高压变频器在电动机继电保护中的运用论文[精选五篇]

第一篇：高压变频器在电动机继电保护中的运用论文

摘 要：电动机的传统保护方式已经不能在适应现代电动机继电保护的需求，针对这个问题，本文主要对高压变频器简介、传统电动机保护配置与变频器电动机保护配置、高压变频器在电动机继电保护中运用时产生的问题、变频差动保护原理以及变频器电动机差动保护进行了分析。

关键词：高压变频器；电动机；继电保护

1.高压变频器简介

高压变频器的基本组成如图1所示。高压变频器的种类很多，其主要包括直接变频器（循环变频器）和间接变频器（脉冲调制型、负载换流型、中点钳位型、飞跨电容型、H桥级联型）。

2.传统电动机保护配置与变频器电动机保护配置

2.1传统电动机保护配置

异步电动机的故障有定子绕组相间短路故障、绕组的匝间短路故障和单相接地故障；不正常运行状态主要有过负荷、堵转、起动时间过长、三相供电不平衡或断相运行、电压异常等。因此，对于高压电动机，根据规程以差动保护或电流速断为主保护，以过负荷保护、过流保护、负序保护、零序保护及低电压保护等作为后备保护。

2.2变频器电动机保护配置

为了确保系统的可靠性，工频旁路一般都是用变频器来进行，这样也使电动机能够正常工作。如图3所示，在保证变频器检修时，开关K1、K2与主回路没有接触点，此时闭合开关K，电动机运行主要是通过旁路来进行。当按照此情况运行时，电动机由高压母线工频电压直接驱动，开关出线以及电动机本体就是进线开关QF处保护装置的保护对象。因此，电动机保护配置就需要根据常规电动机保护的要求进行，对于有差动保护要求的，需要增加电动机差动保护装置。当断开开关K3时，由变频器拖动电动机时，开关出线以及变频器就是进线开关QF处保护装置的保护对象。目前，由整流变压器等部分构成的变频器是发电厂比较常用的，也就是说，开关出线以及整流变压器是进线开关QF处保护装置的保护对象。此时电动机的负荷与母线隔离后高压变频器的负荷相同，因此，高压变频系统的控制器能够实现电动机的保护。当然也有些电动机无法实现差动保护，因为开关处电流与电动国际中性侧电流频率不同，此时步伐实现保护，只能选择退出。

目前变频器电动机保护配置方式主要存在两个问题：(1)对于2000kW以上的电动机，需要配置差动保护。因此，在变频器拖动电动机情况下，电动机差动保护退出，保护的可靠性受到影响。(2)任意时刻，变压器保护装置、电动机保护装置只有一台投入使用，降低了装置的使用效率。

3.高压变频器在电动机继电保护中运用时产生的问题

一般而言，高压异步电动机应装设纵联差动保护。对6.3MVA及以上的变压器应装设本保护，用于保护绕组内及引出线上的相间短路故障；保护装置宜采用三相三继电器式接线，瞬时动作于变压器各侧断路器跳闸，当变压器高压侧无断路器时，则应动作于发电机变压器组总出口继电器，使各侧断路器及灭磁开关跳闸。对2MVA及以上采用电流速断保护灵敏性不符合要求的变压器也应装设本保护。

目前而言，工变频互动方式是现场电动机加装变频器所采用的主要改造方式，其系统架构如图2所示。

变频器可以通过可编程逻辑控制器自动完成或者手动完成变频与工频之间的切换，但是条件是当变频器出现故障或者工况要求进入工频供电；在工频运行时，如果变频运行需要重新投入进行，那么工频与变频状态的切换就可以通过自动或者手动完成。

当电动机处于工频运行工况时，那么对于现场使用要求，常规电动机保护对此要求是能够满足的；当电动机处于变频运行工况时，由于变频器装置的加入，在频率、相位上，变频器的输入和输出电流之间的关系不大，如果其保护配置还是按照原来的方法进行，那么要想实现保护功能就受到了阻碍。因此，在具有高压变频器的电动机中，只需对电动机进行单独保护就行，不应将变频器纳入差动保护的范围。差动保护范围为：始端电流互感器应置于变频器的输出端，而非电源开关侧，末端电流互感器置于电动机的中性点侧。

电动机在变频运行工况时，变频器输出频率范围一般可以达到0.5~120Hz，现场实际调频运行范围一般在15~50Hz。而目前常用的微机保护装置均是根据行业标准设计的，即采用固定频率50Hz进行数字采样计算，如何让微机保护装置能够适用于大范围频率运行是变频电动机保护必须解决的问题。同时，考虑到在变频器电源输出侧不方便装VT，如何实时测量电动机运行频率也是需要解决的难题。

4变频差动保护原理

装置的宽频率运行采用实时频率测量、实时频率跟踪、实时电流互感器补偿的方式来实现引风机变频工况的差动保护。装置采用了电压和电流相结合的测频模式，当电压不能接在装置外回路时，此时采用电流测频。同时软件过零点测频算法和实时频率跟踪相结合是装置的频率测量的采用的主要方法，并且在此基础上，采用了幅值自动补充功能，主要是考虑到了不同频率下幅频特性的不一致，从而在不同范围内使装置具有可靠的采样精度得以保证，装置的正确可靠动作也得到了进一步的实现。

5．变频器电动机差动保护

高压变频器在电动机中的运用，在此情况下，如图3所示，由于电动机机端CT1与CT3两处的电流频率不同，而导致传统的电动机差动保护无法使用。目前磁平衡差动保护的应用主要存在以下问题：（1）目前发电厂使用的电动机基本上都无法提供磁平衡差动所需要的中性侧电缆引出。(2)磁平衡差动的电流是在变频器下方，非工频电流。对于微机保护，按照工频50Hz整定的定值不适用于非工频情况。由于差动保护的两侧电流必须为同一频率下电流。可考虑在变频器下方、电动机上方加装一组CT，即CT2，此组CT可安装于变频器柜中，由CT2和CT3两组电流构成差动保护。常规差动保护为相量差动，其原理是用傅里叶算法，根据一个周波的采样点计算出流入和流出电流的实虚部，再计算出差动和制动电流的幅值、相位后用相量比较的方式构成判据。由于电流非50 Hz工频，因此在进行傅里叶计算时需要通过频率跟踪保证计算结果的正确。由于变频器下方无电压引入，因此通过常规的电压跟踪频率方式无法实现。有厂家提出利用电流跟踪频率，但由于电流跟踪频率存在较大的误差，容易引起保护的误动、拒动，在实际中并不采用。

对于差动保护中采用的采样值差动，微机保护中所有通道采样均为电流在同一时刻的瞬时值:当被保护设备没有横向内部故障时，各采样电流值之和为零；当发生内部故障时，各采样电流值之和不为零。采样值差动保护就是利用采样值电流之和按一定的动作判据构成。

与常规相量差动保护相比，采样值差动具有动作速度快、计算量少等特点，是微机差动保护领域的一个突破，己应用于母差、变压器等保护中。采样值差动不涉及傅氏计算，变频器所带来的谐波也不会影响其计算精度，因此，对工作于25~50Hz的高压变频电动机，其差动保护可以利用该算法实现。

总而言之，就目前高压变频器在电动机继电保护中的运用而言，实现差动保护主要采用值差动保算法来进行，可以最终使用一台装置来实现变压器与电动机保护装置的功能，这样不仅使高压变频器在电动机继电保护中实现了相应的功能，而且也使成本节省了很多。

参考文献：

1.Science and Technology Information, 2011,(16)

第二篇：高压变频器使用手册——中英文版-前言

前

言 Preface

前

言

Preface
首先，非 常感谢 您选 用 PowerSmart TM 系 列高压 变 频器，它 系哈尔 滨九 洲 电气股份 有 限公司（简称 JZE 公司）荣誉出 品。Firstly, we appreciate you very much for choosing high voltage Drive of PowerSmart TM series which is produced by Harbin Jiuzhou Electric Co., Ltd(JZE Company for short).JZE 公司严 格贯 彻执行 ISO9001-2000 国 际质量 保证体系 标准，产 品性 能可靠，已 在 电力能源、冶 金钢铁、市政供水、石 油化工 等 行业大量 应用。JZE Company implements standards of IS09001-2000 International Quality Guarantee System strictly, our products have reliable performance, which have been applied greatly in electric power energy, iron & steel, municipal water supply, petrochemical and other industries.PowerSmart TM 系列 高压 大功率调 速产 品已经 通 过了国家 电控 配电设 备 质量监督 检验 中心的严 格检 测，性能 优良，对电 网和 电机的 谐波污染 极小，被誉为 “无谐波的 绿色 变频 器”。Our High-Voltage Large Power Speed Regulation Products of PowerSmart TM series have been inspected strictly by National Electric Control& Distribution Equipment Quality Supervision and Testing Center with perfect performance, which have little harmonic pollution for electric net and motor and are called “Harmonic-free Green Transducer” with honor.该产 品 在出 厂 前 已经 进 行了 严 格的 测 试 和检 验，为 合 格产 品，请放 心 使用。在安 装 及使用前，请 您仔细 阅 读本使用 手册，并妥 善 保管，必 要时 应请厂 家 技术人员 协同 安装 和调试。Our products have been tested and inspected strictly before delivery, which are qualified product, please use with assurance.Before installation and use, please read our manual carefully and keep properly;when necessary, cooperate with our technician to install and debug.

第三篇：高压变频器在煤矿皮带运输机中的应用

论文

高压变频器在煤矿皮带运输机中的应用

闫国刚 八宝煤业（集团）公司

高压变频器在煤矿皮带运输机中的应用

摘 要:本文主要介绍了国产高压变频器在煤矿皮带运输机中的应用情况。针对由2台高压异步电机拖动的皮带运输机，采用了一系列方法成功的解决了皮带运输机运行中的同步、功率平衡、调速等问题。成功地应用在白山八宝煤矿主提升皮带机。应用情况表明，改造是成功的。

关键词：高压变频器 功率单元串联多电平煤矿皮带运输机 同步控制 调速

一、引言

随着电力电子技术、控制技术和电力器件制作工艺的进步，变频器技术发展迅速，尤其是国产变频器的发展更是如此，国产变频器经历了一段曲折的路程，现在走上了飞速发展的时期，国产变频器在风机、水泵等一般负载上的应用已成熟，但在提升机、皮带运输机等特殊负载上的应用实例还不多。矿用皮带输送机一般都采用工频拖动，液力耦合器传动，存在传动效率低、启动时电流冲击及机械冲击大、无法平衡功率等问题，造成了系统运行不经济；皮带及皮带架子损坏和液力耦合器及减速机磨损严重，维修及维护成本高；存在无功环流损耗。因此，对皮带运输机进行变频改造，不但大大减轻皮带机各环节的损坏程度，有利于降低企业生产成本，提高企业经济效益，还符合国家建设节约型社会的主题，具有非常现实的经济意义和社会意义。

二、煤矿皮带运输机的变频改造

1、皮带运输机的工作原理

皮带运输机是通过电机驱动滚筒，靠皮带和滚筒间的摩擦力牵引皮带，皮带通过张力变形在支撑辊轮上运动。皮带是一个弹性体，在静止或运行时皮带内贮藏了大量的能量，在皮带机起动过程中，如果不加设软起动装置，皮带内贮藏的能量将很快释放出去，在皮带上形成张力波并迅速沿着皮带传输出去，过大的张力波极易撕断皮带。因此，带式输送机必须加设软起动装置。目前煤矿采用的软起动装置绝大部分是在电机和滚筒间串接液力偶合器。

2、皮带运输机的运行工况

原皮带机是双主动辊驱动，采用两台电机拖动，电机功率为220KW，减速机传动比为55.49，起动方式是采用直接起动，即一台电机先送电起动，间隔1秒左右，起动电流降下来后，另一台电机再送电起动。在电机与减速机之间采用液力耦合器连接，以减小机械冲击。皮带机起动起来以后始终以一个速度运行，皮带运行速度为2米/秒。

3、变频改造的必要性

原系统采用液力偶合器解决了皮带机的起动问题，但仍具有明显的缺点：(1)只能在空载时起动，起动电流大。采用液力偶合器时，电机必须先空载起动。起动电流为电机额定电流的5--7倍。很大的瞬间起动电流会在起动过程中产生冲击，起动瞬间会使电网电压下降，影响电网内其它用电设备，另外，还会引起电机内部机械应力和热应力发生变化，对机械部分造成严重磨损甚至损坏。(2)液力偶合器长时工作时，引起液体温度升高，熔化合金塞，引起漏液，增大维护工作量，污染环境。(3)采用液力偶合器时，皮带机的加载时间较短，容易引起皮带张力变化，容易引起皮带断裂和老化，因此对皮带强度要求较高，另外，起动速度快，突然起动加速，对减速机及皮带架子等机械部分的机械冲击相当大，对其造成的损坏程度也很大，相对减少其使用寿命。(4)皮带运输机系统采用两台电机驱动，存在两台电机间的功率不平衡问题，重载时更为明显，直接影响了皮带运输机的最大运量。(5)原系统不能实现调速，在皮带检修时，皮带速度快，增加了工人检修的难度。

三、皮带机变频器的技术特点

吉林八宝煤业有限责任公司强力皮带运输机皮带运输机担负着井下煤炭外运的任务，一旦皮带运输机出现故障就会使全矿停产，直接影响煤矿的产量，故对变频器的可靠性要求极高；又由于井下设备与皮带运输机共用，故要求变频器对电网有较低的的谐波干扰。故皮带机变频器具有以下技术特点，适应皮带运输机的特点和现场工况，1.基本技术与性能要求

1.1.变频装置输出谐波及对电网反馈的谐波符合IEEE519 1992及中国供电部门对电压失真最严格的要求，高于国标GB14549-93对谐波失真的要求。输入功率因数高（大于95%），电流谐波小（远小于国家标准5%），不需要功率因数补偿和谐波抑制装置就可满足现场条件。

1.2.变频装置对电网的波动有较强的适应能力，在-10％～＋10％电网电压波动时，可满载输出；可以承受-20％、+15%的电网电压波动而正常运行，完全适应煤矿恶劣的电压环境。

1.3.变频装置带故障自诊断功能，对所发生的故障类型及位置提供中文指示，能在就地显示并远方报警，便于操作人员和检修人员能及时辨别和解决所出现的问题。1.4.变频器的最大输出力矩不小于电动机额定力矩的200%，运用提升机变频器起动控制技术，可使电机能在较大的重载下启动，可适应负载的突变。

1.5.变频器能够对2台电机的同步启动、停止功能。在运行过程中能够自动地实现转差调节和功率平衡调节；

1.6.变频器采用5速度段控制，每个速度段可分别设置，简化了操作工的操作步骤。2.皮带运输机变频调速系统 2.1.变频器主回路图

皮带运输机采用一拖一方式，其主电路如图1所示。

两台变频器分别拖动两台电机，K1、K2组成变频通路，K3为工频旁路通路。

2.2.变频器控制系统

变频器采用远程控制，操作工可远程开机、停机以及监测变频器运行参数和运行状态；变频器采用波段控制，共分5个波段，可根据工况要求事先设好这5个速度段，操作工可根据实际工况来自由选择运行速度；两台变频器之间可实现联动控制（可在操作界面设置）；变频器具有自动功率平衡功能，可实现两台电机的同步运行。2.3.变频器的运行方式

双机运行：两台变频器都必须设为双机运行，并且其中一台设为主机，另一台设为从机，当两台变频器都具备起动条件后，变频器的开机操作才有效；变频器运行后，主机按给定频率运行，另一台跟随运行，两台变频器各自实时检测输出电流、电压等参数，经过内部运算获得电机的转差率、转速、功率等，这时从变频器再与主控变频器的相应运行参数进行比较，获得两机的运行偏差信号，经从机CPU运算后输出新的PWM控制信号，来调整从机的输出频率和功率，以实现变频器的同步运行和自动功率平衡。

单机运行：两台变频器都可设为单机运行，当设为单机运行后，只能起动其中一台变频器，两台变频器无关联。2.4.变频器保护功能

变频装置系统有过压、过流、欠压、短路、过载、过热、缺相等保护功能。变频器可与原皮带机综合保护装置如烟雾、打滑、跑偏、煤位、瓦斯、纵向撕裂、急停等对接，并完成各项安全保护性能，具体综合保护处理方案可由用户在人机界面上设定。一旦出现系统出现故障，变频器将发出声光报警信号。所有故障情况及故障位置，均在人机界面上显示出来，便于用户根据故障情况采取相应措施。

四、变频改造后的运行效果及分析

1.真正实现了皮带运输机系统的软起动

运用变频器对皮带运输机进行驱动，运用变频器的软起动功能，将电机的软起动和皮带机的软起动合二为一，通过电机的慢速起动，带动皮带机缓慢起动，将皮带内部贮存的能量缓慢释放，使皮带机在起动过程中形成的张力波极小，几乎对皮带不造成损害。2.实现皮带机多电机驱动时的功率平衡

应用变频器对皮带机进行驱动时，采用主从控制，实现功率平衡。

3.降低设备的维护量

变频器是一种电子器件的集成，它将机械的寿命转化为电子的寿命，寿命很长，大大降低设备维护量。同时，利用变频器的软起动功能实现皮带运输机的软起动，起动过程中对机械基本无冲击，也大大减少了皮带机起动时对皮带架子及减速机等机械部份的冲击及损坏。不但减少了事故率以及维修量，同时降低了维修费用，4.方便皮带检修

采用变频调速后，可将皮带机运行速度降到很慢，解决了以前由于皮带机运行速度过快而难于检修皮带的问题，缩短了检修时间，提高了皮带的检修效率。

5.提高运输能力

改造前，若想提高皮带运行速度很难，因为皮带速度越高，要求减速机的减速比越小，电机的功率越大，起动时对电气及机械系统的冲击越大，相对带来的损害也越大，采用变频起动后，由于起动为软起动，速度是从零开始慢慢增加，所以即便提高皮带运行速度，也不会增加电气及机械方面的起动冲击能量，不会带来不良影响，经改造后，减速机的传动比由原来的55.49改为45，电机功率由原来的220KW改为280KW，皮带运行速度由原来的2米/秒提高到2.5米/秒，皮带机的运行速度增加了25%，提升能力由原来的188吨/小时提高到230吨/小时，大大提高了皮带机的运输能力。6.节约能源

通常情况下，煤矿用电机在在设计选型时都留有较大的裕量，工作时绝大部分不能满载运行，电机工作于满电压、满速度而负载经常很小，也有部分时间空载运行。由电机设计和运行特性知道，电机只有在接近满载时才是效率最高、功率因数最佳，轻载时降低，造成不必要的电能损失。这是因为当轻载时，定子电流有功分量很小，主要是励磁的无功分量，因此功率因数很低。采用变频器驱动后，在整个过程中功率因数达0.9以上，大大节省了无功功率。

采用变频器驱动之后，电机与减速器之间是直接硬联接，中间减少了液力偶合器这个环节。而液力偶合器本身的传递效率是不高的，并且液力偶合器主要是通过液体来传动，而液体的传动效率比直接硬联接的传动效率要低许多，因而采用变频器驱动后，系统总的传递效率可提高5%～10%。

在变频运行中，在运煤量不大的下或空载的情况下，可将皮带机的运行速度降低，也可节约一部分电量。

从整体上看，虽然皮带机的电机功率增大了，传动比减小了，皮带运行速度提高了，提升能力提高了，但用电量相对减少了，据不完全统计，改造后吨煤电量可减少0.46度，按06年120万吨产量计算，年节约电量为55.2万度，仅电费每年可节约25万元。

综上所述，采用变频器对传统的皮带输送机系统进行改造，不仅有利于提高皮带输送系统的运行效率和运行稳定性，还可带来的巨大经济效益及社会效益。因此，随着社会的发展，在皮带输送领域，变频器将最终取代液力偶合器的主导地位。

第四篇：多媒体在英语教学中的运用论文：多媒体在英语教学中的运用

多媒体在英语教学中的运用论文：多媒体在英语教学中的运

用

近年来，随着多媒体技术在英语教学中的广泛应用，使中学英语教学日臻完善，它无疑弥补了传统语言教学中的不足。多媒体技术提供了生动、鲜活的自然语言环境和多重感官刺激，使学生身临其境，全方位体验英语的社会和文化，实现趣味学习。而且发展了学生的语言交际能力，优化课堂结构，提高复习效率。从多媒体技术的功能、特点及英语教学的规律，多媒体技术的运用是一种积极的教学模式，它改变了课堂的固有模式，给英语课堂教学注入了新的活力,有利于全方位地体现英语交际语言教学的原则。基于计算机多媒体技术和因特网的迅速发展,使计算机辅助教学走进课堂成为必然，它将渗透整个英语教学过程并将成为主要的教学手段和方法。笔者在课程改革实践中，尝试使用多媒体课件，进行英语阶段性复习。实践证明,它具有独特的优越性，是其它教学手段无法比拟的。

1．多媒体技术在阶段性复习中的运用实例

1．1多媒体课件运用于词汇复习中。如身体部位、颜色、服装及描述性的形容词等，对于刚刚进入初一阶段的同学来说，记忆这么多的词汇是相当不容易的。如果要求学生死记硬背这些词汇，会使学生失去学习英语的兴趣，挫伤学生的学习积极性。

1．2多媒体课件运用于单元重、难点句型的复习。介绍人物的服装、长相、个人外貌特征、爱好等重点句型。通过多媒体技术制作一些flash动画,让学生进行描述,也可以用数码相机给班级的同学拍几张生活照,再输入到电脑中,制作成课件。

2．多媒体技术运用于阶段性复习的优越性

2．1有利于知识的梳理和总结。现代技术的教学手段具有丰富的表现力，它能够根据教学需要，将教学内容化难为易，化远为近，化虚为实。它既可以把空间和时间放大，又可以把时间和空间缩小，从而使教学内容中设计的事物、现象和过程全部再现于课堂，让学生耳闻目睹和身临其境的感觉。提高学生的感知能力在初中阶段,英语语法抽象、难以理解和掌握，尤其是各种时态、语态、从句、非谓语动词是中学阶段学生应掌握的重点和难点。教师可根据多媒体技术的特点，充分的运用于英语阶段性复习当中，使原本抽象、难以理解的语法变的直观、形象。教师可采用多媒体课件来展示一些图表、表格、数据对语法项目进行分析、对比和归纳。

2．2有利于设计各类练习并及时反馈练习的正误与评价。在复习课上，通过上半堂课对知识点、句型、语法的复习、归纳之后，很重要的一个环节是巩固练习，利用多媒体技术，可以设计各种各样的练习题型，其效果之好是其它传

统复习方法所无法比拟的。它的优点在于1.化抽象为具体，使练习带有娱乐性。如：看电脑动画填写单词或句子、做口、笔头作文等等。2.通过多媒体技术编制各种类型的练习题。如：选择题、填空题、是非判断题、改错题等。3.通过多媒体技术制作课件，及时反馈练习的正误及准确的评价。当学生做完练习之后，教师只需轻轻点击鼠标，在屏幕上就会呈现出带各种声音的标准答案。例如，学生答对了，就会听到激励或掌声等声音，学生答错了就会出现分析、点评，学生看后清楚明了，记忆深刻。这种练习方式，使原本枯燥的练习变得形象、生动、直观，从而使学生复习起来轻松有趣、信心倍增，个个跃跃欲试。

2．3有利于优化课堂结构，扩大课堂容量。优质、高效的课堂教学意味着“高密度”和“快节奏”。“高密度”是指学生外语实践的量大而宽，“快节奏”指教学节奏快，练习转换环节交替紧凑。（徐昌和，2006）采用多媒体教学手段不仅有利于增大课堂容量、加大教学信息量的输入而且有利于拓展学生的知识面、调动学生的参与课堂实践的积极性，营造出一种轻松、愉快、浓厚的学习外语的良好氛围。多媒体教学手段的应用打破了传统的复习课中教师习惯采用的“一张嘴、一支粉笔、一快黑板”的教学模式。通过多媒体界面所展现的教学有关内容，教师只需把要讲的内容，通过轻轻点击鼠标，将教学内容展现于屏幕上，节约了大量的板书时间，从而加大了复习课的容量，丰富了教学内容，把腾出的时间更多地用于对学生的指导即：巩固练习的监督与辅导，同时可以开展密集的语言实践活动。这样可以把教师从烦琐的、慢节奏的教学中解放出来，也补充了教学的相关资料，达到了事半功倍的效果。

总之,巧妙地、适度地运用多媒体课件,进行英语阶段性复习,是课程改革以来,较为先进的教学模式。它以其视听结合、手眼并用、反馈、个别辅导、游戏激趣等独特的优势,成为激发学生兴趣的有力手段。但是,在运用多媒体进行教学时,还应以教师为主导,学生为主体,讲练结合.避免使多媒体课件成为简单的课件展览和文字的堆积。使多媒体技术和课堂英语教学有机的结合起来,发挥其独特的功能和作用。

收稿日期：2011-05-10

第五篇：继电保护在电力系统中的重要性

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随着电力系统的高速发展，电网规模日益壮大，电力系统网络结构更显复杂，提高电力系统的安全运行水平尤为重要。继电保护是确保电力系统安全可靠运行的重要装置，保护装置动作的正确性将直接影响整个系统的安全稳定运行，稍有不慎就会导致事故的发生，只有 对继电保护装置进行定期检验和维护，按时检巡其运行状况，及时发现故障并做好处理，才能保证系统无故障设备正常运行，提高供电可靠性。继电保护装置是关系到电网安全稳定运行的重要设备,是电力系统不可缺少的重要组成部分,是电网安全稳定运行的第三道防线。

一、什么是继电保护

研究电力系统故障和危及安全运行的异常工况，以探讨其对策的反事故自动化措施。因在其发展过程中曾主要用有触点的继 电器来保护电力系统及其元件(发电机、变压器、输电线路等)，使之免遭损害，所以也称继电保护。基本任务是：当电力系统发生故障或异常工况时，在可能实现的最短时间和最小区域内，自动将故障设备从系统中切除，或发出信号由值班人员消除异常工 况根源，以减轻或避免设备的损坏和对相邻地区供电的影响。

二、基本原理

继电保护装置必须具有正确区分被保护元件是处于正常运行状态还是发生了故障，是保护区内故障还是区外故障的功能。保护装置要实现这一功能，需要根据电力系统发生故障前后电气物理量变化的特征为基础来构成。

电力系统发生故障后，工频电气量变化的主要特征是：

(1)电流增大。短路时故障点与电源之间的电气设备和输电线路上的电流将由负荷电流增大至大大超过负荷电流。

(2)电压降低。当发生相间短路和接地短路故障时，系统各点的相间电压或相电压值下降，且越靠近短路点，电压越低。

(3)电流与电压之间的相位角改变。正常运行时电流与电压 间的相位角是负荷的功率因数角，一般约为 20°，三相短路时，电流与电压之间的相位角是由线路的阻抗角决定的，一般为 60°～85°，而在保护反方向三相短路时，电流与电压之间的相 位角则是 180°+(60°～85°)。

(4)测量阻抗发生变化。测量阻抗即测量点(保护安装处)电 压与电流之比值。正常运行时，测量阻抗为负荷阻抗;金属性短 路时，测量阻抗转变为线路阻抗，故障后测量阻抗显著减小，而阻抗角增大。

不对称短路时，出现相序分量，如两相及单相接地短路时，出现负序电流和负序电压分量;单相接地时，出现负序和零序电流和电压分量。这些分量在正常运行时是不出现的。

利用短路故障时电气量的变化，便可构成各种原理的继电保护。

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此外，除了上述反应工频电气量的保护外，还有反应非工频电气量的保护。

三、继电保护重要性的体现

1、对继电保护的基本要求、继电保护装置必须具备以下 5 项基 本性能:(1)、安全性.在不该动作时,不发生误动作.(2)、可靠性.在该动作时,不发生拒动作.(3)、快速性.能以最短时限将故障或异常消除.(4)、选择性.在可能的最小区间切除故障,保证最大限度地向 无故障部分继续供电.(5)、灵敏性.反映故障的能力,通常以灵敏系数表示.选择继电 保护方案时,除设置需满足以上 5 项基本性能外,还应注意其经济性.即不仅考虑保护装置的投资和运行维护费,还必须考虑因装置不完善 而发生拒动或误动对国民经济和社会生活造成的损失.2、随着电力系统容量日益增大,范围越来越广,仅设置系统各元 件的继电保护装置,远不能防止发生全电力系统长期大面积停电的严 重事故.为此必须从电力系统全局出发,研究故障元件被相应继电保 护装置的动作切除后,系统将呈现何种工况,系统失去稳定时将出现 何种特征,如何尽快恢复其正常运行等.系统保护的任务就是当大电 力系统正常运行被破坏时,尽可能将其影响范围限制到最小,负荷停 电时间减到最短.此外,机、炉、电任一部分的故障均影响电能的安全 生产,特别是大机组和大电力系统的相互影响和协调正成为电能安全 生产的重大课题.因此,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.3、电力规程规定：任何电力设备(线路、母线、变压器等)都不 允许在无继电保护的状态下运行。所有运行设备都必须有两套交、直 流输入和输出回路相互独立，并分别控制不同断路器的继电保护装置 进行保护。当任一套继电保护装置或任一组断路器拒绝动作时，能有 另一套继电保护装置操作另一组断路器切除故障。在所有情况下，要 求这两套继电保护装置和断路器所取的直流电源都有不同的熔断器 供电。可见，虽然继电保护不是电力系统的一次设备，但在保证一次 设备安全运行方面担负着不可或缺的重要角色。

4、继电保护及自动装置是电力系统的重要组成部分。对保证电力 系统的安全经济运行,防止事故发生和扩大起到关键性的决定作用。由于电力系统的特殊性,电气故障的发生是不可避免的。一旦发生局 部电网和设备事故,而得不到有效控制,就会造成对电网稳定的破坏 和大面积停电事故。现代化大电网对继电保护的依赖性更强,对其动 作正确率的要求更高

5、提高继电保护可靠性的措施应注意以下几点:

(1)、保护装置在制造过程中要把好质量关,提高装置整体质量水平,选用故障率低、寿命长的元器件,不让不合格的劣质元件混进其 中。同时在设备选型时要尽可能的选择质量好,售后服务好的厂家。

(2)、晶体管保护装置设计中应考虑安装在与高压室隔离的房内, 免遭高压大电流、断路故障以及切合闸操作电弧的影响。同时要防止

环境对晶体管造成的污染,有条件的情况下要装设空调。电磁型、机 电型继电器外壳与底座

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间要加胶垫密封,防止灰尘和有害气体侵入。

(3)、继电保护专业技术人员在整定计算中要增强责任心。计算 时要从整个网络通盘考虑,认真分析,使各级保护整定值准确,上下级 保护整定值匹配合理。

(4)、加强对保护装置的运行维护与故障处理能力并进行定期检 验,制定出反事故措施,提高保护装置的可靠性。

(5)、从保证电力系统动态稳定性方面考虑,要求继电保护系统具 备快速切除故障的能力。为此重要的输电线路或设备的主保护采用多 重化设施,需要有两套主保护并列运行。

(6)、为了使保护装置在发生故障时有选择性动作,避免无选择性 动作,在保护装置设计、整定计算方面应考虑周全、元器件配合合理、才能提高保护装置动作的可靠性。

6、鉴于继电保护的重要性,对其定期进行预防性试验是完全必要 的,决不能只是在出现不正确动作后再去分析和修复。继电保护定期 检修的根本目的应是 “确保整个继电保护系统处在完好状态,能够 保证动作的安全性和可靠性”。因此,原则上定检项目应与新安装项 目有明显区别,只进行少量针对性试验即可。应将注意力集中在对保 护动作的安全性和可靠性有重大影响的项目上,避免为检修而检修, 以获取保护定期检验投资效益的最大回报。

继电保护发展至今,经历了四个发展阶段: 传统的继电器式继电 保护;半导体晶体管式继电保护;集成电路继电保护;微机保护。

通过继电保护的发展过程可以看出，继电保护随着时代的变迁、科技的进步一同在发展。随着电力系统的高速发展和计算机技术、通信技术的进步，继电 保护技术面临着进一步发展的趋势。国内外继电保护技术发展的趋势 是计算机化，网络化，保护、控制、测量、数据通信一体化和人工智 能化，这对继电保护工作者提出了艰巨的任务，也开辟了活动的广阔 天地。

总之，继电保护必将随着各种技术的进步和发展呈现更新的特 征，也将获得更广泛的应用。