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繼電保護(hù)裝置必須具有正確區(qū)分被保護(hù)元件是處于正常運行狀態(tài)還是發(fā)生了故障,是保護(hù)區(qū)內(nèi)故障還是區(qū)外故障的功能。保護(hù)裝置要實現(xiàn)這一功能,需要根據(jù)電力系統(tǒng)發(fā)生故障前后電氣物理量變化的特征為基礎(chǔ)來構(gòu)成。當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障時,很多電氣量是要發(fā)生變化的。
1)電流增大
短路時故障點與電源之間的電氣設(shè)備和輸電線路上的電流將由負(fù)荷電流增大至大大超過負(fù)荷電流。
2)電壓降低
當(dāng)發(fā)生相間短路和接地短路故障時,系統(tǒng)各點的相間電壓或相電壓值下降,且越靠近短路點,電壓越低。
3)電流與電壓之間的相位角改變
正常運行時電流與電壓間的相位角是負(fù)荷的功率因數(shù)角,一般約為20°,三相短路時,電流與電壓之間的相位角是由線路的阻抗角決定的,一般為60°~85°,而在保護(hù)反方向三相短路時,電流與電壓之間的相位角則是180°+(60°~85°)。
4)測量阻抗發(fā)生變化
測量阻抗即測量點(保護(hù)安裝處)電壓與電流之比值。正常運行時,測量阻抗為負(fù)荷阻抗;金屬性短路時,測量阻抗轉(zhuǎn)變?yōu)榫€路阻抗,故障后測量阻抗顯著減小,而阻抗角增大。
除了上述反應(yīng)工頻電氣量的保護(hù)外,不對稱短路時,出現(xiàn)相序分量,如兩相及單相接地短路時,出現(xiàn)負(fù)序電流和負(fù)序電壓分量。單相接地時,出現(xiàn)負(fù)序和零序電流和電壓分量。這些分量在正常運行時是不出現(xiàn)的。利用短路故障時電氣量的變化,便可構(gòu)成各種原理的繼電保護(hù)?;诶^電保護(hù)的保護(hù)原理,廠家研制出不同種類的,不同功能的繼電保護(hù)。