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电力系统继电爱护配置原则

一、概述

电力系统是指由发电、送电、变电、配电和用电等各个环节（一

次设备）所构成的有机整体，也包括相应的通信、继电爱护（含平安

自动装置）、调度自动化等设施（二次设备）。

电力系统平安运行是指运行中全部电力设备必需在不超过它们

所允许的电流、电压、频率与时间限额内运行(强调充裕性)。担心全

的后果可能导致电力设备的损坏，大面积停电。

2003年8月14日下午，美国纽约、底特律和克利夫兰以与加拿

大多伦多、渥太华等城市均发生停电事故。事故缘由俄亥俄州阿克

伦城的第一能源公司的两根高压电线其中一根因树枝生长碰至线路

后跳闸，另外一条线路因平安自动装置误动，导致其次条线路跳闸，

最终导致各个子电网潮流不能平衡，最终系统解列。

可见，要保证电力的平安稳定运行，必需配置平安牢靠的继电爱

护装置和平安自动装置。继电爱护顾名思义在系统发生故障时与时隔

离故障点爱护一次设备，同时能够让电力系统接着平安稳定运行。

二、基本要求

继电爱护配置方式要满意电力网结构和厂站的主接线的要求，并

考虑电力网和厂站的运行方式的敏捷性。所配置的继电爱护装置应能

满意牢靠性、选择性、灵敏性和速动性的要求。

1）要依据爱护对象的故障特征来配置。

继电爱护装置是通过提取爱护对象表征其运行状况的故障量，来

推断爱护对象是否存在故障或异样工况并实行相应的措施的自动装

置。用于继电爱护状态判别的故障量，随被爱护对象而异，也随电力

系统四周条件而异。运用最普遍的工频电气量，而最基本的是通过电

力元件的电流和所在母线的电压以与由这些量演绎出来的其它量，如

功率、序相量、阻抗、频率等，从而构成电流爱护、电压爱护、方向

爱护、阻抗爱护、差动爱护等。

2）依据爱护对象的电压等级和重要性。

不同电压等级的电网的爱护配置要求不同。在高压电网中由于

系统稳定对故障切除时间要求比较高，往往强调主爱护，淡化后备爱

护。220kV与以上设备要配置双重化的两套主爱护。所谓主爱护即设

备发生故障时可以无延时跳闸，此外还要考虑断路器失灵爱护。对电

压等级低的系统则可以采纳远后备的方式，在故障设备本身的爱护装

置无法正确动作时相邻设备的爱护装置延时跳闸。

3）在满意平安牢靠性的前提下要尽量简化二次回路。

继电爱护系统是继电爱护装置和二次回路构成的有机整体，缺一

不行。二次回路虽然不是主体，但它在保证电力生产的平安，保证继

电爱护装置正确工作发挥重要的作用。但困难的二次回路可能导致爱

护装置不能正确感受系统的实际工作状态而不正确动作。因此在选择

爱护装置是，在可能条件下尽量简化接线。

4）要留意相邻设备爱护装置的死区问题

电力系统各个元件都配置各自的爱护装置不能留下死区。在设计

时要合理安排的电流互感器绕组，两个设备的爱护范围要有交叉。同

时对断路器和电流互感器之间的发生的故障要考虑死区爱护。

三、线路爱护

输电线路在整个电网中分布最广，自然环境也比较恶劣，因此输

电线路是电力系统中故障概率最高的元件。输电线路故障往往由雷击、

雷雨、鸟害等自然因素引起。线路的故障类型主要是单相接地故障、

两相接地故障，相间故障，三相故障。

不同电压等级的输电线路爱护配置不同。35kV与以下电压等级

系统往往是不接地系统，线路爱护要求配置阶段式过流爱护。由于过

流爱护受系统运行方式比较大，为了保证爱护的选择性，对一些短线

路的爱护也须要配置阶段式距离爱护。110kV线路爱护要求配置阶段

式相过流爱护和零序爱护或阶段式相间和接地距离爱护辅以一段反

映电阻接地的零序爱护。110kV与以下线路的爱护采纳远后备的方式，

当线路发生故障时，若本线路的瞬时段爱护不能动作则由相邻线路的

延时段来切除。依据系统稳定要求，有些110kV双侧电源线路也配置

一套纵联爱护（全线速动爱护）。为了保证功能的独立性，110kV线

路爱护装置和测控装置是完全独立的。220kV与以上线路爱护采纳近

后备的方式，配置两套不同原理的纵联爱护和完整的后备爱护。全线

速动爱护主要指高频距离爱护、高频零序爱护、高频突变量方向爱护

和光纤差动爱护。后备爱护包括三段相间和接地距离、四段零序方向

过流爱护。此外220kV线路爱护还要配置三相不一样爱护。

输电线路的故障大多数是瞬时性的，因此装设自动重合闸可以大

大提高供电牢靠性。

选用重合闸的方