继电保护和安全自动化装置

继电保护和安全自动化装置
电力系统三道防线来确保电力系统在遇到各种事故时的安全稳定运行：
第一道防线：快速可靠的继电保护，有效的预防性控制措施，确保电网在发生常见的单一故
障时保持电网稳定运行和电网的正常供电；
第二道防线：采用安全稳定控制装置、切机切负荷等紧急控制措施，确保电网在发生概率较
低的严重故障时能继续保持稳定运行；
第三道防线：设置失步解列、频率电压紧急控制装置，当电网遇到概率很低的多重严重事故
而稳定破坏时，依靠这些装置防止事故扩大，防止大面积停电。

三道防线的概念很清晰、明确，易于操作实施。

近年来我国电网没有出现全网性事故和大范
围停电，应该说得益于三道防线的建设。

安全自动装置：防止电力系统失去稳定性、防止事故扩大、防止电网崩溃、恢复电力系统正
常运行的各种自动装置总称。

如自动重合闸、备用电源自动投入装置、安全稳定控制装置、
过频切机装置、水电厂低频自启动装置、失步解列装置、低频减负荷装置、低压减负荷装置；
短路产生的危害：
①短路电弧瞬间释放的热量和短路电流巨大的电动力都会使电器设备遭到严重破坏或缩短使
用寿命。

②使系统中部分地区的电压降低，影响设备正常运行，给用户造成经济损失。

③严重的短路会破坏系统运行的稳定性，甚至引起系统振荡，造成大面积停电或使系统瓦解。

④巨大的短路电流将在周围空间产生很强的电磁场，尤其是不对称短路所产生的不平衡交变
磁场，会对周围的通信网络、电子设备、信号系统、晶闸管触发系统及控制系统产生电磁干
扰。

电力系统发生短路故障后的电气量变化的主要特征有:
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
大大超过负荷电流的短路电流。

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，甚至降为0。

③电压与电流之间的阻抗角改变。

正常运行时电压与电流间的相位角是负荷的功率因数角，
一般约为20°，正方向短路时，电压与电流之间的相位角是由线路阻抗角决定的，一般为
60°～85°，而在反方向短路时，电压与电流之间的相位角则是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，其值较大；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。

⑤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，且差别越明显，保护性能越
好；
电力系统的故障分为：横向故障（短路）、纵向故障（断线）
电力系统的短路分：不对称短路（单相接地、两相短路、两相接地）、对称短路（三相短路）
短路电流可达额定电流的10 倍以上；
电力系统发生短路时，故障点处电压降为0，电源点处电压不变；故障点越靠近电源点，短
路电流越大。

单相接地短路故障特征：①一相电流增大，一相电压降低，系统里有正序、负序、零序分量，
出现零序电流、零序电压；②电流增大、电压降低为同一相别；③零序电流相位与故障相同
向，零序电压与故障相电压反向；④故障相电压超前故障相电流约80°左右（短路阻抗角），
零序电流超前零序电压约110°左右；
两相短路故障特征：①两相电流增大，两相电压降低；系统里只有正序、负序分量，没有零
序电流、零序电压；②电流增大、电压降低为相同两个相别；③两个故障相电流基本反向；
④故障相间电压超前故障相间电流约80°左右；
两相接地短路故障特征：①两相电流增大，两相电压降低；系统里有正序、负序、零序分量，
出现零序电流、零序电压；②电流增大、电压降低为相同两个相别；③零序电流向量位于故
障两相电流间；④故障相间电压超前故障相间电流约80°左右；零序电流超前零序电压约110°
左右；（第④条融合了单相接地和两相短路故障的特点）
三相短路故障特征：①三相电流增大，三相电压降低；②系统里全是正序分量，没有零序电
流、零序电压；③故障相电压超前故障相电流约80°左右；
继电保护被称为电力系统安全稳定运行的“哨兵”，是反事故自动化措施；
电力系统继电保护的基本任务是：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跳开离故障点最近的相关断路器将故障设备从系统中切除，或者给出信
号由运行值班人员消除异常工况的根源，以减轻或避免设备的损坏和对相邻地区供电的影响，
防止故障进一步扩大，保证系统其余部分迅速恢复正常运行。

继电保护在电网中的作用要求我们在分析问题和解决问题时，沿着电网运行方式、被保护一
次设备、保护配置、二次回路这条技术路线来考虑问题
继电保护事故预防原则：安全第一、预防为主。

继电保护工作要立足于全过程管理理念，在
选型配置、设计、施工、验收、运行、技改、反措各环节，认真执行继电保护技术规程、标
准化设计规范、标准化作业指导书、验收规范、检验规程、运行管理规程、现场工作保安规
定、反事故措施等，安全、技术、管理措施。