電力系統在運行中,可能發生各種故障和不正常運行狀態,最常見同時也是最危險的故障是發生各種形式的短路。在發生短路時可能產生以下的后果:
1)通過故障點的很大的短路電流和所燃起的電弧,使故障元件損壞;
2)短路電流通過非故障元件,引起它們的損壞或縮短它們的使用壽命;
3)電力系統中部分地區的電壓大大降低,破壞用戶工作的穩定性或影響工廠產品質量;
4)破壞電力系統并列運行的穩定性,引起系統振蕩,甚至使整個系統瓦解。
電力系統中電氣元件的正常工作遭到破壞,但沒有發生故障,這種情況屬于不正常運行狀態。
在電力系統中,除應采取各項積極措施消除或減少發生故障的可能性以外,故障一旦發生,必須迅速而有選擇性地切除故障元件,這是保證電力系統安全運行最有效的方法之一,而保護裝置就是實現上述功能的核心元件。
如下圖所示,若在10kV出線的k點發生短路故障,那么保護裝置是如何感受并切除故障的呢?
(一)保護裝置在哪里
10kV保護裝置一般就地安裝在10kV高壓開關柜上,如下圖所示:
(二)保護裝置如何感受故障
保護裝置通過CT采集電流:CT將一次大電流轉變為二次小電流后,通過電纜將二次電流輸入到保護裝置,如下圖所示:
當線路發生故障后,線路上的電流增大,即流過CT的電流增大,輸入到保護裝置的二次電流也增大,保護裝置就感受到了故障發生。
上圖中,端子排起到了轉接和匯聚的作用,方便查找故障和檢修,其實物圖如下圖所示:
(三)保護裝置如何切除故障
保護裝置根據采集到的二次電流判定線路是否發生故障。如果判定發生了故障,就閉合跳閘接點,使斷路器跳閘線圈兩側帶電,驅動跳閘線圈勵磁,從而跳開開關,具體原理如下圖所示:
上圖中,KM為操作電源,是±110V的直流電。CT的二次電流通過端子排進入保護裝置后,若保護裝置判定線路發生了故障,則閉合保護跳閘接點TJ。由于斷路器的常開接點DL在斷路器處于合位時是閉合的,當保護出口壓板LP1投入時,跳閘線圈TQ兩側帶220V直流電壓,驅動跳閘線圈勵磁,從而帶動斷路器中的機械部分跳開開關,切除故障。
上圖中保護出口壓板LP1的作用是,當保護動作時,決定是否跳開開關,其實物圖如下圖所示。