电力系统在运行中,可能发生各种故障和不正常运行状态,最常见同时也是最危险的故障是发生各种形式的短路。在发生短路时可能产生以下的后果:
1)通过故障点的很大的短路电流和所燃起的电弧,使故障元件损坏;
2)短路电流通过非故障元件,引起它们的损坏或缩短它们的使用寿命;
3)电力系统中部分地区的电压大大降低,破坏用户工作的稳定性或影响工厂产品质量;
4)破坏电力系统并列运行的稳定性,引起系统振荡,甚至使整个系统瓦解。
电力系统中电气元件的正常工作遭到破坏,但没有发生故障,这种情况属于不正常运行状态。
在电力系统中,除应采取各项积极措施消除或减少发生故障的可能性以外,故障一旦发生,必须迅速而有选择性地切除故障元件,这是保证电力系统安全运行最有效的方法之一,而保护装置就是实现上述功能的核心元件。
如下图所示,若在10kV出线的k点发生短路故障,那么保护装置是如何感受并切除故障的呢?
(一)保护装置在哪里
10kV保护装置一般就地安装在10kV高压开关柜上,如下图所示:
(二)保护装置如何感受故障
保护装置通过CT采集电流:CT将一次大电流转变为二次小电流后,通过电缆将二次电流输入到保护装置,如下图所示:
当线路发生故障后,线路上的电流增大,即流过CT的电流增大,输入到保护装置的二次电流也增大,保护装置就感受到了故障发生。
上图中,端子排起到了转接和汇聚的作用,方便查找故障和检修,其实物图如下图所示:
(三)保护装置如何切除故障
保护装置根据采集到的二次电流判定线路是否发生故障。如果判定发生了故障,就闭合跳闸接点,使断路器跳闸线圈两侧带电,驱动跳闸线圈励磁,从而跳开开关,具体原理如下图所示:
上图中,KM为操作电源,是±110V的直流电。CT的二次电流通过端子排进入保护装置后,若保护装置判定线路发生了故障,则闭合保护跳闸接点TJ。由于断路器的常开接点DL在断路器处于合位时是闭合的,当保护出口压板LP1投入时,跳闸线圈TQ两侧带220V直流电压,驱动跳闸线圈励磁,从而带动断路器中的机械部分跳开开关,切除故障。
上图中保护出口压板LP1的作用是,当保护动作时,决定是否跳开开关,其实物图如下图所示。