電氣設(shè)備中繼電器保護(hù)的原理與構(gòu)成探索

□楊 光

電氣設(shè)備的安全運(yùn)行對(duì)于企業(yè)的生產(chǎn)產(chǎn)生著重要的影響，在電氣設(shè)備中，繼電保護(hù)與自動(dòng)裝置是確保電氣設(shè)備安全運(yùn)行的重要工具，因此，對(duì)電氣設(shè)備中繼電器保護(hù)的任務(wù)、原理、分類(lèi)與構(gòu)成作出認(rèn)知，有利于通過(guò)繼電保護(hù)裝置的合理運(yùn)用來(lái)確保電氣設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

一、電氣設(shè)備中繼電器保護(hù)的任務(wù)

在電氣設(shè)備中，繼電保護(hù)是由繼電保護(hù)技術(shù)、繼電保護(hù)原理與電氣設(shè)備故障分析共同構(gòu)成的完整體系，而在電氣設(shè)備中發(fā)揮繼電保護(hù)作用的核心則是繼電保護(hù)裝置。為了確保電氣設(shè)備的良好運(yùn)行，在電氣設(shè)備中，需要對(duì)保護(hù)區(qū)域出現(xiàn)的電氣元件故障或者不正常的運(yùn)行狀態(tài)作出快速、準(zhǔn)確的判斷，為了完成這項(xiàng)工作，在電氣設(shè)備的元件中，可以安裝能夠發(fā)出去信號(hào)以及可以進(jìn)行斷路跳閘工作的自動(dòng)裝置，這種自動(dòng)裝置就是繼電保護(hù)裝置。

從繼電保護(hù)裝置在電氣設(shè)備中所承擔(dān)的任務(wù)來(lái)看，一是當(dāng)電氣設(shè)備中的電氣元件產(chǎn)生故障時(shí)，繼電保護(hù)可以對(duì)電氣設(shè)備中的故障元件進(jìn)行迅速的切除，從而避免已經(jīng)產(chǎn)生故障的電氣元件遭到更大的破壞，并確保其他沒(méi)有產(chǎn)生故障的元件繼續(xù)正常運(yùn)行;二是當(dāng)電氣設(shè)備中的電氣元件產(chǎn)生故障并且難以正常運(yùn)行之后，電氣保護(hù)可以以運(yùn)行維護(hù)要求為依據(jù)作出跳閘動(dòng)作并發(fā)出信號(hào)，當(dāng)然這個(gè)過(guò)程可能并非立即完成的，而具有著一定的延時(shí)。由此可見(jiàn)，電氣設(shè)備中的繼電保護(hù)能夠有效縮小電氣元件產(chǎn)生的故障范圍、預(yù)防電氣設(shè)備產(chǎn)生運(yùn)行事故，并且能夠有效促進(jìn)電氣設(shè)備可靠性的提升。另外，作為電氣設(shè)備中重要的構(gòu)成部件，電氣保護(hù)也是一種有效反事故措施。

二、電氣設(shè)備中繼電器保護(hù)的原理

從電氣設(shè)備中繼電器保護(hù)的工作原理來(lái)看，繼電器保護(hù)裝置為了能夠區(qū)分出有故障的電器元件與沒(méi)有故障的電氣元件，繼電器保護(hù)裝置需要通過(guò)了解電氣元件運(yùn)行前后的電氣物理量變化來(lái)找出正常運(yùn)行和不正常運(yùn)行的區(qū)別，并有針對(duì)性地開(kāi)展不同原理的電氣元件保護(hù)。在電氣設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中，當(dāng)電氣元件產(chǎn)生故障時(shí)，電器元件運(yùn)行中的許多參數(shù)都會(huì)產(chǎn)生變化，也就是說(shuō)，這些變化是一定存在的，只是具有著明顯與不明顯的區(qū)別。其中，十分明顯的變化就可以讓繼電保護(hù)裝置當(dāng)做進(jìn)行保護(hù)動(dòng)作的依據(jù)，并完成保護(hù)工作。如，當(dāng)斷路電流比正常電流要高的時(shí)候，繼電器保護(hù)裝置可以進(jìn)行電流保護(hù);當(dāng)斷路線(xiàn)路始端測(cè)量抗阻降低時(shí)，繼電器保護(hù)裝置則可以進(jìn)行低電阻保護(hù);當(dāng)斷路母線(xiàn)電壓出現(xiàn)降低的時(shí)候，繼電器保護(hù)裝置則可以進(jìn)行低壓保護(hù);電流與電壓之間的相位差也可以作為繼電保護(hù)裝置采取方向保護(hù)的依據(jù)。另外，當(dāng)線(xiàn)路內(nèi)部、外部發(fā)生短路時(shí)，繼電保護(hù)裝置也可以根據(jù)電流相位差變化來(lái)進(jìn)行差動(dòng)原理保護(hù)。由此可以看出，機(jī)電保護(hù)器只要能夠找出電氣設(shè)備中的電氣元件運(yùn)行電氣量變化特征，就可以對(duì)電氣元件的故障作出判斷，并有針對(duì)性地采取保護(hù)措施。其中，電氣量變化特征越明顯，繼電保護(hù)裝置所作出的判斷也就越精準(zhǔn)，這對(duì)于繼電器保護(hù)性能的提升具有著重要意義。

三、電氣設(shè)備中繼電保護(hù)的構(gòu)成

繼電保護(hù)裝置可以按照保護(hù)作用、故障反應(yīng)類(lèi)型、保護(hù)原理與保護(hù)對(duì)象作出劃分。按照繼電保護(hù)裝置的保護(hù)作用，可以將繼電保護(hù)裝置分為主保護(hù)、輔助保護(hù)與后備保護(hù)三類(lèi);按照繼電保護(hù)裝置的技術(shù)差異可以將繼電保護(hù)裝置分為微機(jī)型保護(hù)、集成電路型保護(hù)、晶體管型保護(hù)、整流型保護(hù)和繼電型保護(hù);按照繼電保護(hù)裝置的保護(hù)原理，可以將繼電保護(hù)裝置分為零序保護(hù)、方向保護(hù)、差動(dòng)保護(hù)、電壓保護(hù)、電流保護(hù)以及距離保護(hù)等;按照繼電保護(hù)裝置保護(hù)對(duì)象的差異，可以將繼電保護(hù)裝置分為元件保護(hù)、線(xiàn)路保護(hù)等。在這些分類(lèi)中，主保護(hù)主要是為了確保電氣設(shè)備的安全要求和穩(wěn)定運(yùn)行，當(dāng)發(fā)現(xiàn)元件產(chǎn)生故障之后就進(jìn)行及時(shí)的切斷;輔助保護(hù)是為了對(duì)主保護(hù)的保護(hù)性能進(jìn)行補(bǔ)充而添加的簡(jiǎn)單保護(hù);后備保護(hù)指的是一旦斷路器或者保護(hù)拒動(dòng)時(shí)，則對(duì)故障進(jìn)行切除。后備保護(hù)又可以分為近后備保護(hù)與遠(yuǎn)后備保護(hù)兩類(lèi)。近后備保護(hù)指的是一旦主保護(hù)產(chǎn)生拒動(dòng)，則由故障元件所具有的其他保護(hù)來(lái)實(shí)施后備保護(hù)。遠(yuǎn)后備保護(hù)則是斷路器或者保護(hù)產(chǎn)生拒動(dòng)，則有相鄰元件所具有的保護(hù)來(lái)完成后備保護(hù)動(dòng)作。相對(duì)而言，遠(yuǎn)后備保護(hù)更加完善、經(jīng)濟(jì)和簡(jiǎn)單，因此，在電氣設(shè)備中，應(yīng)當(dāng)優(yōu)先選取遠(yuǎn)后備保護(hù)。如果遠(yuǎn)后備保護(hù)難以滿(mǎn)足電氣設(shè)備中的繼電器保護(hù)要求，則選用近后備保護(hù)方式。

二十世紀(jì)八十年代之前，電氣設(shè)備中的繼電保護(hù)裝置一般都是模擬性。隨著電氣設(shè)備繼電器保護(hù)技術(shù)的發(fā)展，則出現(xiàn)以微機(jī)型繼電保護(hù)為主的數(shù)字型繼電器保護(hù)裝置。從保護(hù)功能上來(lái)看，模擬型與數(shù)字型繼電器保護(hù)裝置并沒(méi)有太大的區(qū)別，但是二者的構(gòu)成卻具有著一定的差異。從模擬型繼電保護(hù)裝置的構(gòu)成來(lái)看，模擬型繼電保護(hù)裝置所具有的構(gòu)成分類(lèi)并不統(tǒng)一，但是基本上都是由執(zhí)行元件、邏輯元件和測(cè)量元件三個(gè)部分組成，執(zhí)行元件在電氣設(shè)備繼電器保護(hù)中主要是對(duì)邏輯元件所作出的判斷結(jié)果進(jìn)行執(zhí)行;邏輯元件則是以測(cè)量元件的信號(hào)為依據(jù)作出邏輯判斷，并在確定繼電保護(hù)裝置需要采取的動(dòng)作后，將相關(guān)動(dòng)作信息傳達(dá)給執(zhí)行元件;測(cè)量元件則是對(duì)電氣設(shè)備中的電氣元件運(yùn)行物理量作出測(cè)量，并與正常的物理量進(jìn)行比較，從而對(duì)電氣設(shè)備中是否存在不正常運(yùn)行狀態(tài)和斷路故障等作出判斷。數(shù)字型繼電保護(hù)裝置則是利用計(jì)算機(jī)對(duì)保護(hù)元件的數(shù)字量作出判斷和處理，這種數(shù)字量是由元件的模擬電氣量轉(zhuǎn)換而成。從構(gòu)成來(lái)看，則主要是由軟件與硬件兩個(gè)部分共同組成。其主要部分是微型機(jī)、子電力系統(tǒng)等，具體而言則主要包括以下幾個(gè)部分:一是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可以將電壓互感器以及電流互感器中傳達(dá)出的TV 二次側(cè)電壓等模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為微機(jī)系統(tǒng)可以識(shí)別的數(shù)字信號(hào);二是微型機(jī)系統(tǒng)。微型機(jī)系統(tǒng)可以根據(jù)接收的數(shù)據(jù)來(lái)判斷電氣設(shè)備元件是否產(chǎn)生故障，并根據(jù)故障來(lái)判斷應(yīng)當(dāng)采取的保護(hù)動(dòng)作。由此可見(jiàn)，微型機(jī)系統(tǒng)是微機(jī)型繼電保護(hù)裝置的核心。微型機(jī)的構(gòu)成則主要包括CPU、隨機(jī)存儲(chǔ)器、制度存儲(chǔ)器和定時(shí)器等;三是開(kāi)光量輸出輸入回路。這一構(gòu)成部分主要包括有觸點(diǎn)的中間繼電器、光電隔離器件、并行接口配置等，負(fù)責(zé)信號(hào)警報(bào)與出口跳閘等工作;四是人機(jī)對(duì)話(huà)回路。功能在于開(kāi)展人機(jī)對(duì)話(huà)，主要包括鍵盤(pán)、打印機(jī)、顯示、語(yǔ)言警報(bào)等。

四、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，電氣設(shè)備中的繼電保護(hù)對(duì)電氣設(shè)備的正常運(yùn)行發(fā)揮著重要的作用，對(duì)電氣設(shè)備中繼電保護(hù)的原理、分類(lèi)與結(jié)構(gòu)作出認(rèn)知，能夠讓我們?cè)陔姎庠O(shè)備的管理與維護(hù)中具有明確的依據(jù)，并通過(guò)合理選擇、應(yīng)用繼電保護(hù)裝置來(lái)確保電氣設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

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