浅析继电保护在供配电系统中的应用

浅析继电保护在供配电系统中的应用
摘要：继电保护是对电力系统中发生的故障或异常情况进行检测，从而发出报
警信号，或直接将故障部分隔离、切除的一种重要措施。

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。

关键词：继电保护；供配电系统；电力系统
一、继电保护在供配电系统中的基本任务
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。

最常见的故障是各种形式的短路；不正常运行状态主要有过负荷、
设备温度升高等。

故障或不正常运行状态若不及时处理或处理不当，就可能引发事故。

为保
证供配电系统安全可靠的运行，系统中各主要电气设备和线路必须装设保护装置，其基本任
务是：
1.监视电力系统的正常运行，当被保护的电力系统元件发生故障时，能自动、迅速、有
选择性地将故障元器件从供配电系统中切除，将故障元器件的损坏程度减至最轻，并保证最
大限度迅速恢复无故障部分的正常运行。

当系统和设备发生的故障足以损坏设备或危及电网
安全时，继电保护装置能最大限度地减少对电力系统元件本身的损坏，降低对电力系统安全
供电的影响。

2.反应电气设备的不正常工作情况，并根据不正常工作情况和设备运行维护条件的不同
发出信号根据运行维护的具体条件和设备的承受能力，发出报警信号，提示值班员迅速采取
措施，使之尽快恢复正常。

反应不正常工作情况的继电保护装置允许带--定的延时动作。

3.能与供配电系统的自动装置如自动重合闸装置（ARD）、备用电源自动投人装置（APD）等配合，以进一步提高系统运行的可靠性。

4.实现电力系统的自动化和远程操作，以及工业生产的自动控制。

如：自动重合闸、备
用电源自动投入、遥控、遥测等。

二、继电保护的工作原理
继电保护主要是利用电力系统中元件发生短路或异常情况时的电气量的变化构成继电保
护动作的原理。

在供配电系统中，发生短路故障之后，总是伴随有电流的增大、电压的降低、线路始端测量阻抗的减小以及电流电压之间相位角等参数的变化。

因此，利用这些基本参数
的变化，可以构成不同原理的继电保护，如反应电流增大而动作的电流保护，反应电压降低
而动作的欠电压保护等。

大多数情况下，不管反应哪种物理量，继电保护装置都包括测量部
分（和定值调整部分）、逻辑部分、执行部分。

1.测量部分。

测量从被保护对象输人的有关电气量，如电流、电压等，并与给定的整定
值进行比较，输出比较结果。

2.逻辑部分。

根据测量部分输出的检测量和输出的逻辑关系，进行逻辑判断，确定是否
应该使断路器跳闸或发出信号，并将有关命令传给执行部分。

3.执行部分。

根据逻辑部分传送的信号，最后完成保护装置所担负的任务，如跳闸、发
出信号等操作。

三、供配电系统对继电保护装置的基本要求
可靠性。

指保护该动作时动作，不该动作时不动作，就是既不能误动也不能拒动，确保
切除的是故障设备或线路。

可靠性保护装置在该动作时就应该动作（不拒动），不该动作时
不应误动作。

保护装置的可靠程度与保护装置的接线方式、元器件的质量以及安装、整定和
运行维护等多种因素有关。

灵敏性。

灵敏性指保护装置对其保护范围内故障或不正常运行状态的反应能力。

继电保
护装置对其保护区内的所有故障都应该正确反应。

在设备或线路的被保护范围内发生金属性
短路时，保护装置应具有必要的灵敏系数。

保证有故障就切除。

指在规定的保护范围内，对
故障情况的反应能力。

满足灵敏性要求的保护装置应在区内故障时，不论短路点的位置与短
路的类型如何，都能灵敏地正确地反应出来。

选择性。

选择性当供配电系统发生故障时，离故障点最近的继电保护装置动作，切除故章，而系统的其他非故障部分仍能正常运行。

满足这一要求的动作，称为“选择性动作”。

首
先由故障设备或线路本身的保护切除故障，当故障设备或线路本身的保护或断路器拒动时，
才允许由相邻设备、线路的保护或断路器失灵保护切除故障。

避免大面积停电。

速动性。

指保护装置应能尽快地切除短路故障。

其目的是提高系统稳定性，减轻故障设
备和线路的损坏程度，缩小故障波及范围提高电力系统运行的稳定性，当供配电系统发生故
障时，继电保护装置应迅速动作，切除故障。

四、几种常用的保护继电器
1.供电系统的继电保护装置由各种继电器构成，其种类非常繁多，通常情况下，有以下
几中分类方式：按继电器的结构原理分、按继电器反应的物理最分、按继电器反应的物理量
变化分，还可以继电器在保护装置中的功能分：起动继电器、时间继电器、信号继电器、中
间继电器等。

2.电流继电器
电流继电器在继电保护装置中为起动器件，属于测量继电器，通常也做成过量继电器，
即过电流继电器。

常用的机电式电流继电器有电磁式和感应式两种。

电磁式电流继电器工作原理：对于电磁式电流继电器而言，其内部通常会有一组常开触点，当线圈通电，铁芯产生磁通时，内部产生电磁吸力，-旦电磁吸力大于弹簧作用力，则常
开触头闭合，从而使继电器得电。

感应式电流继电器结构较为复杂、精度不高，但它的触点容量大，且同时兼有电磁式电
流继电器、时间继电器、信号继电器和中间继电器的功能。

所以，在供配电系统中广泛采用
感应式电流维电器来作过电流保护和电流速断保护，可大大简化继电保护装置。

3.电压继电器
供配电系统中常用的电磁式电压继电器的结构和原理，其结构和工作原理与电动式电流
继电器类似，只是电压继电器的线圈为电压线圈，匝数多，导线细，且多作成欠电压继电器，与电压互感器的二次绕组并联。

电磁式电压继电器由过电压和欠电压两种。

4.电磁式时间继电器、信号继电器和中间继电器
电磁式时间继电器在继电保护装置中，用来使保护装置获得所需要的延时（时限）。

其主要由电磁元件、钟表机构和触点构成。

当线圈接上工作电压时，其钟表机构被释放，经过整定的时间，使主触点闭合。

电磁式信号继电器在继电保护装置中用来发出指示信号，因此又称指示继电器，有电流型和电压型两种。

其主要由电磁元件、信号牌和触点构成。

电磁式中间继电器在继电保护装置中用作辅助继电器，以弥补主继电器触点数量或触点容量的不足。

其主要由电磁元件和触点构成。

参考文献：
[1]徐滤非主编《供配电系统》机械工业出版社。