電力系統學習筆記-Protective Relaying Principles and Applications

Institute of Electrical and Electronic Engineers (IEEE)

IEEE對電驛的定義(IEEE C37.90)

“電子元件，以預先設定好的方式，對特定輸入條件做出反應。反應可能是接點接觸，或是控制電路中的其他類似變化。”

“輸入通常是電訊號，也有可能是機械、熱、或其他，也有可能是組合訊號。限制開關和類似的簡單元件，不是電驛”。

IEEE對保護電驛的定義(IEEE 100)

“檢測有缺陷的線路、設備或是其他電力系統，若有異常或是危險，就啟動適當的控制電路”。

IEEE對熔絲的定義(IEEE 100)

過電流保護裝置，具有可熔斷的片狀物，當有過電流通過時，會被加熱、斷開，而將電路開路。

自然事件也可能導致短路，像是雷擊引起感應電壓，或是直接雷擊。在農業或是沿海地區，灰塵、殺蟲劑、農藥噴霧等物質，會汙染礙子。鹽分堆積到某種程度，也會造成閃絡。一旦礙子上出現閃絡，電路必須跳閘以斷開電弧。

發生閃絡的礙子，容易損壞，會造成電路永久中斷。在重載時，傳輸線上電流變大，電線發熱、膨脹，導致下垂。架空輸電線的故障，通常是單相對地故障。主要由雷擊引起的瞬間高電壓造成，或是樹枝觸碰到電線造成。故障發生的種類，占比大約是像下面的分配：

單線接地故障：70%–80%

相間短路接地故障：17%–10%

相間短接故障：10%–8%

三相接地故障：3%–2%

如果故障電路可以被快速中斷，閃絡不會導致永久損壞。常見的作法是讓故障電路開路，等電弧自然熄滅後，再閉合電路。電路只會暫時中斷、電壓驟降，但是可以提供連續服務。

最常見的故障指標，是電流突然增加。最重要的是，保護裝置要判斷故障是否不可容忍，因此需要採取快速行動。或只是可容忍的、暫態的情況，可以被系統吸收。如有必要，保護裝置要快速隔離故障區，使系統干擾降到最小程度。

為了減少因為保護失效，造成的災難事件，作法是使用多個並聯運作的電驛，或是電驛系統。這些電驛可以在同樣區域(主要備用)、同樣的建物(本地備用)、遠端的建物(遠端備用)。這三種情況也可以同時使用。在高壓系統，常常提供單獨的電流、電壓、電流與電壓量測裝置，斷路器上的單獨跳閘線圈，單獨的跳閘電池電源。

足夠的冗餘能力很重要。但額外的冗餘，對安全性有負面影響。因為為了可靠性，增加了很多系統，會增加誤操作的可能性。