護的不正確動作情況主要是由于對線間互感情況下保護的整定計算缺乏更加量化的計算研究、保護裝置本身以及所配置方案對雙回線路復雜的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和運行方式考慮不充分所致。

參考文獻

[1]舒印彪，趙丞華.研究實施中的500kV同塔雙回緊湊型輸電線路[J].

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關(guān)鍵詞：電力設(shè)備；繼電保護裝置；故障原因；技術(shù)處理；管理體系

中圖分類號： F407 文獻標識碼： A 文章編號：

前言

隨著社會和經(jīng)濟的發(fā)展，各種類型的電力設(shè)備正出現(xiàn)在人們的視野中，并直接或間接地影響著生活和工作，如何能夠提高這些電力設(shè)備的穩(wěn)定性和功能性，就成為人們的需要，和電力科技工作和電力日常維護工作的重要內(nèi)容。當前，電力設(shè)備的功能越來越多、體積越來越龐大，這就為電力設(shè)備提出了如何確保穩(wěn)定運行的問題，一般電力設(shè)備普遍安裝了繼電保護裝置，這對于電力設(shè)備安全性和穩(wěn)定性的提高有重要的價值。但是繼電保護裝置本身也會因為質(zhì)量、超負荷運行、維修工作不力等因素，會產(chǎn)生故障和隱患，特別是在電力技術(shù)不斷發(fā)展，電力網(wǎng)絡(luò)化、信息化大潮的不斷影響下，繼電保護裝置故障將會被放大，進而影響到整個電力網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定，因此，需要對電力設(shè)備繼電保護裝置故障和處理進行電力行業(yè)內(nèi)的技術(shù)性研究。提高電力網(wǎng)絡(luò)內(nèi)各電力設(shè)備繼電保護裝置的運行質(zhì)量和故障處理水平應(yīng)根據(jù)電力設(shè)備繼電保護裝置管理和維護工作經(jīng)驗，在分析電力設(shè)備繼電保護裝置故障產(chǎn)生原因的基礎(chǔ)上，找到技術(shù)上和管理上處理電力設(shè)備繼電保護裝置故障的要點，為確保繼電保護裝置的功能穩(wěn)定、電力設(shè)備的性能實現(xiàn)起到技術(shù)上儲備和積累的作用。

1常見的電力設(shè)備繼電保護裝置故障

1.1電力設(shè)備繼電保護裝置的運行故障

電力設(shè)備繼電保護裝置的運行故障是最為常見且危害性最大的故障形式，具體表現(xiàn)為：電力設(shè)備繼電保護裝置的主變差動，保護裝置的開關(guān)拒合工作失誤，特別在電力設(shè)備處于長期超負荷運行，這會導致繼電保護裝置出現(xiàn)溫度上的積累，產(chǎn)生局部高溫，引發(fā)繼電保護裝置的誤動或失靈，在變壓器工作中繼電保護裝置的電壓互感器的二次電壓回路容易出現(xiàn)故障，這對于整個電網(wǎng)運行有著重要的影響。

1.2電力設(shè)備繼電保護裝置的產(chǎn)源故障

電力設(shè)備繼電保護裝置的產(chǎn)源故障通俗地講，就是電力設(shè)備繼電保護裝置由于元器件質(zhì)量不高、精度差、材質(zhì)不合格等原因，產(chǎn)生了電力設(shè)備繼電保護裝置的故障，在實際的電力設(shè)備繼電保護裝置運行中，元器件質(zhì)量與產(chǎn)源型故障的發(fā)生成標準的負相關(guān)。

1.3電力設(shè)備繼電保護裝置的隱形故障

電力設(shè)備繼電保護裝置的隱形故障也稱既發(fā)故障，就是應(yīng)電力設(shè)備繼電保護裝置故障引發(fā)的電力設(shè)備或電力系統(tǒng)范圍更大、影響更深遠的故障，對于電力設(shè)備繼電保護裝置的隱形故障電力企業(yè)的工作人員應(yīng)該予以高度重視，不單單因為電力設(shè)備繼電保護裝置的隱形故障可能產(chǎn)生大規(guī)模停電事故和電力火災(zāi)，而且因此電力設(shè)備繼電保護裝置的隱形故障可能導致整個電力網(wǎng)絡(luò)的崩潰。

2電力設(shè)備繼電保護裝置故障的技術(shù)處理

為了實現(xiàn)電力事業(yè)又好又快地發(fā)展，進一步提高電力行業(yè)的經(jīng)濟和社會效益，提升電力企業(yè)的運行與管理水平，必須針對危害性較大的電力設(shè)備繼電保護裝置故障進行深入調(diào)查、分析和研究，制定科學、合理和有效的電力設(shè)備繼電保護裝置故障的處理技術(shù)和措施，豐富國內(nèi)電力設(shè)備繼電保護裝置故障的技術(shù)經(jīng)驗，提高電力企業(yè)的技術(shù)和管理經(jīng)驗。當前應(yīng)該做好以下技術(shù)性工作作為提高電力設(shè)備繼電保護裝置故障處置質(zhì)量的突破口：

2.1加強電力設(shè)備繼電保護裝置的日常巡查工作

日常巡查以執(zhí)行電力設(shè)備繼電保護裝置故障的直觀檢查法為核心，電力設(shè)備繼電保護裝置的巡查人員根據(jù)日常巡查的技術(shù)要求，對電力設(shè)備繼電保護裝置進行顏色和氣味等簡便的方法判定繼電保護是否出現(xiàn)故障。一般直觀法主要應(yīng)用于：無法使用專業(yè)電子儀器進行測試和檢查的故障；繼電保護系統(tǒng)中某一插件發(fā)生故障時，因暫時缺少備用的產(chǎn)品，而采取的一種臨時性處理措施。

2.2加強電力設(shè)備繼電保護裝置的保護性檢修工作

保護性檢修以更新元件法為核心，電力設(shè)備繼電保護裝置電保護工作中檢修、更新元件法是預(yù)防、檢查和解決保護裝置內(nèi)部故障的主要方法。在電力網(wǎng)絡(luò)的運行管理中，電力設(shè)備繼電保護裝置保護人員定期進行變配電系統(tǒng)中各類電力元件的檢查與維修，以防止在電力系統(tǒng)運行中出現(xiàn)較大的故障。當發(fā)現(xiàn)電力設(shè)備繼電保護裝置中某些原件出現(xiàn)嚴重故障時，必須及時進行更換，以保證電力設(shè)備、繼電保護裝置和電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運行。

2.3建立電力設(shè)備繼電保護裝置故障的技術(shù)管理體系

首先，電力企業(yè)必須明確繼電力設(shè)備繼電保護裝置故障管理責任和技術(shù)管理體系。其次，電力企業(yè)應(yīng)注重電力設(shè)備繼電保護裝置巡視和維修人員專業(yè)素養(yǎng)的提高。其三，電力企業(yè)應(yīng)提高自身監(jiān)控系統(tǒng)的改造與升級。最后，繼電保護人員還應(yīng)熟知電力設(shè)備繼電保護裝置故障的技術(shù)管理體系，掌握電力設(shè)備繼電保護裝置故障匯報渠道、故障處理分界與延誤故障處理等責任的歸屬，以保證電力設(shè)備繼電保護裝置故障的及時、有效和科學性。

結(jié)語

綜上所述，電力設(shè)備繼電保護裝置的日常維護和故障排除應(yīng)該加強技術(shù)元素的應(yīng)用，應(yīng)該在對常見電力設(shè)備繼電保護裝置故障進行分類和研究的基礎(chǔ)上，以提高電力設(shè)備繼電保護裝置檢驗的技術(shù)含量，建立電力設(shè)備繼電保護裝置故障的處理措施等措施，構(gòu)建電力設(shè)備繼電保護裝置故障的發(fā)現(xiàn)和處理體系，以技術(shù)加管理的綜合性手段提高電力設(shè)備繼電保護裝置故障的檢出率和維修效率，在確保電力設(shè)備繼電保護裝置穩(wěn)定的前途下，確保電力網(wǎng)絡(luò)供電的質(zhì)量和整體安全。

參考文獻：

[1]周進平.繼電保護裝置的運行原理探究[J].南京理工大學學報，2009，11.

[2]黃子軍.繼電保護的分類與常見故障形式分析[J].電力學報，2009，10.

[3]徐學明.技術(shù)維修在繼電保護故障中的處理方法[J].科技創(chuàng)新導報，2008，03.

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關(guān)鍵詞：電動機；保護器；保護原理；應(yīng)用

一、引言

電動機是當前應(yīng)用最廣泛的動力設(shè)備，是其他機電設(shè)備的動力源泉，電動機正常的輸出是其驅(qū)動的機電設(shè)備正常工作的前提，如今已被廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)、交通運輸、國防等領(lǐng)域。電動機所帶的負載種類繁多，且往往是整個設(shè)備中的關(guān)鍵部分，因而確保電動機的正常運行就顯得十分重要。電動機保護器（電機保護器）是發(fā)電、供電、用電系統(tǒng)的重要器件，是跨行業(yè)、量大面廣、節(jié)能效果顯著的節(jié)能機電產(chǎn)品[1]。電動機保護器的作用是給電機全面的保護控制，在電機出現(xiàn)過流、欠流、斷相、堵轉(zhuǎn)、短路、過壓、欠壓、漏電、三相不平衡、過熱、接地、軸承磨損、定轉(zhuǎn)子偏心時、繞組老化予以報警或保護控制。如今電動機保護器幾乎滲透到所有用電領(lǐng)域，在國民經(jīng)濟和節(jié)能事業(yè)中有著不可替代的重要地位和作用。

二、電動機保護器的保護原理與構(gòu)成

對電動機來說，其故障形式從機械角度可以分為繞組損壞和軸承損壞兩方面。造成繞組損壞的主要原因有：1.電動機長時間的電、熱、機械和化學作用下，繞組的絕緣老化損壞，定轉(zhuǎn)子繞組匝間短路或是對地短路。2.電網(wǎng)供電質(zhì)量差，電源電壓三相不平衡、電壓波動大、電網(wǎng)電壓波形畸變、高次諧波嚴重或者電動機斷相運行。3.電源電壓過低使得電動機啟動轉(zhuǎn)矩不夠，電動機不能順利啟動或者是在短時間內(nèi)重復啟動，電動機長時間承受過大的啟動電流導致電機過熱。4.因機械故障或其它原因造成電動機轉(zhuǎn)子堵轉(zhuǎn)。5.某些大型電機冷卻系統(tǒng)故障或是長時間工作在高溫高濕環(huán)境下造成電機故障。

電動機保護原理的研究是保證電動機保護器性能高低的關(guān)鍵，根據(jù)三相對稱分量法的理論，三個不對稱的向量可以唯一分解成三組對稱的向量，分別為正序分量、負序分量和零序分量。對稱分量的計算公式如下：

根據(jù)（1）式，電動機在發(fā)生對稱故障和不對稱故障時，電動機的三相電流都會發(fā)生變化。電動機故障條件流過繞組的電流過大，超過電動機的額定電流，因此可根據(jù)這一特征來對電動機過電流進行保護。電機過載、斷相、欠壓都會造成繞組電流超過額定值。電源電壓欠壓，運行電流上升的比例將等于電壓下降的比例；電機過載時，常造成堵轉(zhuǎn)，此時的運行電流會大大超過額定電流。針對以上情況，電動機保護器可通過對三相運行電流進行檢測，根據(jù)運行電流的不同性質(zhì)來確定不同的保護方式，從而對電機予以的斷電保護。電動機的故障類型分為過流保護、負序電流保護、零序電流保護、電壓保護和過熱保護等幾種。

通過對電動機保護器的保護原理分析可以看出，理想的電動機保護器應(yīng)滿足可靠、經(jīng)濟、方便等要素，具有較高的性能價格比。經(jīng)過發(fā)展和更新，如今電動機保護器一般由電流檢測電路、溫度檢測電路、基準電壓電路、邏輯處理電路、時序處理電路、啟動封鎖及復位電路、故障記錄電路、驅(qū)動電路、電動機控制電路組成。電動機保護器的構(gòu)成原理如圖l所示。

圖1 電動機保護器組成模塊和構(gòu)成原理圖

三、電動機保護器的類型及應(yīng)用分析

目前我國普遍采用的電動機保護器主要有熱繼電器、溫度繼電器和電子式電動機保護器。熱繼電器是五十年代初引進蘇聯(lián)技術(shù)開發(fā)的金屬片機械式電動機過載保護器，它在保護電動機過載方面具有反時限性能和結(jié)構(gòu)簡單的特點[2]。但存在功能少，無斷相保護，對電機發(fā)生通風不暢，掃膛、堵轉(zhuǎn)、長期過載，頻繁啟動等故障不起保護作用。這主要是因為熱繼電器動作曲線和電動機實際保護曲線不一致，失去了保護作用。且重復性能差，大電流過載或短路故障后不能再次使用，調(diào)整誤差大、易受環(huán)境溫度的影響誤動或拒動，功耗大、耗材多、性能指標落后等缺陷。溫度繼電器是采用雙金屬片制成的盤式或其他形式的繼電器，在電動機中埋入熱元件，根據(jù)電動機的溫度進行保護，但電動機容量較大時，需與電流監(jiān)測型配合使用，避免電動機堵轉(zhuǎn)時溫度急劇上升，由于測溫元件的滯后性，導致電動機繞組受損。溫度繼電器具有結(jié)構(gòu)簡單、動作可靠，保護范圍廣泛等優(yōu)點，但動作緩慢，返回時間長，3KW以上的三角形接法電動機不宜使用。目前在電風扇、電冰箱、空調(diào)壓縮機等方面大量使用。電子式電動機保護器通過檢測三相電流值和整定電流值，采用電位器旋鈕或拔碼開關(guān)操作來實現(xiàn)對電動機的保護，電路一般采用模擬式，采用反時限或定時限工作特性。

除了上述三種常見的電動機保護器，磁場溫度檢測型繼電器和智能型電動機保護器也在電動機故障保護中得到普遍應(yīng)用。磁場溫度檢測型保護器通過在電動機中埋入磁場檢測線圈和溫度探頭，根據(jù)電動機內(nèi)部旋轉(zhuǎn)磁場的變化和溫度的變化進行保護，主要功能包括過載、堵轉(zhuǎn)、缺相、過熱保護和磨損監(jiān)測，保護功能完善，缺點是需在電動機內(nèi)部安裝磁場檢測線圈和溫度傳感器。智能型電動機保護器能實現(xiàn)電動機智能化綜合保護，集保護、測量、通訊、顯示為一體。整定電流采用數(shù)字設(shè)定，通過操作面板按鈕來操作，用戶可以根據(jù)自己實際使用要求和保護情況在現(xiàn)場自行對各種參數(shù)修正設(shè)定，采用數(shù)碼管作為顯示窗口，或采用大屏幕液晶顯示，能支持多種通訊協(xié)議，目前高壓電動機保護均采用智能型

四、電動機保護器應(yīng)用選擇原則

選用電動機保護裝置的目的，既能使電動機充分發(fā)揮過載能力，又能免于損壞，而且還能提高電力拖動系統(tǒng)的可靠性和生產(chǎn)的連續(xù)性。合理選用電機保護裝置，既能充分發(fā)揮電機的過載能力，又能免于損壞，從而提高電力拖動系統(tǒng)的可靠性和生產(chǎn)的連續(xù)性。具體的功能選擇應(yīng)綜合考慮電機的本身的價值、負載類型、使用環(huán)境、電機主體設(shè)備的重要程度、電機退出運行是否對生產(chǎn)系統(tǒng)造成嚴重影響等因素，力爭做到經(jīng)濟合理。在能滿足保護要求的情況下首先考慮最簡單保護裝置，當簡單的保護裝置不能滿足要求時，或?qū)ΡＷo功能和特性提出更高要求時，才考慮應(yīng)用復雜的保護裝置，做到經(jīng)濟性和可靠性的統(tǒng)一。

五、結(jié)束語

如今電動機保護器已發(fā)展到了微電子智能型時代，電動機保護器也朝著多元化方向發(fā)展。這就需要我們的工作人員在選型時應(yīng)充分考慮電動機保護實際需求，超前、準確、及時地判斷電動機的故障，合理選擇保護功能和保護方式，實現(xiàn)對電動機的良好保護，達到提高設(shè)備運行可靠性，減少非計劃停車，減少事故損失的目的。

參考文獻

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[關(guān)鍵詞]電力系統(tǒng)；繼電保護；影響因素；事故處理辦法

[DOI]10.13939/ki.zgsc.2016.32.074

繼電保護工作的順利完成需要具備及時且準確高效的故障分析與處理能力。這也就成了繼電保護工作者需要專項研究的問題，在不斷實踐中提高自己的繼電保護工作的能力，當發(fā)生電力系統(tǒng)故障時，應(yīng)當從以下方面分析考慮影響繼電保護工作的因素。

1 繼電保護可靠性因素

1.1 軟件因素

繼電保護系統(tǒng)的軟件是指電力保護裝置的中心指揮程序，如果軟件出現(xiàn)問題則會直接影響到裝置設(shè)備的正常運行，出現(xiàn)混亂、誤動或拒動。其原因主要是終端的分析定義以及數(shù)值設(shè)定、結(jié)構(gòu)設(shè)計出現(xiàn)了問題，在進行測試檢驗時不夠規(guī)范標準等。

1.2 硬件裝置因素

①繼電保護裝置。即從控制電的開端到結(jié)束部分的運行設(shè)備都屬于繼電保護的裝置。其中包括電源、信息的中央處理、繼電數(shù)字量輸入、輸出等多個模塊。②二次回路。屬于繼電保護工作中的常見問題，是由于線路長時期沒有檢測，或沒有及時維修而老化或者接地出現(xiàn)的短路或斷路。③輔助裝置。這些輔助裝置一般包括繼電器或者電壓切換箱，這對于電力系統(tǒng)中各個環(huán)節(jié)的調(diào)節(jié)都具有關(guān)鍵性作用。④裝置的通信、通道及接口。不論是光纖還是微波通信系統(tǒng)都要及時疏通、管理，如果沒有實時地檢測與修理將很容易產(chǎn)生問題，從而使繼電保護工作出現(xiàn)偏差。⑤斷路器。它是電流的開關(guān)裝置，對電源線路及電動機等進行保護，它能在切斷故障電流后一般不需要變更全部的零部件，因而在繼電保護工作中受到廣泛的應(yīng)用?？梢姡鋵﹄娏ο到y(tǒng)的意義是非同一般的，在硬件系統(tǒng)得以保障的前提下，電力系統(tǒng)的工作也有了可依賴的運行工具。

1.3 人為因素

工作人員的操作失誤或者專業(yè)水平不高、心理素質(zhì)過差都會導致繼電保護出現(xiàn)問題，是最終影響電網(wǎng)的因素。據(jù)調(diào)查，人為因素在220kV的電力系統(tǒng)中出現(xiàn)故障的比例占到了38%，可見其重要性。

2 繼電保護事故的處理辦法

2.1 充分利用微機技術(shù)

繼電保護的一些問題并不是不可排除或者只有等當發(fā)生時才能被解決的，一些故障是能夠提前避免的，科學計劃地進行故障預(yù)防將在很大程度上解決這個問題。

（1）正視人為事故。人為事故往往與工作人員不夠認真負責或者逃避責任的態(tài)度有關(guān)，當繼電事故發(fā)生后，若裝置提醒或者指示功能不能顯示出真正的故障原因，也不能判定是人為還是設(shè)備原因時，如果是人為事故的，工作人員一定要及時反映，以快速采取最及時的挽救措施，切不可推卸責任，浪費時間，耽誤了最佳處理時機。

（2）充分利用記錄工具。繼電保護工作中常常會借助微機設(shè)備來幫助記錄事故現(xiàn)象。

2.2 采取正確的檢查方法

（1）逆序檢查法。這是在事故發(fā)生時采取的一種倒序檢查法，直到找到事故發(fā)生的根本原因。一般在誤動出現(xiàn)時采用。

（2）順序檢查法。在發(fā)生繼電保護故障時，可采取按部就班的方式，從設(shè)備開端直至運行結(jié)束，逐級檢測，進而有針對性地調(diào)整。這也主要適用于拒動或邏輯問題中。

（3）整組試驗法。是判斷保護裝置的運行程序狀況的一種方法，能夠在相對較短的時間內(nèi)找到問題根源并再現(xiàn)出來。也可以有效整合其他方法一同檢驗。

3 提高繼電保護工作的準確性、科學性與可靠性

首先，應(yīng)當對從事繼電保護的工作人員進行深入培訓。身為工作人員首先應(yīng)掌握基礎(chǔ)理論及相關(guān)裝置的運行操作順序。遵循“兩票”原則，嚴格按照操作及檢測標準工作。在進行調(diào)度時也要必須征得同意。另外，為了保障投退的準確性，要將運行需要的設(shè)備詳備的信息資料進行說明與標注，以減少工作人員查閱時耗費的時間，避免出現(xiàn)基礎(chǔ)性差漏。而部分特殊情況，也可以通過對運行人員的專業(yè)培訓來增強他們的業(yè)務(wù)能力，以便在發(fā)生繼電保護異常時能夠及時作出退出處理辦法的決定，而退出的具體情況應(yīng)滿足如下情況才能執(zhí)行。

（1）母差保護。它是保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行的重要系統(tǒng)設(shè)備，以其安全、靈敏、高效的特點，對保護電網(wǎng)的安全有著決定性的意義。因而在母差發(fā)生交流斷線或者不平衡電流不飽和等情況時就要及時倒閘，不可延誤。

（2）高頻保護。它是用高頻載波代替二次導線，傳送線路兩側(cè)電信號的保護。直流電源消失時 ；設(shè)備參數(shù)不確定或者不科學時；故障信號發(fā)送出現(xiàn)異常時。

（3）距離保護。PT檢測設(shè)備異常退出時；其他程序正常但助磁電流不穩(wěn)定，或與實際需要不相符時；運行設(shè)備超負荷負時。

（4）微機保護。第一種，總告警燈亮，或者呼喚燈之一亮；第二種，兩個CPU出現(xiàn)問題；第三種，電源指示燈不亮，電流消失；第四種，告警插件出現(xiàn)問題；第五種，在第一種的基礎(chǔ)上，顯示CPU×ERR信號，這也分兩方面看待：若CPU沒有故障，則是通信回路異常，應(yīng)當退出CPU，對開關(guān)程序進行檢驗，而如果對開關(guān)檢驗后，信號仍然沒有恢復，則證明CPU有致命性問題，需要及時退出，并斷開整個程序。

（5）瓦斯保護。電力設(shè)備中需要變壓器進行對電壓與電流的控制，在其運行時添加油或者換硅膠時；散熱器檢修投放時；排風放氣，對吸濕器進行清潔時；調(diào)壓控油時。

（6）重合閘。各種故障原因下造成的跳閘次數(shù)超標時；短路、斷路而使重合受阻時；出現(xiàn)電壓或者二次電壓問題時；斷路器受各種因素影響而導致達不到合閘標準數(shù)值時。

4 提高繼電保護的措施

繼電保護工作是對整個電力系統(tǒng)的保護監(jiān)測，因此，提高繼電保護工作效果與水平自然要針對于其全部程序。從最開始的數(shù)值的正確計算、設(shè)備的選擇與制造，到程序進行中的監(jiān)控、維修保護，再到調(diào)試計算等都需要全方位的提升。繼電保護裝置的科學與精確性是其工作順利進行的前提，是其可靠性的保障。因此，確保繼電保護裝置在運行前與運行時的可靠性、安全性是繼電保護工作的重點。但由于任何事物都不是絕對的，盡管投入再多的時間與精力，裝置設(shè)備在運行時還是會出現(xiàn)一定的問題，這就需要繼電保護防患于未然，提前制定好足夠充分全面的應(yīng)急方案，及時采取措施，消除隱患，或者將損失降低到最小，將可靠性提高到最大的程度。具體措施有以下幾方面。

（1）在繼電保護工作確定并開始選購與制造裝置時，一定要嚴格把控質(zhì)量標準，選用一些有實踐記錄檢測評價、壽命長、故障率低的器件設(shè)施，切不可濫竽充數(shù)，否則將造成不可估量的危害。

（2）裝置設(shè)備中，晶體管的保護作用受其他因素影響較大，易受干擾。因此在選用與安裝調(diào)試時一定要尤其注意，具體方法可以選擇隔離變壓器、將晶狀體與其他電纜設(shè)備隔離，或者采用增加閉鎖電路的設(shè)置并加強晶狀體檢測設(shè)施等方式。

（3）晶狀體應(yīng)與高壓設(shè)備隔離，以免受強壓或高電流下短路、斷路或者切合閘影響。

（4）參與繼電保護的工作者要不斷提升自身專業(yè)能力，在不斷的工作實踐中總結(jié)經(jīng)驗教訓，以避免故障的再次發(fā)生，更要以充足的信心、耐心與責任心面對繼電保護工作，以增強發(fā)現(xiàn)問題與解決問題的綜合能力。在進行調(diào)試工作時更要嚴肅認真，謹遵調(diào)試規(guī)程與標準。

（5）保護裝置的維修與檢測是保證其發(fā)揮正常功效、減少運行時的故障、增強可靠性的有效方法。因此，應(yīng)當定期對裝置進行檢驗，并做好預(yù)防。

（6）保護裝置發(fā)生故障時如果能有選擇性地選取其他方式來保證繼電保護工作的正常進行，之后再進行故障維修，則是一種有效解決設(shè)置故障的方法。因此，應(yīng)當全方位地考慮裝置的合理性與備用裝置，預(yù)防二次事故的發(fā)生，從而更高水平地提高其可靠性。很多實例已經(jīng)證明，這種備用裝置的安裝很大程度上改善了供電系統(tǒng)設(shè)備故障引起的問題，保證了供電的穩(wěn)定性與安全性。

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【關(guān)鍵字】電力系統(tǒng)；繼電保護；干擾；防范

在電力系統(tǒng)中，繼電保護屬于二次系統(tǒng)，占有非常重要的位置，能夠保證電力系統(tǒng)的正常運行。近年來，隨著我國微機繼電保護裝置的發(fā)展，電力系統(tǒng)開始廣泛地使用大規(guī)模的集成電路，而傳統(tǒng)的繼電保護裝置已經(jīng)滿足不了電力系統(tǒng)的發(fā)展。對此，電力企業(yè)必須加強電力系統(tǒng)繼電保護的管理，在保護過程中必須要做到全面、系統(tǒng)以及準確，從而保證電力系統(tǒng)的安全運行。

一、電力系統(tǒng)繼電保護的概述

（一）電力系統(tǒng)繼電保護系統(tǒng)構(gòu)成及作用。在電力系統(tǒng)中，如果其被保護的元件出現(xiàn)故障的話，繼電保護裝置就會迅速地、自動地切除電力系統(tǒng)中的故障元件，使電力系統(tǒng)中沒有出現(xiàn)故障的部分能夠迅速的恢復正常并進行運行，從而避免故障元件遭受連續(xù)損害，降低停電范圍。隨著集成電路的發(fā)展，繼電保護裝置已經(jīng)慢慢處于主導地位，并向智能化方向發(fā)展。

（二）電力系統(tǒng)繼電保護裝置的要求。在電力系統(tǒng)中，繼電保護裝置必須符合選擇性、速動性、可靠性以及靈敏性等要求，所謂可靠性主要是指在保護范圍內(nèi)，繼電保護裝置在正常運行的時候，該動作的時候就要進行可靠動作，不該動作的時候就應(yīng)該進行不可靠動作。速動性主要是指繼電保護裝置能夠及時將短路故障進行切除，從而減少電力系統(tǒng)的損壞程度，提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，縮小故障的范圍，促進電力系統(tǒng)繼電保護裝置的發(fā)展。

二、電力系統(tǒng)繼電保護干擾的原因

（一）天氣干擾。由于變電站所處的特殊環(huán)境，其地網(wǎng)的接地線一般屬于高阻抗，如果其避雷器和接地部件受到雷擊的話，所產(chǎn)生的電流就會比較高頻，從而導致變電站中地網(wǎng)系統(tǒng)的暫態(tài)電位出現(xiàn)升高，造成電力系統(tǒng)繼電保護裝置的不當動作，影響回路的控制以及造成靈敏設(shè)備的損壞。

（二）高頻干擾。在電力系統(tǒng)中隔離開關(guān)的操作速度過于緩慢的話，很容易導致操作中的兩個觸電出現(xiàn)電弧閃絡(luò)現(xiàn)象。如果進行過電壓操作，也很容易導致高頻電流，高頻電流經(jīng)過母線的時候，在其周圍就會產(chǎn)生較強的磁場和電場，對電力系統(tǒng)繼電保護產(chǎn)生很大的干擾，一旦干擾水平大于裝置中的允許水平，就會導致繼電保護裝置不能正常工作，使整個裝置的出口邏輯和工作邏輯出現(xiàn)故障，并破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

（三）在接地故障中引起的工頻干擾。在變電站中，由于其電力系統(tǒng)中的變壓器中性點進行直接接地，一旦發(fā)生接地故障的話，所產(chǎn)生電流就會通過變壓器的中性點，流入地網(wǎng)中，經(jīng)過架空地線重新回到接地故障地點。由于地網(wǎng)具有阻抗作用，流過故障電流時，其電網(wǎng)的電位就會超過大地電位，并在不同的地點出現(xiàn)電位差，從而使電纜層和屏蔽層出現(xiàn)工頻電流，使被屏蔽的回路受到干擾，嚴重時還會燒壞電纜線的屏蔽層。

（四）輻射干擾。隨著計算機網(wǎng)絡(luò)以及通訊技術(shù)的快速發(fā)展，當前國內(nèi)電力系統(tǒng)的周圍一般會有移動通信等工具，使其周圍會散發(fā)強大的磁場和輻射電場，制造假信號源，造成繼電保護裝置出現(xiàn)錯誤動作，對繼電保護裝置造成嚴重的影響。

（五）靜電放電的干擾。在環(huán)境較為干燥的情況下，電力系統(tǒng)的操作人員與物體摩擦以后，很容易出現(xiàn)靜電，一旦工作人員將靜電帶入到保護裝置中去的話，很容易損壞保護裝置，干擾電磁輻射，造成保護裝置邏輯的混亂。

三、電力系統(tǒng)繼電保護的防范措施

（一）制定完善的規(guī)章制度制度。為了促進電力系統(tǒng)繼電保護裝置能夠正常的運行，必須要構(gòu)建一個完善的規(guī)章制度，在制定的時候一定要結(jié)合繼電保護裝置的特性。通過微機管理對繼電保護裝置的運行、事故、校驗等方面檔案實施跟蹤檢查、嚴格按照獎懲制度實行以及進行嚴格地考核，從而提高繼電保護裝置的工作效率，適時地開展一些獎懲活動，增強工作人員的責任心和榮譽感。

（二）對繼電保護裝置的工作人員進行協(xié)調(diào)。實行繼電保護的時候，一定要讓運行操作人員、繼保人員以及調(diào)度人員都參加到這項工作中來，三者在思想和步調(diào)上必須保持一致，提高三方工作人員的保護意識、合作意識以及創(chuàng)新意識，明確自己的責任和位置，做好其本分工作，達到預(yù)期目標。

（三）完善直流控制回路，降低設(shè)備的干擾。如果遇到直流控制回路中的電感線圈被突然切斷而造成干擾的這種狀況，可以在原來的裝置上再安裝續(xù)流回路，從而促使電感線圈在被切斷時能夠快速釋放電磁場并加速其衰減，但要注意的是在電感線圈周圍要連接相關(guān)數(shù)據(jù)的回路或者電阻串二極管，這樣可以在其運行的時候不管是否有電流通過，都會使電路線圈能夠很好地釋放出電流，避免出現(xiàn)干擾現(xiàn)象。

根據(jù)地網(wǎng)的不同以及電位的升高所引起的干擾現(xiàn)象，可以采用密集網(wǎng)絡(luò)，并在地中安裝接地棒，對地網(wǎng)的結(jié)構(gòu)進行改進，利用可靠的設(shè)備進行接地，降低其接地阻抗，從而減少對繼電保護裝置的干擾。

（四）檢測二次設(shè)備。隨著計算機的發(fā)展，我國的微機自動裝置技術(shù)也在不斷地發(fā)展，為檢測二次設(shè)備提供了一個良好的條件，針對繼電保護裝置的特點，加載微機中在線的檢測程序，做好設(shè)備和部件的安裝?？梢詮脑O(shè)備管理工作著手，比如在進行設(shè)備驗收工作時，要結(jié)合在線監(jiān)測診斷設(shè)備的狀態(tài)；另外加強檢測技術(shù)的方法的投入，采用多元化的方法對二次設(shè)備進行檢測。

（五）實現(xiàn)繼電保護的智能化。目前我國的繼電保護裝置只能將其在安裝處的電氣量反應(yīng)出來，其作用也只限于故障元件的切除，主要是因為數(shù)據(jù)通信手段不夠科學合理。我國的繼電保護大都采用的是人工智能化技術(shù)，例如進化規(guī)劃、遺傳算法、模糊邏輯以及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)方法，并且這些技術(shù)都得到了廣泛地應(yīng)用。對此，在實施繼電保護的時候，一定要結(jié)合計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，有效運用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實現(xiàn)繼電保護的智能化。

（六）做好低壓配電線路的保護工作。目前在我國，不管是城市的配網(wǎng)線路，還是農(nóng)村的配網(wǎng)線路，大都以10千伏的電壓等級為主要內(nèi)容，由于其10千伏的配電線路在結(jié)構(gòu)特點上一致性表現(xiàn)比較差，不能很好地進行配電線路的保護工作。對此，在進行低壓配電線路的時候，要結(jié)合配電網(wǎng)的實際情況和經(jīng)驗，嚴格按照要求來實施，采用合理的計算方法，使其滿足要求。

篇6

關(guān)鍵詞:接地裝置 腐蝕 防護 陰極保護法

1 接地裝置腐蝕后的危害

接地技術(shù)已有二百多年的歷史,它最早是18世紀富蘭克林為避雷針防雷而提出來的。目前,接地已成為保障電力系統(tǒng),電子設(shè)備和建筑設(shè)施等安全可靠運行和人身安全的重要技術(shù)措施之一。在雷電防護措施中,接地更是相當重要的一環(huán),接閃器,引下線,避雷器只有通過良好的接地裝置才能將強大的雷電流迅速泄放入地,在防靜電、抑制雷電電磁脈沖干擾方面,也必須進行良好的接地處理。

在我國現(xiàn)階段,用于接地的材質(zhì)還主要為碳鋼材料。接地裝置埋設(shè)在地下,既看不見又無監(jiān)視裝置,當接地裝置投入運行后,腐蝕問題就會暴露出來。發(fā)生腐蝕后,接地碳鋼材料變脆、起層、松散甚至斷裂,接地體截面減小,表層的腐蝕產(chǎn)物造成接地性能不良,雷電沖擊電流流經(jīng)地網(wǎng)時,可能因電動力作用使地網(wǎng)或引下線斷裂;腐蝕之后接地電阻明顯增大,雷電流經(jīng)引下線由接地裝置入地時,入地點的地電位,跨步電壓都會顯著增大,危及人身安全;由于防雷的接地裝置大多與設(shè)備、電源接地共用,接地裝置上過大的壓降,以過電壓的形式侵入電源系統(tǒng),對設(shè)備造成反擊,引起事故。

2 接地裝置的電化學腐蝕機理

土壤由含有多種無機物和有機物的土粒、水、空氣所組成的不均勻多相體系。在土粒間存在大量細微孔隙,孔隙中充滿空氣和水,鹽類溶解在水中成為電解質(zhì)。埋在土壤中的接地體,其表面的不同部位因接觸介質(zhì)的理化性質(zhì)不同(如溫度、鹽濃度、氧濃度、水含量等)而形成了不同的電極電位。接地金屬構(gòu)件上不同部位的電位差是引起接地裝置腐蝕的根本原因。它通過土壤介質(zhì)構(gòu)成回路,形成腐蝕電池。電位較負的部位成為陽極,進行金屬溶解反應(yīng),放出電子;電位較正的部位成為陰極區(qū),進行陰極反應(yīng)。

陽極FeFe2++2e

陰極 2H++2eH2 (強酸性土壤中)

O2+2H2O+4e4OH- (中性或堿性土壤中)

鐵離子進一步與OH¯結(jié)合生成Fe(OH)2

在陽極區(qū)有氧氣存在時,還將進行反應(yīng):

4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3

Fe(OH)3不穩(wěn)定,它將轉(zhuǎn)變?yōu)楦鼮榉€(wěn)定的產(chǎn)物:

Fe(OH)3FeOOH+H2O

Fe(OH)3Fe2O33H2OFe2O3+3H2O

在含有硫酸鹽還原細菌的土壤中,陰極過程還包括硫酸根的還原:

SO4²-+6H20+8eH2S+10OH-

當土壤中存在HCO3-、CO3²-、S²- 陰離子時,與陽極附近金屬離子反應(yīng)生成不溶性腐蝕產(chǎn)物,如FeCO3、FeS等。

因此,普通碳鋼接地裝置在土壤中的腐蝕產(chǎn)物主要為鐵的氧化物、氫氧化物及鐵離子與土壤中陰離子作用生成的不溶性物質(zhì)。

3 腐蝕的防護

常用防腐方法包含以下幾種:

(1) 合理設(shè)計。在接地裝置設(shè)計中,應(yīng)該測量土壤對銅、鋼和渡鋅鋼的腐蝕速度, 并按預(yù)期的接地體使用年限,考慮一定的富裕量按腐蝕要求應(yīng)選擇的導體材料。然后與按熱、動穩(wěn)定要求所選擇的導體截面積相比較,取大值作為設(shè)計。布置地網(wǎng)時,盡量避免將電極電位差較大的金屬導體相連接或靠近,減小腐蝕速度。

(2)采用銅及其它耐腐蝕的有色金屬做接地材料。但是銅價格昂貴,剛性不夠,施工困難,并與地網(wǎng)連接或相鄰的設(shè)備外殼構(gòu)架基礎(chǔ)、電纜皮、水油氣管道等之間形成原電池,加速腐蝕。

(3)用覆蓋層保護。覆蓋層的作用在于使導體與外界隔離開來,以阻礙金屬表面的微電池作用。覆蓋層可以分為兩類:一是金屬覆蓋層,用耐腐蝕性強的金屬或合金將容易腐蝕的金屬表面完全覆蓋起來,如銅包鋼材料、鍍鋅鋼等。二是非金屬覆蓋層,其主要作用是將導體與電解質(zhì)溶液隔離開來,用油漆,瀝青和塑料等。這種方法主要用于接地引下線的防腐。

(4)犧牲陽極的陰極保護法。陰極保護法是電化學保護法的一種, 電化學保護法還包括陽極保護法。 陰極保護法主要有兩種,一種是消耗陽極法,即犧牲陽極以保護陰極,也稱為無源法;另一種是饋電法或稱有源法。

圖1是無源法的原理圖。將一個比被保護物有更大負電性的輔助電極(鎂)埋在土壤中,并與銅鋅導體連接,就會產(chǎn)生所需電流。這樣輔助電極被腐蝕,保護了鋅和銅。

圖2是有源法原理圖。將電源負極接在被保護的鋅和銅導體上,正極接在一輔助電極上(可用鋼或石墨做成),這樣電流從正極流向銅鋅導體,輔助電極被腐蝕。

4 犧牲陽極的陰極保護法在接地裝置防腐蝕中的應(yīng)用

犧牲陽極的陰極保護法在海洋石油鉆井平臺、油氣管線的腐蝕防護中廣泛應(yīng)用,實踐證明它能有效地防止金屬腐蝕,它具有保護效果好、保護周期長、施工方便等突出優(yōu)點。接地體的腐蝕是由于鋼材本身的電化學不均勻性和外界環(huán)境的不均勻性,在其表面形成了腐蝕原電池。因此,可以采用改變金屬的表面電極電位而改變金屬的腐蝕狀況。犧牲陽極的陰極保護法靠電位較負的金屬(例如鋅和鎂合金)的溶解提供保護電流,使被保護金屬表面陰極極化,防止表面發(fā)生腐蝕。

目前用于犧牲陽極保護的陽極材料主要有鋅、鋁、鎂以及以它們?yōu)榛w的合金。由于鋅合金陽極只適用于土壤電阻率低于15~20Ω?m的地區(qū),鋁合金陽極性能又不夠穩(wěn)定,在地下鋼質(zhì)物體的防腐保護方面大多用鎂合金陽極。

當已知接地網(wǎng)的防蝕表面積S(m2),根據(jù)下式計算得防蝕電流:

I=S?δ(mA)δ=5~50(mA/m2)

按下式計算所需的犧牲陽極發(fā)生的電流I

I=(Ea-E0)/(ρ1/s+R)

R=(ρ1/s)?(Ea-Ep)/(Ep-E0)

式中:Ea保護陽極的開路電位 V

Ep設(shè)計保護電位 V

E0 被保護物的自然電位 V

S 被保護物的表面積 m2

ρ1 被保護物體L間距內(nèi)的外敷絕緣層的電阻率Ω?m2

R陽極組的接地電阻 Ω

I―陽極輸出電流,A

對于鎂合金陽極,A=2205A?h/kg,η=60%,K4=0.8,則上式可簡化為

T=121G/I

按以上計算公式分析,設(shè)計犧牲陽極法陰極保護時,應(yīng)考慮以下幾點:

(a)犧牲陽極應(yīng)設(shè)在土壤潮濕,地勢低洼,且透氣性差的地區(qū),土壤電阻率以50~60Ω?m為宜,不超過80Ω?m。

(b)為了減少屏蔽作用,陽極間距離以3m為宜,陽極與被保護地網(wǎng)的間距也以3m為宜。陽極組適于小集中、大分散布置。每組根數(shù)以6根為宜,可水平或垂直敷設(shè).陽極組的間距一般為1~2m。

5 結(jié)語

接地裝置腐蝕的本質(zhì)是電化學腐蝕,采用保護層、加入緩蝕劑都不能做到長期保護,采用銅合金又因資源缺乏成本過高難以推廣。利用鎂合金采取犧牲陽極的陰極保護法不僅適合新建接地裝置的防護,而且技術(shù)經(jīng)濟性好,可望實現(xiàn)接地裝置長久有效的目標。

參考文獻

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關(guān)鍵詞：SAPF；IGBT；過電壓；寄生電感

中圖分類號：TN713 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1302(2012)09-0055-03

Research on key technologies of protection system for shunt active power filter

CHEN Yu, CHENG Han-xiang, WANG Bing, ZHOU Shu-min

(School of Automation, Guangdong University of Technology, Guangzhou 510006, China)

Abstract: During the operation of shunt active power filter, the explosion of IGBT occurs several times. Through experiments the generation of IGBT over-voltage is analyzed. Because the shutdown time of IGBT is very short, the tiny stray inductance on the connecting wire produces a spike over-voltage under the effect of high frequency. The spike over-voltage affects the security of IGBT when it is superimposed on the original voltage. In this paper, the buffer circuit for an appropriate IGBT module used in the 100kVA shunt active power filter is designed, which solves the explosion problems and protects the safe operation of shunt active power filter.

Keywords: SAPF; IGBT; over-voltage; parasitic inductance

0 引 言

由于IGBT功率模塊具有開關(guān)頻率高、可靠性高等優(yōu)點，因而成為SAPF主電路PWM變流器結(jié)構(gòu)的主選。但是，鑒于其固有的過載能力較差，當出現(xiàn)過流、過壓故障，特別是短路故障時，如果保護不及時，往往會造成其永久性損壞。為此，本文分析了導致IGBT損壞的常見誘因——過電壓的形成過程，然后提出了主電路結(jié)構(gòu)優(yōu)化和緩沖電路的設(shè)計方案，并通過實際裝置的運行，驗證了這些方案的有效性。

1 IGBT過電壓的形成過程

在并聯(lián)有源電力濾波器運行時，IGBT模塊無論是在產(chǎn)生補償電流時，還是在電網(wǎng)向直流側(cè)電容充電時，都起著相當重要的作用，但是，由于其自身固有特性，在關(guān)斷瞬間或是續(xù)流二極管恢復反向阻斷能力時都會產(chǎn)生過電壓，從而對IGBT的安全運行構(gòu)成威脅[2，3]。為此，本文按照搭建的100 kV·A樣機容量的要求，選用日本富士電機生產(chǎn)的R系列IGBT-IPM模塊7MBP150RA120作為變流器構(gòu)成主電路，并為其設(shè)計了吸收緩沖電路。

圖1所示是單個IGBT及電路圖，其中Ls1和Ls2為連接IGBT模塊導線的寄生電感。從模塊手冊可知，IGBT從導通到關(guān)斷，其電流從90%下降到10%所需要的時間tf=0.18～0.3 ms。若tf取0.2 ms，并取100 kV·A容量的APF電流為150 A計算，其電流變化di=150 A，則：

(1)

這樣，在沒有吸收緩沖電路的情況下， 1 μH的電感所產(chǎn)生的電壓為：

(2)

7MBP150RA120模塊的耐壓等級為1 200 V，750 V的過電壓疊加在原有電壓基礎(chǔ)上，足以使模塊瞬間燒毀，且寄生電感一般不止1 μH，普通電阻的寄生電感可能在10 μH以上，定制的無感電阻的寄生電感也有2～3 μH。因此，微小的電感就可以產(chǎn)生巨大的過電壓，致使IGBT模塊被擊穿損壞。

為了更直觀地觀察寄生電感產(chǎn)生的感應(yīng)電壓，筆者將系統(tǒng)線電壓調(diào)至100 V，直流側(cè)電容電壓控制在180 V，通過試驗運行，所獲得的直流母線電壓波形和IGBT關(guān)斷時發(fā)射極與集電極間電壓波動波形如圖2所示。

圖2中，每格電壓為50 V，由圖可見，尖峰電壓最大幅值可達100 V；在IGBT關(guān)斷瞬間，UCE的幅值接近90 V，這都對IGBT的安全運行構(gòu)成威脅。解決模塊過電壓的關(guān)鍵方法是設(shè)法減小模塊電路直流側(cè)的寄生電感，優(yōu)化主電路結(jié)構(gòu)，設(shè)計合理的吸收緩沖電路。

2 有源電力濾波器主電路結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計

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1 故障現(xiàn)象

2008年3月26日,該發(fā)電機做短路試驗時(發(fā)電機并網(wǎng)開關(guān)下口三相短路),勵磁電壓升至20V左右報轉(zhuǎn)子一點接地。當勵磁電壓升至30V時,轉(zhuǎn)子兩點接地跳閘了。首先我們檢查定值單,轉(zhuǎn)子接地電阻定值20kΩ(南瑞說明書推薦整定20kΩ),轉(zhuǎn)子一點接地跳閘延時2.5s,定值沒問題。其次拉開滅磁開關(guān),用500MΩ表,動態(tài)測量轉(zhuǎn)子絕緣30MΩ,轉(zhuǎn)子絕緣也沒問題。斷開LFP-982A裝置的轉(zhuǎn)子電壓線,單獨測量勵磁裝置絕緣5MΩ。用500V兆歐表輕輕測量LFP-982A裝置RE板發(fā)現(xiàn)負接地。

2 故障檢查及處理

(1) 聯(lián)系南瑞廠家來處理LFP-982A的RE板,廠家人員檢查后,說RE板是好的沒有問題(RE板負接地是S1或S2開關(guān)閉合造成的,R1和R3阻值很小所以用500V兆歐表測量顯示負接地,另外建議該板子不能用500V兆歐表測量,用萬用表測量)。按照南瑞廠家人員要求:用系統(tǒng)直流控制電源(-220V)給LFP-982A上電,保護正常,不報轉(zhuǎn)子一點接地信號,裝置顯示對地電阻無窮大,證明RE板的確是好的。

(2) 勵磁廠家用帶來的示波器檢查勵磁裝置的交流輸入電源,波形也很正常,檢查勵磁裝置的輸出波形,也是沒問題,證明勵磁裝置是好的。

(3) 我們拆掉發(fā)電機轉(zhuǎn)子電纜,在滅磁開關(guān)下口接電爐子作假負載,通過勵磁裝置輸出電壓給LFP-982A裝置提供正、負電源,(測量滅磁開關(guān)下口直流電壓75V,交流電壓80V),LFP-982A裝置又報轉(zhuǎn)子一點接地了,證明發(fā)電機轉(zhuǎn)子確實沒問題。

(4) 現(xiàn)在南瑞保護是好的,勵磁是好的,發(fā)電機轉(zhuǎn)子也是好的,保護也確實是采到電流動作的,這個電流從哪來的呢?唯一疑點是勵磁裝置的交流電源原設(shè)計是來自勵磁變,因為發(fā)電機做短路試驗,發(fā)電機出口三相母線已短路,發(fā)電機機端升不起壓,用高壓電纜取臨時電源太麻煩,還需要兩頭做電纜頭,所以我們?nèi)S用電低壓交流380V電源,作為勵磁裝置交流電源了。勵磁變是Y/11接線,而廠用電是D/yn11接線,是不是電源取錯了。于是我們用高壓電纜在6kV備用開關(guān)柜上取電源給勵磁變壓器供電。發(fā)電機沖轉(zhuǎn)后,勵磁裝置給發(fā)電機轉(zhuǎn)子供電正常,沒有報轉(zhuǎn)子接地。我們繼續(xù)做其他的實驗一切正常,目前發(fā)電機運行正常。

3 原因分析

廠用電低壓380V是中性點直接接地系統(tǒng),發(fā)電機的大軸也是接地的,造成發(fā)電機勵磁系統(tǒng)出現(xiàn)兩點接地。勵磁裝置整出的直流不是純直流,含有一定的交流分量,該交流分量通過整流裝置由1點進入微機保護裝置,經(jīng)R3、2點、S2、3點,通過發(fā)電機大軸接地,回到廠用電低壓380V系統(tǒng)的中性點,如圖1所示(電流經(jīng)過R1,S1同理。S1、S2象乒乓一樣來回開關(guān),兩個是一個開一個關(guān),不會同時開或關(guān))。因為有電流通過保護裝置,保護裝置判斷為轉(zhuǎn)子的接地電阻變小,所以保護裝置就報轉(zhuǎn)子接地。

發(fā)電機正常運行時,采用勵磁變壓器供電。勵磁變壓器采用Y/11接線,變壓器是中性點不接地的。整個發(fā)電機勵磁系統(tǒng)只有發(fā)電機大軸是接地的,整改勵磁系統(tǒng)是只有一點接地,構(gòu)不成回路,沒有電流通過,保護裝置如圖2所示。

當發(fā)電機轉(zhuǎn)子有接地時,整個發(fā)電機勵磁系統(tǒng)才變成兩點接地系統(tǒng)構(gòu)成回路,這時保護裝置會有電流通過,所以保護裝置報轉(zhuǎn)子接地,如圖3所示。

4 結(jié)束語

(1) 發(fā)電機勵磁裝置電源要選用中性點不接地電源,如果選用中性點接地電源,即使轉(zhuǎn)子絕緣良好也報轉(zhuǎn)子接地。

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關(guān)鍵詞 自適應(yīng)繼電保護；原理；特點；應(yīng)用

中圖分類號：TM77 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2013）20-0131-01

目前，我國的計算機技術(shù)迅猛發(fā)展，它不僅能夠滿足人們獲取知識和娛樂的需要，更重要的一點在于它能夠把國家的現(xiàn)代化建設(shè)與技術(shù)新措施進行有機的結(jié)合，自適應(yīng)繼電保護系統(tǒng)就是如此。與電力系統(tǒng)的常規(guī)控制相同，自適應(yīng)繼電保護也是在模型基礎(chǔ)上的控制，只不過其所要依據(jù)的數(shù)學模型比較少，它更加注重數(shù)據(jù)的取得?，F(xiàn)如今，由于自適應(yīng)控制理論與繼電保護的結(jié)合，就使得這種新技術(shù)得到了更進一步的發(fā)展，它能夠有效的解決電力系統(tǒng)運行中的故障，并給予自動化的控制，從而減少故障發(fā)生的可能性，完善控制措施，提高電力系統(tǒng)運行的可靠性和安全性。

1 自適應(yīng)繼電保護的含義

想要加強自適應(yīng)繼電保護系統(tǒng)在電網(wǎng)運行中的應(yīng)用，并弄清其真正的原理特點，首先要清楚明確什么是自適應(yīng)繼電保護。顧名思義，自適應(yīng)繼電保護與傳統(tǒng)的繼電保護的不同之處就在于其自動調(diào)節(jié)性，它是指保護系統(tǒng)能夠根據(jù)電網(wǎng)的運行狀況進行適當?shù)恼{(diào)節(jié)，從而保證運行參數(shù)的準確性和電網(wǎng)工作的最優(yōu)功效。它能夠通過信號的輸入對電網(wǎng)的整定數(shù)值、動作特點以及邏輯過程給予控制，一旦電網(wǎng)出現(xiàn)故障問題，就會及時的加以保護，減少經(jīng)濟損失，保證人員安全。

2 自適應(yīng)繼電保護的原理

2.1 自適應(yīng)電流速斷保護

眾所周知，電力系統(tǒng)繼電保護裝置要求具有良好的選擇性和快速性，一旦發(fā)生故障，能夠以盡可能快的切除故障元件和設(shè)備，減少設(shè)備損傷，減小故障影響時間，提高電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。傳統(tǒng)的繼電保護速斷裝置的速度不夠迅速，技術(shù)水平也不高，無法適應(yīng)不斷變化的電力系統(tǒng)故障，雖然其整定值相對合理，但是卻無法與實際相連，在系統(tǒng)運行方式最小時，還會造成保護的失效。而自適應(yīng)繼電保護電流速斷則可以根據(jù)電力系統(tǒng)的運行方式和狀態(tài)進行實時的改變，保證最優(yōu)控制。

傳統(tǒng)的電流速斷保護原理可以表示為Ld=E/Zs+Zd’，其中E表示系統(tǒng)等效電源的電勢，Zs是保護安裝處到系統(tǒng)等效電源的阻抗，Zd’是被保護線路的阻抗。而新型的自適應(yīng)電流保護最重要的特點是能夠利用微型機的計算和記憶功能，對電流速斷保護的數(shù)值進行實時的在線計算，也就是說能夠讓整定值隨電網(wǎng)的故障種類和運行情況進行改變，其原理公式如下，I’D=KKKdE/Zs+Zd’。其中E仍然代表系統(tǒng)等效電源的電勢，Zd’是短路點到保護安裝處的阻抗，KK的數(shù)值在1.2到1.3之間，Zs是保護安裝處與系統(tǒng)等效電源的阻抗，Kd表示故障類型的數(shù)據(jù)。綜上所述，一定要及時準確地測量出Kd與Zs的數(shù)據(jù)，只有保證測出整定值的正確性，才能判定出故障的主要類型，從而根據(jù)不同的故障確定合理的對策。此外，為了進一步分析傳統(tǒng)的電流速斷保護與自適應(yīng)電流保護之間的差異，還可以制定出相應(yīng)的圖表進行判斷，這樣就可以直觀準確的看出兩者之間的差異，并分析特點優(yōu)勢所在。表格如下。

2.2 自適應(yīng)過電流保護

過電流保護是指在啟動電網(wǎng)的時候，盡量避開最大的負荷電流，進而實現(xiàn)整定的一種保護對策。在電網(wǎng)正常運行的時候，不應(yīng)該對其進行啟動，只有當其出現(xiàn)故障的時候，才能采取相應(yīng)的措施，從而起到保護的功效。

傳統(tǒng)的過電流保護是依照電網(wǎng)發(fā)生的故障而實施的原理作業(yè)，其原理公式如下，IDZ=KKKkg/KhIHmax’，其中IDZ是電流元件的啟動電流，KK選取1.15到1.35之間的可靠數(shù)據(jù)，Kkg要大于1，Kh則要大于0.85，代表的是電流組件的返回系數(shù)。自適應(yīng)繼電保護電流保護原理則是按照當時的負荷電量來進行的電流定值，其數(shù)據(jù)更加準確完整。假定當時的負荷電流為IH，那么其動作電流整定值就為IIDz=KkKzqIH/Khp，此時的動作時限設(shè)定則以離線方式整定，t=Tp/[（I’d/Ip）n-1]，公式中的t代表動作時間，Tp是時間常數(shù)，I’d則是流入保護安裝內(nèi)部的電流繼電器數(shù)值，n在一般反時限的時候取0.02，非常反時限時則取1。

2.3 自適應(yīng)電壓速斷保護

由于傳統(tǒng)的電壓速斷運動不帶時限，無法從保證選擇性上進行出發(fā)，其保護處的最低電Ummin整定數(shù)值應(yīng)表示為，U為電壓速斷的整定數(shù)據(jù)，E為系統(tǒng)等效電源的數(shù)值，Zmmin則為最小運作狀態(tài)下的系統(tǒng)阻抗。而自適應(yīng)電壓速斷保護措施則可以在發(fā)生故障的時候運行系統(tǒng)電源側(cè)的綜合阻抗，其主要過程如下：1）輸入被保護線路參數(shù)ZL和KL數(shù)值；2）在線實時計算電勢E的準確數(shù)值；3）發(fā)生故障的時候計算系統(tǒng)綜合阻抗Zm。

3 自適應(yīng)繼電保護的特點

其實，自適應(yīng)繼電保護并不是一個全新的概念，它發(fā)源于20世紀末，簡單概括自適應(yīng)繼電保護的特點主要有：1）計算機的發(fā)展應(yīng)用是自適應(yīng)繼電保護手段進行完善和普及的前提；2）自適應(yīng)繼電保護要依賴調(diào)度和電廠的自動化；3）自適應(yīng)繼電保護無論如何發(fā)展，其關(guān)鍵的安全環(huán)節(jié)不能遺棄。除此之外，自動重合閘也是實現(xiàn)其進一步發(fā)展的基礎(chǔ)，在其應(yīng)用過程中一定要適應(yīng)實際的發(fā)展變化，在保證選擇性的前提下，獲得最高的靈敏度。

4 結(jié)束語

總而言之，自適應(yīng)繼電保護技術(shù)在電網(wǎng)中的應(yīng)用是社會發(fā)展和技術(shù)進步的必然舉措，通過進一步完善其措施技術(shù)，加強傳統(tǒng)繼電保護方式的創(chuàng)新，能夠在很大程度上提高電網(wǎng)的運行安全，并保證電力的供應(yīng)。雖然，目前自適應(yīng)繼電保護技術(shù)僅僅應(yīng)用于幾個部分，但是，相信在不久的將來，它一定可以成為新一代繼電保護的領(lǐng)軍者。

參考文獻

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[3]劉國富.淺析自適應(yīng)繼電保護原理及其優(yōu)越性[J].廣東科技，2009（18）：171-25.

[4]蔣偉績.自適應(yīng)繼電保護的原理及其應(yīng)用[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2007（2）：97-34.

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【關(guān)鍵詞】 仿真；EMTP；MATLAB；教學研究

【中圖分類號】G642.45 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2013）25-000-01

微機保護是電力系統(tǒng)繼電保護的發(fā)展方向，是電力系統(tǒng)綜合自動化的核心內(nèi)容之一，它充分體現(xiàn)了高新技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用。微機保護原理課程是電氣工程及其自動化專業(yè)的專業(yè)課之一，其內(nèi)容涉及到計算機技術(shù)、通訊技術(shù)以及電力系統(tǒng)繼電保護技術(shù)等多方面，具有很強的綜合性。

配電網(wǎng)單相接地保護的基本思想是：當配電網(wǎng)發(fā)生故障后，計算提取配電網(wǎng)中所有線路的故障特征量（電壓、電流、阻抗、距離等），將其與預(yù)先人工設(shè)定的整定值進行比較，若其中某條線路的故障特征量超越整定值的范圍，則判定該線路發(fā)生故障；之后跳閘隔離故障點、切除發(fā)生故障的線路，一方面使故障元件免于繼續(xù)遭到損壞，另一方面保證其他無故障部分迅速恢復正常運行。隨著智能電網(wǎng)的迅猛發(fā)展，微機保護成為繼電保護的主流方向，電磁暫態(tài)仿真軟件EMTP可對電網(wǎng)的各種故障和繼電保護裝置的保護邏輯進行模擬仿真測試，彌補電氣工程類本科生不能到現(xiàn)場進行實際操作的缺陷，促進學生對電力系統(tǒng)繼電保護的整體認識，以及掌握微機繼電保護的各個實現(xiàn)環(huán)節(jié)。

一、EMTP仿真軟件搭建配電網(wǎng)模型

配電網(wǎng)接地保護是我國在建、改建的配電系統(tǒng)亟待解決的難題，也是繼電保護的重點及難點問題。首先在EMTP仿真軟件的ATPDraw中搭建仿真模型，采用圖1所示的典型35kV配電網(wǎng)系統(tǒng)，帶有三條饋線。在ATPDraw界面中點擊鼠標右鍵選擇電氣元件，元件庫中包含電阻、電感、電容、各種類型的開關(guān)、變壓器、電源等原件。雙擊元件可進行元件參數(shù)設(shè)置。模型搭建好后，在工具欄的ATP中點擊“RunATP”完成運行操作，即可得到仿真結(jié)果，如圖2、圖3所示。

二、MATLAB軟件編寫配電網(wǎng)保護程序

在配電網(wǎng)接地保護設(shè)計過程中，保護方法利用電流互感器上測量到的電流數(shù)據(jù)和電壓互感器上測量到的電壓數(shù)據(jù)進行保護方案設(shè)計。MATLAB軟件可對配電網(wǎng)保護程序進行編寫。

首先提取EMTP所獲得的數(shù)據(jù)，保存為.dat文件，采用下述語句調(diào)用數(shù)據(jù)“fp=fopen（'路徑＼文件名.dat'，'r'）；”之后按照順序定義各電氣量名稱；然后按照保護判據(jù)提取基波、諧波、暫態(tài)、穩(wěn)態(tài)等信號；最后得出保護結(jié)果。

由于學生可以形象地看到仿真過程中繼電保護每一實現(xiàn)環(huán)節(jié)對繼電保護系統(tǒng)性能的影響，因此該仿真系統(tǒng)對促進學生理解微機繼電保護的工作原理具有積極的作用。