继电保护四原则

整定计算的基本要求 继电保护有四个基本要求，即可靠性、选择性、灵敏性、速动性，要全面考虑。在某些情 况下，“四性”的要求有矛盾不能兼顾时，应有所侧重；片面强调某一项要求，都会导致 保护复杂化、影响经济指标及不利于运行维护等弊病。整定计算尤其需要处理好四性的协 调关系。（一）可靠性要求保护装置处于良好状态，随时准备动作。保护装置的误动作是造成正常情况下停电、 事故情况下扩大事故的直接根源，因此必须避免，用简单的话来说，就是“该动的就动， 不该动的不动”，即不误动、不拒动。保护的可靠性主要由高质量的保护装置、合理的设计、可靠的安装调试、精心的运行维护 来保证。整定计算中，主要通过制定简单、合理的保护方案来保证。另外在运行方式变化时应注意 对定值进行调整以确保保护系统可靠动作。（二）选择性选择性是指当电力系统发生故障时，继电保护装置应该有选择性地切除故障部分，让非故 障部分继续运行，使停电范围尽量缩小。首先由故障线路或元件本身的保护切除故障，当 上述保护或开关拒动时，才允许相邻保护动作。继电保护选择性的满足，主要由整定计算 来考虑，通过正确整定保护装置的动作值和动作时间来实现，即通常说的灵敏度和动作时间配合，其原则是从故障点向电源方面的各级保护，其灵敏度逐级降低，其动作时限逐级增长。时限配合：上一级保护时限比下一级保护时限要大，所大的时限差，即为时限级差。此时 限级差视不同的配合情况选取不同的数值。一般情况下，高精度时间元件的保护之间相互 配合的级差采用；与差动及瓦斯保护、纵联保护、横差保护等之间配合的级差采用，定时 限与反时限保护配合的级差采用。保护范围配合：也叫灵敏度有配合。保护装置对被保护对象的故障反应有一定的范围，上 一级保护的保护范围应比下一级相应段保护范围为短，即在下一级保护范围末端故障时， 下一级保护动作，上一级保护不动作这叫做范围有配合。选择性是继电保护中的一个很重要的问题，一般不允许无选择性产生。如不能做到应该按 照相关规程进行处理，并尽量减小不配合导致失去选择性带来的危害。为了满足选择性，企业供配电系统的继电保护需要一定时限，允许切除故障的时间一 般为2055s。速动性和选择性往往是矛盾的，一般应首先满足选择性。但应在满足选 择性的情况下，尽量缩短切除故障的时间。切除故障所需要的时间等于继电保护装置整定的延时时间及其动作时间与断路器跳闸至灭弧时间的总和，为此，应尽量采用快速继电保护和快速断路器。但在允许有一定延时来切除故障的场合，不一定要选用快速动作的断路器和继电保护装置，以便降低设备投资费 用。保护装置在无法兼顾选择性和速动性的情况下，为了快速切除故障以保护某些关 键设备，或为尽快恢复系统的正常运行，有时也只好牺牲选择性来保证速动性。（三）灵敏性在保护装置的保护范围内发生故障，保护反映的灵敏程度叫灵敏性，习惯上常叫灵敏度。 灵敏性用灵敏系数来衡量。灵敏系数指在被保护对象的某一指定点（通常指被保护对象的 末端）发生金属性短路，故障量与整定值之比（反映故障参量上升的，如过电流保护）或整 定值与故障量之比（反映故障参量下降的，如低电压保护）。主保护的灵敏系数仅考虑对被保护设备（本级），后备保护的灵敏系数则主要考虑的是对 相邻设备（下一级）。灵敏性灵敏性是指在所规定的保护范围内发生所有可能发生的故障或不正常工 作状态时，保护装置的迅速反应能力。希望的保护范围是指在该保护范围内故 障时，不论故障点的位置以及故障的类型如何，保护装置都能敏锐且正确地使 继电保护装置的启动元件启动。反应能力是用继电保护装置的灵敏系数（灵敏度） 来衡量。如果保护装置对保护区内极轻微的故障都能及时迅速地反应和动作， 就说明保护装置的灵敏度高。继电保护装置的灵敏度一般是用被保护电气设备 故障时，通过保护装置的故障参数，例如短路电流与保护装置整定的动作参数 例如动作电流的比值大小来判断的，这个比值叫灵敏系数，亦称灵敏度，其大 小代表灵敏度高低。对于反映故障时参数量增加而动作的保护装置，其灵敏度的为 灵敏度二保护区末端金属性短路时的最小计算值/ f呆护装置动作参数的整定 值。对于反映故障参数量降低而动作的保护装置，其灵敏度的涵义 为：灵敏度=保护装置动作参数的整定偷保护区末端金属性短路时的最大计算 值。对不同作用的保护装置和被保护设备，所要求的灵敏度是不同 的。要求保护装置不但在最大运行方式下三相金属性短路时能可靠地动作，而 且在最小运行方式和经过较大的过渡电阻两相短路时（最不利于启动的情况）也 能可靠地动作。最大运行方式是指被保护线路末端短路时，系统等值阻抗最 小，而通过保护装置的短路电流为最大的运行方式。最小运行方式是指电力系统处于短路阻抗为最大，短路电流为 最小的状态的一种运行方式。即指被保护线路末端短路时，系统等值阻抗最 大，而通过保护装置的短路电流为最小的运行方式。校验保护装置的灵敏度， 应根据对保护装置动作最不利的条件进行计算，即把灵敏度校验点选在保护区 末端，只校验在最小运行方式下该点发生两相短路时，保护装置的灵敏度是否 满足要求。校验灵敏度，应根据不利正常（含正常检修）运行方式和不利故障类型（一般仅考虑金属 性短路和接地故障）计算，要求灵敏系数不能低于规定值，对各种保护灵敏系数的规定， 详见继电保护和安全自动装置技术规程（GB/T 14285-2006）。校验灵敏度应注意的几个问题：（1）计算短路电流较小的短路类型。例如，零序电流要以单相接地或两相接地进行比较相电流稳定值以三相短路与两相短路相比较。(2) 选择可能出现的最小运行方式，重点在于被检验保护反映灵敏度最小的那种方式。 例如，多电源变为单侧小电源的情况。(3) 经Y/接线变压器的不对称短路相电流电压的分布发生改变，对不同接线、不同相 别(A、B两相或B、C两相或C、A两相)、不同相数的保护装置反映灵敏度则不同。例如：YN,dll接线变压器d侧AB相短路时，电流电压的分布为： Y侧各相电流的分布规律是两故障相中的滞后相电流最大，数值上为侧故障相电流的 2/倍，其它两相电流大小相等、方向相同，数值上为侧故障相电流的1/倍。 Y侧各相电压的情况是两故障相中的滞后相电压总为零(当忽略变压器内部压降时)， 或者很小。另两相电压总是相等。(4) 负荷电流对保护的灵敏度有影响，对于短路点较远的短路，因为分支负荷端电压较 高，还吸取一定的负荷电流，因而减小了短路支路的电流。某些容量较大的同步电动机， 短路开始瞬间(对速动保护)可向短路点送出短路电流，因而又增大了短路支路的电流。(5) 两侧电源及环状网路中的相继动作能使灵敏度改变。(6) 在一套保护中有几个元件时，其各元件灵敏度要求是不同的，其中灵敏度最低的代 表该套保护的灵敏度。(7) 考虑保护动作过程中灵敏度的变化，例如失灵启动元件，应分别校验母联开关跳开 前后的灵敏度。(四) 速动性短路故障引起电流的增大、电压的降低，保护装置快速地断开故障，有利于减轻设备的损 坏程度，为负荷创造尽快恢复的条件，提高发电机并列运行的稳定性。为了提高速动性，一是配置快速保护；二是可通过合理的缩小动作时间级差来提高快速 性；三是正确地采用先无选择性和后用重合闸补救相结合的措施，或备用电源自投的方 式。例如:线路变压器组、分段保护等。(五) 合理解决“四性”的矛盾继电保护的四性在整定计算中非常重要，在制定保护系统方案中常常很难同时满足四个基 本要求，整定计算工作很重要的一部分就是对四性进行统一协调。（1）可靠性与选择性、灵敏性、速冻性存在矛盾。例如保护装置的环节越少、回路越简单 可靠性越高，但简单的保护很难满足选择性、快速性、灵敏性的要求。（2）选择性与灵敏性存在矛盾。例如，对于电流保护，提高整定值可以保证选择性，降低 整定值才能保证灵敏性，尤其是大、小方式相差较大时，很难同时满足二者的要求。（3）选择性与速动性存在矛盾。时间越长越容易保证选择性，但无法满足速动性的要求。对于四性的矛盾，要具体分析电网的实际情况进行合理的取舍，具体原则如下：a. 地区电网服从主系统电网；b. 下一级电网服从上一级电网；c. 局部问题自行消化；d. 尽可能照顾地区电网和下一级电网的需要；e. 保证重要用户供电。对动作于跳闸的继电保护，在技术上一般应满足四个基本 要求：选择性、速动性、灵敏性、可靠性。即保护四性。（一）选择性：选择性是指电力系统发生故障时，保护装置仅将故障元件切除，而使非故障 元件仍能正常运行，以尽量缩小停电范围。例：当dl短路时，保护1、2动一跳1DL、2DL，有选择性当d2短路时，保护5、6动一跳5DL、6DL，有选择性当d3短路时，保护7、8动一跳7DL、8DL，有选择性若保护7拒动或7DL拒动，保护5动一跳5DL （有选择性）若保护7和7DL正确动作于跳闸，保护5动一跳5DL，则越级跳闸（非选择 性）小结：选择性就是故障点在区内就动作，区外不动作。当主保护未动作时，由 近后备或远后备切除故障，使停电面积最小。因远后备保护比较完善（对保护装置DL、二次回路和直流电源等故障所引起的拒绝动作均起后备作用）且实现 简单、经济，应优先采用。（二）速动性：快速切除故障。O1提高系统稳定性；02减少用户在低电压下的动作时间； 03减少故障元件的损坏程度，避免故障进一步扩大。一般的快速保护动作时间为，最快的可达。一般的断路器的动作时间为，最快的可达。（三）灵敏性：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。通常，灵敏性用灵敏系数来衡量，并表示为Klm。其中故障参数的最小、最大计算值是根据实际可能的最不利运行方式、故障类 型和短路点来计算的。在继电保护和安全自动装置技术规程（DL400 91 ）中，对各类保护的灵敏 系数Klm的要求都作了具体规定。（四）可靠性：指发生了属于它改动作的故障，它能可靠动作，即不发生拒绝动作（拒动）； 而在不改动作时，他能可靠不动，即不发生错误动作（简称误动）。影响可靠性有内在的和外在的因素：内在的：装置本身的质量，包括元件好坏、结构设计的合理性、制造工艺水 平、内外接线简明，触点多少等；外在的：运行维护水平、调试是否正确、正确安装上述四个基本要求是分析研究继电保护性能的基础，也是贯穿全课程的一个基 本线索。在它们之间既有矛盾的一面，又有在一定条件下统一的一面。