《繼電保護(hù)及二次回路》

宜 賓電業(yè)局繼電保護(hù)工作手冊 1 第一章 繼電保護(hù)工作基本知識 第一節(jié) 電流互感器 電流互感器（ CT）是電力系統(tǒng)中很重要的電力元件，作用是將一次高壓側(cè)的大電流通過交變磁通轉(zhuǎn)變?yōu)槎坞娏鞴┙o保護(hù)、測量、錄波、計度等使用，本局所用電流互感器二次額定電流均為 5A，也就是銘牌上標(biāo)注為 100/5， 200/5 等，表示一次側(cè)如果有 100A 或者 200A電流，轉(zhuǎn)換到二次側(cè)電流就是 5A。 電流互感器在二次側(cè)必須有一點(diǎn)接地，目的是防止兩側(cè)繞組的絕緣擊穿后一次高電壓引入二次回路造成設(shè)備與人身傷害。同時，電流互感器也只能有一點(diǎn)接地，如果有兩點(diǎn)接地，電網(wǎng)之間可能存在的潛電流會引起 保護(hù)等設(shè)備的不正確動作。如圖 1.1，由于潛電流 IX的存在，所以流入保護(hù)裝置的電流 IY I，當(dāng)取消多點(diǎn)接地后 IX 0，則 IY I。 在一般的電流回路中都是選擇在該電流回路所在的端子箱接地。但是，如果差動回路的各個比較電流都在各自的端子箱接地，有可能由于地網(wǎng)的分流從而影響保護(hù)的工作。所以對于差動保護(hù)，規(guī)定所有電流回路都在差動保護(hù)屏一點(diǎn)接地。 電流互感器實(shí)驗(yàn) 1、 極性實(shí)驗(yàn) 功率方向保護(hù)及距離保護(hù)，高頻方向保護(hù)等裝置對電流方向有嚴(yán)格要求，所以 CT 必 2、變比實(shí)驗(yàn) 須做極性試驗(yàn)，以保證二次回路能以 CT 的減極性方式接線，從而一次電流與二次電流的方向能夠一致， 規(guī)定電流的方向以母線流向線路為正方向 ，在 CT 本體上標(biāo)注有 L1、 L2，接線盒樁頭標(biāo)注有 K1、 K2，試驗(yàn)時通過反復(fù)開斷的直流電流從 L1 到 L2，用直流毫安表檢查二次電流是否從 K1 流向 K2。線路 CT 本體的 L1 端一般安裝在母線側(cè)，母聯(lián)和分段間隔的CT 本體的 L1 端一般都安裝在 I 母或者分段的 I 段側(cè)。接線時要檢查 L1 安裝的方向，如果不 是按照上面一般情況下安裝，二次回路就要按交換頭尾的方式接線。 CT 需要將一次側(cè)電流按線性比例轉(zhuǎn)變到二次側(cè)，所以必須做變比試驗(yàn)，試驗(yàn)時的標(biāo)準(zhǔn)CT 是一穿心 CT，其變比為（ 600/N） /5， N 為升流器穿心次數(shù)，如果穿一次，為 600/5。對于二次是多繞組的 CT，有時測得的二次電流誤差較大，是因?yàn)槠渌位芈烽_路，是 CT磁通飽和，大部分一次電流轉(zhuǎn)化為勵磁涌流，此時應(yīng)當(dāng)把其他未測的二次繞組短接即可。同理在安裝時候，未使用的繞組也應(yīng)該全部短接，但是要注意，有些繞組屬于同一繞組上有幾個變比不同的抽頭，只要使用了一個抽頭，其 他抽頭就不應(yīng)該短接，如果該繞組未使用，只短接最大線圈抽頭就可以。變比試驗(yàn)測試點(diǎn)為標(biāo)準(zhǔn) CT 二次電流分別為 0.5A， 1A， 3A， 5A，10A， 15A 時 CT 的二次電流。 3、繞組的伏安特性 IY I CT 繞組 保護(hù)裝置 IX 圖 1.1 宜 賓電業(yè)局繼電保護(hù)工作手冊 2 理想狀態(tài)下的 CT 就是內(nèi)阻無窮大的電流源，不因?yàn)橥饨缲?fù)荷大小改變電流大小，實(shí)際中的 CT 只能在一定的負(fù)載范圍內(nèi)保持固定的電流值，伏安特性就是測量 CT 在不同的電流值時允許承受的最大負(fù)載，即 10%誤差曲線的繪制。伏安特性試驗(yàn)時特別注意電壓應(yīng)由零逐漸上升，不可中途降低電壓再升高，以免因磁滯回線關(guān)系使伏安特性曲線不平滑，對于二次側(cè)是多繞組 的 CT，在做伏安特性試驗(yàn)時也應(yīng)將其他二次繞組短接。 10%誤差曲線通常以曲線形式由廠家提供，如圖 1.2，橫坐標(biāo)表示二次負(fù)荷，縱坐 標(biāo)為 CT 一次電流對其額定一次電流的倍數(shù)。 根據(jù)所測得 U， I2值得到 RX1， Rx1 U/ I2， 找出與二次回路負(fù)載 Rx最接近的值，在圖上找到該負(fù)荷對應(yīng)的 m0，該條線路有可能承受的最大負(fù)載的標(biāo)準(zhǔn)倍數(shù) m，比較 m 和 m0 的大小，如果 mm0，則該 CT 不滿足回路需求，如果 m m0，該CT 可以使用。伏安特性 測試點(diǎn)為 I2在 0.5A， 1A，3A， 5A， 10A， 15A 時的二次繞組電壓值。 第二節(jié) 電壓互感器 電壓互感器（ PT）的作用是將高電壓成比例的變換為較低（一般為 57V 或者 100V）的低電壓，母線 PT 的電壓采用星形接法，一般采用 57V 繞組，母線 PT 零序電壓一般采用 100V繞組三相串接成開口三角形。線路 PT 一般裝設(shè)在線路 A 相，采用 100V 繞組。若有些線路PT只有 57V繞組也可以，只是需要在 DISA系統(tǒng)中將手動同期合閘參數(shù)中的 100V改為 57V。 PT 變比測試由高壓專業(yè)試驗(yàn)。 PT 的一、二次也必須有一個接地點(diǎn)， 以保護(hù)二次回路不受高電壓的侵害，二次接地點(diǎn)選在主控室母線電壓電纜引入點(diǎn)，由 YMN 小母線專門引一條半徑至少 2.5mm 永久接地線至接地銅排。 PT 二次只能有這一個接地點(diǎn)（嚴(yán)禁在 PT 端子箱接地），如果有多個接地點(diǎn)，由于地網(wǎng)中電壓壓差的存在將使 PT 二次電壓發(fā)生變化，這在電力系統(tǒng)繼電保護(hù)實(shí)用技術(shù)問答（以下簡稱技術(shù)問答）上有詳細(xì)分析。 電流互感器二次繞組不允許開路。 電壓互感器二次繞組不允許短路。 CT 與 PT 工作時產(chǎn)生的磁通機(jī)理是不同的。 CT 磁通是由與之串聯(lián)的高壓回路電流通過其一次繞組產(chǎn)生的。此時二次回路開路時， 其一次電流均成為勵磁電流，使鐵芯的磁通密度急劇上升， 從爾在二次繞組感應(yīng)出高達(dá)數(shù)千伏的感應(yīng)電勢。 PT 磁通是由與 PT 并聯(lián)的交流電壓產(chǎn)生的電流建立的， PT 二次回路開路，只有一次電壓極小的電流產(chǎn)生的磁通產(chǎn)生的二次電壓，若 PT 二次回路短路則相當(dāng)于一次電壓全部轉(zhuǎn)化為極大的電流而產(chǎn)生極大磁通， PT二次回路會因電流極大而燒毀。 第三節(jié) 瓦斯繼電器 I1 Zfh I1e E Rx m0 圖 1.2 宜 賓電業(yè)局繼電保護(hù)工作手冊 3 瓦斯繼電器是變壓器重要的主保護(hù)，安裝在變壓器油枕下的油管中。 輕瓦斯主要反映在運(yùn)行或者輕微故障時由油分解的氣體上升入瓦斯繼電器，氣壓使油面下降，繼電器的開口杯隨 油面落下，輕瓦斯干簧觸點(diǎn)接通發(fā)出信號，當(dāng)輕瓦斯內(nèi)氣體過多時，可以由瓦斯繼電器的氣嘴將氣體放出。 重瓦斯主要反映在變壓器嚴(yán)重內(nèi)部故障（特別是匝間短路等其他變壓器保護(hù)不能快速動作的故障）產(chǎn)生的強(qiáng)烈氣體推動油流沖擊擋板，擋板上的磁鐵吸引重瓦斯干簧觸點(diǎn)，使觸點(diǎn)接通而跳閘。我局用瓦斯繼電器分有載瓦斯繼電器，油管半徑一般為 50mm 或者 80mm,本體瓦斯繼電器，油管半徑一般 80mm。 瓦斯試驗(yàn) 1、 輕瓦斯試驗(yàn) 將瓦斯繼電器放在實(shí)驗(yàn)臺上固定，（繼電器上標(biāo)注箭頭指向油枕），打開實(shí)驗(yàn)臺上部閥門，從實(shí)驗(yàn)臺下面氣孔打氣至 繼電器內(nèi)部完全充滿油后關(guān)閉閥門，放平實(shí)驗(yàn)臺，打開閥門，觀察油面降低到何處刻度線時輕瓦斯觸點(diǎn)導(dǎo)通，我局輕瓦斯定值一般為 250mm 350mm ，若輕瓦斯不滿足要求，可以調(diào)節(jié)開口杯背后的重錘改變開口杯的平衡來滿足需求。 2、 重瓦斯試驗(yàn)（流速實(shí)驗(yàn)） 從實(shí)驗(yàn)臺氣孔打入氣體至繼電器內(nèi)部完全充滿油后關(guān)上閥門，放平實(shí)驗(yàn)臺，打開實(shí)驗(yàn)臺表計電源，選擇表計上的瓦斯孔徑檔位，測量方式選在“流速”，再繼續(xù)打入氣體，觀察表計顯示的流速值為整定值止，快速打開閥門，此時油流應(yīng)能推動檔板將重瓦斯觸點(diǎn)導(dǎo)通。重瓦斯定值一般為 1.0 1.2m/s，若重瓦斯不滿足要求，可以通過調(diào)節(jié)指針彈簧改變檔板的強(qiáng)度來滿足需求。 3、 密閉試驗(yàn) 同上面的方法將起內(nèi)部充滿油后關(guān)上閥門，放平實(shí)驗(yàn)臺，將表計測量方式選在“壓力”，打入氣體，觀察表計顯示的壓力值數(shù)值為 0.25MPa，保持該壓力 40 分鐘，檢查繼電器表面的樁頭跟部是否有油滲漏。 第四節(jié) 二次回路的標(biāo)號 為了便于二次回路的施工與日常維護(hù)，根據(jù)“四統(tǒng)一”的原則，必須對電纜和電纜所用芯進(jìn)行編號，編號應(yīng)該做到使用者能根據(jù)編號了解回路用途，能正確接線。 二次編號應(yīng)根據(jù)等電位的原則進(jìn)行，就是電氣回路中遇于一點(diǎn)的導(dǎo)線都用同 一個數(shù)碼表示，當(dāng)回路經(jīng)過接點(diǎn)或者開關(guān)等隔離后，因?yàn)楦綦x點(diǎn)兩端已不是等電位，所以應(yīng)給予不同的編號，下面將具體的解釋些常用編號 一、 電纜的編號 本間隔電纜的編號 該電纜所在一次間隔的種類 該電纜所在一次間隔的調(diào)度編號尾數(shù) 3 3 宜 賓電業(yè)局繼電保護(hù)工作手冊 4 本間隔電纜的編號：通常從 101 開始編號，以先間隔各個電氣設(shè)備至端子箱電纜，再端子箱至主控室電纜，先電流回路，后控制回路，再信號回路，最后其他回路（如電氣聯(lián)鎖回路，電源回路）的順序，逐條編號，同一間隔電纜編號不允許重復(fù)。 該電纜所在一次間隔的種類：采用英文大寫字母表示， 220KV 出 線間隔 E，母聯(lián) EM，旁路 EP， 110KV 出線間隔 Y，母聯(lián) YM，旁路 YP，分段 YF， 35KV 出線間隔 U，分段 UF，10KV 出線間隔 S，分段 SF，電容器 C，主變及主變各側(cè)開關(guān) B， 220KVPT： EYH， 110KVPT：YYH， 35KVPT： UYH， 10KVPT： SYH。 該電纜所在一次間隔的調(diào)度編號尾數(shù)：如白沙變電站的豆沙線調(diào)度編號 261，這里就編 1，1#主變編 1， 1 母 PT 編 1，依此類推，如果該變電站只有一路旁路，或者一個母聯(lián)或者分段開關(guān)，不需要編號。 各個安控裝置如備自投，故障解列，低周減載等的電纜不單獨(dú)編號 ，統(tǒng)一將電纜歸于裝置所控制的間隔依照上面的原則編號。 電源電纜編號 電纜號數(shù)：電源電纜聯(lián)系全站同一一次電壓等級的所有間隔，所以應(yīng)該單獨(dú)統(tǒng)一編號，一般從 01 開始依順序編號 電源種類：交流電源編 JL，直流電源編 ZL。 由上面可知，所有相同間隔的相同功能電纜除了首位數(shù)有區(qū)別，其他數(shù)字應(yīng)該是一樣的。 二、 號頭的編號 電流回路 電流流入裝置的順序：流入第一個裝置為 1，流出后進(jìn)入下一個裝置為 2，依次類推。 編號：一般的 CT 有四組繞組，保護(hù)用的編號 41，遙測、錄波用 42，計度用 44，留一組備用。 相別： A、 B、 C、 N， N 為接地端。 比較特殊的電流回路： 220KV 母差： A320、 B320、 C320、 N320； 110KV 母差： A310、 B310、 C310、 N310； 主變中性點(diǎn)零序電流： L401， N401； 主變中性點(diǎn)間歇零序電流： L402， N402。 電源種類 電纜號數(shù) 編號 電流流入裝置的順序 相別 宜 賓電業(yè)局繼電保護(hù)工作手冊 5 電壓回路 電壓等級：本變電站一次電壓等級，由羅馬數(shù)值表示，高壓側(cè)，中壓側(cè)，低壓側(cè)，零序電壓不標(biāo)。 PT 所在位置： PT 在 I 母或者母線 I 段上，保護(hù)遙測等標(biāo) 630，計度用標(biāo) 630， PT 在 II母或者母線 II 段上，則分別標(biāo) 640 與 640。 相別： A、 B、 C 為三相電壓， L 為零序電壓。 線路電壓編號 A609。 電壓回路接地端都統(tǒng)一編號 N600，但是開口三角形接地端編 N600或者 N600以示區(qū)別。 傳統(tǒng)的同期回路需要引入母線開口三角形電壓回路的 100V抽頭用來與線路電壓做同期比較，該抽頭編號 Sa630 或者 a630。 控制回路 對于分相操作的 220KV 線路開關(guān)，在上面的編號前還要加 A、 B、 C 相名加以區(qū)分。 白沙等非綜合自動化站手動跳閘： 或者 綜合自動化手動遙控正電源 L1，合閘 L3，跳閘 L33。 母差跳閘 R33。 對于雙跳圈的 220KV 以上開關(guān)，母差跳閘編 R033 與 R133，跳閘回路編 37 與 37以示區(qū)別，這些方法也同樣適用與其他雙跳圈回路。 主變非 電量保護(hù)：正電源 01，本體重瓦斯 03，有載重瓦斯 05，壓力釋放 07 等（輕瓦斯屬于信號回路）。 信號回路： 701 999 范圍的奇數(shù)編號，一般信號正電源 701，信號負(fù)電源 702， 801899 之間為遙測信號， 901 999 之間為光字牌信號。但在本局綜合自動化站也有用 801 表示正電源， 803 899 為遙測信號的。 電壓切換回路： 731、 733、 735、 737，白沙站也有用 61、 63 代替 731 和 733。 電壓并列回路： 890、 892、 894、 896。 母差刀閘信號： 01、 71、 73。 電源回路：直流儲能電源 +HM， HM，交流電源 A， B、 C、 N。 普通開關(guān) 主變高壓側(cè) 開關(guān) 主變中壓側(cè) 開關(guān) 主變低壓側(cè) 開關(guān) 控制正電源 1 101 201 301 控制負(fù)電源 2 102 202 302 合閘 3 或 7 103 或 107 203 或 207 303 或 307 跳閘 33 或 37 133 或 137 233 或 237 333 或 337 PT所在位置 電壓等級 相別 33 R33 宜 賓電業(yè)局繼電保護(hù)工作手冊 6 以上編號是工作中常用的編號，在下一章介紹二次回路時會做進(jìn)一步的標(biāo)注。 第二章 基本二次回路 第一節(jié) 電流與電壓回路 一 電流回路 以一組保護(hù)用電流回路（圖 2.1）為例，結(jié)合上一章的編號， A 相第一個繞組頭端與尾端編號 1A1， 1A2，如果是第二個繞組則用 2A1， 2A2，其他同理。 二、電壓回路 母線電壓回路的星形接線采用單相二次額定電壓 57V 的繞組，星形接線也叫做中性點(diǎn)接地電壓接線。以變變電站高壓側(cè)母線電壓接線為例，如圖 2.2 （ 1）為了保證 PT 二次回路在莫端發(fā)生短路時也能迅速將故障切除，采用了快速動作自動開關(guān) ZK 替代保險。 （ 2）采用了 PT 刀閘輔助接點(diǎn) G 來切換電壓。當(dāng) PT 停用時 G 打開，自動斷開電壓回路，防止 PT 停用時由二次側(cè)向一次側(cè)反饋電壓造成人身和設(shè)備事故， N600 不經(jīng)過 ZK 和 G切換，是為了 N600 有永久接地點(diǎn)，防止 PT 運(yùn)行時因?yàn)?ZK 或者 G 接觸不良， PT 二次側(cè)失去接地點(diǎn)。 （ 3） 1JB 是擊穿保險，擊穿保險實(shí)際上是一個放電間隙，正常時不放電，當(dāng)加在其上的電壓超過一定數(shù)值后，放電間隙被擊穿而接地，起到保護(hù)接地的作用，這樣萬一中 性點(diǎn)接端子箱端子排 1A2 1A1 1B1 1C1 1B2 1C2 第一個裝置 A411 B411 C411 N411 第二個裝置 A412 B412 C412 N412 圖 2.1 YHa YHb YHc 1JB A601 B601 C601 N600 1ZK 2ZK 3ZK G A602 B602 C602 A630I B630I C630I 1YMa 1YMb 1YMc YMN JD C 圖 2.2 宜 賓電業(yè)局繼電保護(hù)工作手冊 7 地不良，高電壓侵入二次回路也有保護(hù)接地點(diǎn)。 （ 4）傳統(tǒng)回路中，為了防止在三相斷線時斷線閉鎖裝置因?yàn)闊o電源拒絕動作，必須在其中一相上并聯(lián)一個電容器 C，在三相斷線時候電容器放電，供給斷線裝置一個不對稱的電源。 （ 5）因母線 PT 是接在同一母線上所有元件公用的，為了減少電纜聯(lián)系，設(shè)計了電壓小母線 1YMa,1YMb,1YMc,YMN（前面數(shù)值“ 1”代表 I 母 PT。） PT 的中性點(diǎn)接地 JD 選在主控制室小母線引入處。 （ 6）在 220KV 變電站， PT 二次電壓回路并不是直接由刀閘輔助接點(diǎn) G 來切換，而是由 G 去啟動一個中間繼電 器，通過這個中間繼電器的常開接點(diǎn)來同時切換三相電壓，該中間繼電器起重動作用，裝設(shè)在主控制室的輔助繼電器屏上。 對于雙 57V 繞組的 PT，另一組用于表計計度，接線方式與上面完全一致，公用一個擊穿保險 1JB，只是編號略有不同，可以參見上一章的講解。 母線零序電壓按照開口三角形方式接線，采用單相額定二次電壓 100V 繞組。如圖 2.3。 （ 1）開口三角形是按照繞組相反的極性端由 C 相到 A 相依次頭尾相連。 （ 2）零序電壓 L630 不經(jīng)過快速動作開關(guān) ZK，因?yàn)檎＿\(yùn)行時 U0無電壓，此時若 ZK斷 開不能及時發(fā)覺，一旦電網(wǎng)發(fā)生事故時保護(hù)就無法正確動作。 （ 3）零序電壓尾端 N600按照反措要求應(yīng)與星形的 N600 分開，各自引入主控制室的同一小母線 YMn，同樣，放電間隙也應(yīng)該分開，用 2JB。 （ 4）同期抽頭 Sa630 的電壓為 Ua，即 100V，經(jīng)過 ZK和 G 切換后引入小母線 SaYm。 補(bǔ)充知識：開口三角形為什么要接成相反的極性？ 在圖 2.4 中，電網(wǎng) D 點(diǎn)發(fā)生不對稱故障，故障點(diǎn) D 出現(xiàn)零序電動勢 E0，零序電流 I0從線路流向母線，母線零序電壓 U0 卻是規(guī)定由母線指向系統(tǒng)，所以必須將零序電壓按照相反方向 接線才能使零序功率方向是由母線指向系統(tǒng)。這是傳統(tǒng)接線方式，在保護(hù)實(shí)現(xiàn)微機(jī)化后，零序電壓由保護(hù)計算三相電壓矢量和來自產(chǎn)，不再采用母線零序繞組，這樣接線是為了備用。 YHa YHb YHc Sa601 L602 L601 N600 G 4ZK 2JB Sa602 L630I Sa630I YMn 1SaYm Aa 1YML 圖 2.3 圖 2.4 M J I0 U0 E0 D 宜 賓電業(yè)局繼電保護(hù)工作手冊 8 線路電壓的接法 線路 PT 一般安裝在線路的 A 相， 采用 100V 繞組。 （ 1）線路電壓的 ZK 裝在各自的端子箱。 （ 2）線路電壓采用反極性接法， U x= 100V，與零序電壓的抽頭 Usa 比較進(jìn)行同期合閘。 （ 3）線路電壓的尾端 N600 在保護(hù)屏的端子上通過短接線與小母線的下引線 YMn 端子相連。 第二節(jié) 電壓操作系統(tǒng) 一、 輔助繼電器屏 前面介紹了在 220KV 變電站中，母線電壓引入時，并不是直接由 PT 刀閘輔助接點(diǎn)來切換，而是通過輔助接點(diǎn)啟動輔助繼電器屏上的中間繼電器，用中間繼電器的常開接點(diǎn)進(jìn)行切換，該回路如圖 2.6 保護(hù)裝置 YHx N600 A601 A609 ZK 圖 2.5 1GWJ 2GWJ 3GWJ 4GWJ 1QJ 2QJ 1 3 BK 890 892 894 896 105 103 102 101 +KM KM 1RD 2RD 5ZK 5ZK 115 117 1QJ 2GWJ 4GWJ IG IIG I 母 PT端子箱 ZK II母 PT端子箱 ZK I 母 PT 刀閘輔助接點(diǎn) II母 PT刀閘輔助接 點(diǎn) 母聯(lián)或分段的刀閘與開關(guān)輔助接點(diǎn)串聯(lián) 圖 2.6 1GQM 2GQM 731 733 1G A609 A609 2G MDL 宜 賓電業(yè)局繼電保護(hù)工作手冊 9 （ 1） PT 刀閘輔助接點(diǎn) IG 和 IIG 去啟動中間繼電器 1GWJ， 2GWJ， 3GWJ， 4GWJ，利用 1GWJ 與 3GWJ 的常開接點(diǎn)去代替圖 2.2 與圖 2.3 的 G，為了防止輔助接點(diǎn)接觸不良，需要兩對接點(diǎn)并接。 （ 2） 1GQM 和 2GQM 是電壓切換小母線，電壓切換用于雙母線接線方式， 1GQM 和2GQM 分別是間隔運(yùn)行于 I 母和 II 母的切換電源，由圖 2.6 可知，在該母線 PT 運(yùn)行時（ IG或 IIG 合上），電壓切換小母線才能帶電（ 2GWJ 與 4GWJ 合上），要么是在電壓并列時， 1QJ合上勾通 1GQM 和 2GQM。 5ZK 開關(guān)在端子箱，可以根據(jù)需要人 工切斷該小母線電源。 （ 3） BK 是電壓并列把手開關(guān)，電壓并列是指雙母線其中一條母線的 PT 退出運(yùn)行，但是該母線仍然在運(yùn)行中，將另外一條母線上的 PT 二次電壓自動切換到停運(yùn) PT 的電壓小母線上。二次電壓要并列，必須要求兩條母線的一次電壓是同期電壓，因此引入母聯(lián)的刀閘和開關(guān)的輔助接點(diǎn)。同時，即便兩條母線同期但分列運(yùn)行，如果 II 母采用了 I 母的電壓，當(dāng)連接在 II 母上的線路有故障時， I 母電壓卻無變化，這樣 II 母線路的保護(hù)就可能拒動。所以只有母聯(lián)開關(guān)在運(yùn)行時候才允許二次電壓并列。電壓并列回路由圖 2.7 表示。圖中只畫出 A 相電壓 的并列，需要并列的有 YMa,YMb,YMc,YML,SaYM。單母線分段接線的電壓并列同理。 （ 4）信號 隨著繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在有些 220KV 間隔回路沒有采用 1GQM 和 2GQM 小母線的 731 和 733 電源，而是直接采用該間隔保護(hù)的第三組操作電源（下一節(jié)將講述）來當(dāng)該間隔的 731 和 733。白沙變電站 290 開關(guān)既是。因此在白沙站工作要注意這兩種不同的方式。 二、電壓切換回路（以 CZX-12 型為代表） 2QJ 1YMa 2YMa 圖 2.7 圖 2.8 2GWJ 4GWJ IG IIG 1QJ 701 901 903 切換電源消失 電壓并列動作 1ZZJ 2ZZJ 731 733 1G 1G 4G 4G 2G 2G 735 737 731 733 1YQJ 2YQJ 4D169 4D170 4D171 4D171 CZX-12 CZX-12 旁路保護(hù)裝置 計度表屏 計度表屏 102 宜 賓電業(yè)局繼電保護(hù)工作手冊 10 （ 1）圖 2.9 是線路或主變間 隔的切換圖，旁路開關(guān)間隔沒有 4G 回路（結(jié)合一次系統(tǒng)圖2.11）。線路運(yùn)行在某一母線，該母線刀閘合上，導(dǎo)通電源， 4D169 或 4D170 和 1ZZJ 或 2ZZJ動作。 1ZZJ 與 2ZZJ 是普通電磁型繼電器，裝設(shè)在計度屏上，一般用型號 DZY-207，用于計度電壓的切換（圖 2.13），計度只切換 A、 B、 C 三相電壓，圖中只畫出 A 相。 （ 2）當(dāng)旁路帶路時，本線的 4G 合上，而旁路開關(guān)同樣要選擇是運(yùn)行在 I 母還是 II 母，旁路的 1YQJ1 與 2YQJ1 同樣需要動作，所以，本線的 1ZZJ 和 2ZZJ 也可以動作，該線路表計仍可以繼續(xù)計度。 （ 3）圖 2.10 是 CZX-12 型操作箱內(nèi)部回路， 1YQJ1 與 2YQJ1 是自保持型繼電器， 是動作線圈， 是返回線圈，運(yùn)行于 I 母時， 1YQJ1 動作， 2YQJ1 返回，運(yùn)行于 II 母時， 2YQJ1動作， 1YQJ1 返回，這樣母線電壓如圖 2.12 就切換進(jìn)保護(hù)裝置。自保持繼電器動作后必須要返回線圈通電才能返回，可以防止運(yùn)行中刀閘輔助接點(diǎn)斷開導(dǎo)致電壓消失，保護(hù)誤動。1YQJ2 與 2YQJ2 是普通繼電器用于信號回路，如圖 2.14。 圖 2.9 4D169 4D170 4D171 II II I I 2YQJ1 2YQJ1 1YQJ1 1YQJ1 2YQJ2 1YQJ2 圖 2.10 I 母 II 母 1G 2G DL 3G 4G 旁母 1G 2G DL 3G 線路或主變間隔 旁路間隔 圖 2.11 保護(hù)裝置 1YQJ1 2YQJ1 A630I A640I A720I 圖 2.12 保護(hù)裝置 1ZZJ 2ZZJ A630I A720I 圖 2.13 A640I I II 701 1YQJ2 1YQJ2 2YQJ2 2YQJ2 DL 901 903 切換繼電器 同時動作信號 交流失壓信號 （母線 PT 失壓） 本間隔開關(guān)輔助接點(diǎn) 圖 2.14 宜 賓電業(yè)局繼電保護(hù)工作手冊 11 這里要注意，交流失壓不但用了 1YQJ2 和 2YQJ2 的閉接點(diǎn)，還串聯(lián)了開關(guān)的常開接點(diǎn)，也就是說只有開關(guān)在運(yùn)行時候才有必要發(fā)交流失壓信號。 （ 4）圖 2.12 只畫出 A 相電壓的切換，現(xiàn)在保護(hù)一般需要 A、 B、 C 三相與 Sa 電壓的切換。切記注意 N600 不經(jīng)過該切換，是因?yàn)槿f一該切換接點(diǎn)接觸不良，將使保護(hù)內(nèi)部電壓回路失去接地點(diǎn)，而保護(hù)內(nèi)部相電壓也會不正確。同時，所有 PT 的 N600 是同一母線 YMn,也不需要切換。 但是圖 2.12 也有缺陷，例如該裝置原運(yùn)行在 I 母后轉(zhuǎn)為檢修狀態(tài)，因其 II 母刀閘此時未合上， 1YQJ1 不能返回 ，保護(hù)內(nèi)仍有 I 母電壓，所以該保護(hù)不能算是徹底轉(zhuǎn)為檢修狀態(tài)。 因此，現(xiàn)在的操作箱又做出了一點(diǎn)改動，示意圖 2.15（未畫出旁路 4G 回路）。 該回路不再由另一把母線刀閘動作來返回本母線刀閘動作的繼電器，而是選用本刀閘的輔助常閉接點(diǎn)來返回繼電器，這樣就能解決上面的缺陷。 在上了母差保護(hù)之后，圖 2.9 的電纜設(shè)計同樣遇到缺陷，比如在旁路帶路時候，旁路運(yùn)行在 I 母，那么 4G， 1YQJ 接通操作箱，本線的 1YQJ1 動作，那么在旁路倒母線刀閘時候，旁路兩把刀閘都合上，即 4G， 1YQJ， 2YQJ 都接通，這樣本線的 1YQJ1， 2YQJ1 全部動作，這與本線實(shí)際情況不一致，母差保護(hù)報警“刀閘異?！薄Ｒ虼嗽邶堫^ 1#主變已經(jīng)取消了旁路刀閘和 4G 回路，在旁路帶路時候改由把手開關(guān)直接選擇那段母線電壓直接引進(jìn)保護(hù)。（母差刀閘位置接線參見圖 2.21） 第三節(jié) 保護(hù)操作回路 繼電保護(hù)操作回路是二次回路的基本回路， 110KV 操作回路構(gòu)成該回路的基本結(jié)構(gòu)，220KV 操作回路也是在該回路上發(fā)展而來，同時保護(hù)的微機(jī) 化也是將傳統(tǒng)保護(hù)的電氣量、開關(guān)量進(jìn)行邏輯計算后交由操作回路，因此微機(jī)保護(hù)僅僅是將傳統(tǒng)的操作回路小型化，板塊化。下面就講解 110KV 的操作回路。圖 2.16。 LD 綠燈，表示分閘狀態(tài) HD 紅燈，表示合閘狀態(tài) TWJ 跳閘位置繼電器 HWJ 合閘位置繼電器 II II I I 1YQJ1 2YQJ1 1YQJ1 2YQJ1 2YQJ2 1YQJ2 圖 2.15 731 733 1G 2G 102 735 735 737 737 宜 賓電業(yè)局繼電保護(hù)工作手冊 12 HBJI 合閘保持繼電器，電流線圈啟動 TBJI 跳閘保持繼電器，電流線圈啟動 TBJV 跳閘保持繼電器，電壓線圈保持 KK 手動跳合閘把手開關(guān) DL1 斷路器輔助常開接點(diǎn) DL2 斷路器輔助常閉 接點(diǎn) （ 1）當(dāng)開關(guān)運(yùn)行時， DL1 斷開， DL2 閉合。 HD， HWJ， TBJI 線圈， TQ 構(gòu)成回路，HD 亮， HWJ 動作，但是由于各個線圈有較大阻值，使得 TQ 上分的電壓不至于讓其動作，保護(hù)調(diào)閘出口時， TJ， TYJ， TBJI 線圈， TQ 直接勾通， TQ 上分到較大電壓而動作，同時TBJI 接點(diǎn)動作自保持 TBJI 線圈一直將斷路器斷開才返回（即 DL2 斷開）。 （ 2）合閘回路原理與跳閘回路回路相同。 （ 3）在合閘線圈上并聯(lián)了 TBJV 線圈回路，這個回路是為了防止在跳閘過程中又有合閘命令而損壞機(jī)構(gòu)。例如合閘后合閘接點(diǎn) HJ 或者 KK 的 5， 8 粘連 ，開關(guān)在跳閘過程中 TBJI閉合， HJ， TBJV 線圈， TBJI 勾通， TBJV 動作時 TBJV 線圈自保持，相當(dāng)于將合圈短接了（同時 TBJV 閉接點(diǎn)斷開，合閘線圈被隔離）。這個回路叫防躍回路，防止開關(guān)跳躍的意思，TWJ HWJ HYJ TYJ +KM KM 1RD 2RD LD 1 HBJI TBJV HBJI HQ HJ LP2 TBJV TBJV TBJV TBJI KK 1 2 11 12 HYJ TYJ D1 D2 KKJ TJ LP1 TBJI TBJI HD TQ DL2 DL1 J1 J2 2 7 37 251 253 L1 L3 L33 保護(hù)重合閘出口 保護(hù)跳閘出口 遠(yuǎn)方遙控跳合閘 開關(guān)機(jī)構(gòu)合圈 開關(guān)機(jī)構(gòu)跳圈 機(jī)構(gòu)氣壓接點(diǎn) 圖 2.16 5 6 7 8 KK D31 D53 D41 D40 D38 D44 D42 D46 D47 D74 D71 KK KK KK 宜 賓電業(yè)局繼電保護(hù)工作手冊 13 簡稱防躍。 （ 4） KKJ 是合后繼電器，通過 D1、 D2 兩個二極管的單相導(dǎo)通性能來保證只有手動合閘才能讓其動作，手動跳閘才能讓其復(fù)歸， KKJ 是磁保持繼電器，動作后不自動返回， KKJ又稱手合繼電器，其接點(diǎn)可以用于“備自投”、“重合閘”，“不對應(yīng)”等。 （ 5） HYJ 與 TYJ 是合閘和跳閘壓力繼電器，接入斷路器機(jī)構(gòu)的氣壓 接點(diǎn)，在以 SF6為滅弧絕緣介質(zhì)的開關(guān)中，如果 SF6 氣體有泄露，則當(dāng)氣體壓力降至危及滅弧時該接點(diǎn) J1 和J2 導(dǎo)通，將操作回路斷開，禁止操作。這里應(yīng)該注意是當(dāng)氣壓低閉鎖電氣操作時候，不應(yīng)該在現(xiàn)場用機(jī)械方式打跳開關(guān)，氣壓低閉鎖是因?yàn)闅鈮阂巡荒軠缁?，此時任何將開關(guān)斷開的方法性質(zhì)是一樣的，容易讓滅弧室炸裂，正確的方法是先把該斷路器的負(fù)荷去掉之后，再手動打跳開關(guān)。 （ 6）位置繼電器 HWJ， TWJ 的作用有兩個，一是顯示當(dāng)前開關(guān)位置，二是監(jiān)視跳、合線圈，例如，在運(yùn)行時，只有 TQ 完好， TWJ 才動作。 前面講了，在開關(guān)運(yùn)行時， TQ 上有分壓，在開關(guān)斷開時， HQ 上有電壓。若跳、合圈的動作電壓低于所分到的電壓開關(guān)會誤動。根據(jù)規(guī)定，線圈電壓應(yīng)為直流全電壓的 35%70%，即 77V 154V。這就是跳、合閘實(shí)驗(yàn)。注意做實(shí)驗(yàn)時候應(yīng)該讀取線圈動作時候的負(fù)載電壓。 隨著斷路器技術(shù)水平的發(fā)展，機(jī)構(gòu)內(nèi)部的二次回路已發(fā)生極大的變化，不再是單一斷路器的輔助接點(diǎn) DL，加入了彈簧儲能接點(diǎn)，氣壓接點(diǎn)等（當(dāng)然，它們的邏輯圖仍然可以簡化成圖 2.16 所示）。有時該二次回路與操作回路有不兼容的情況，以西安高壓開關(guān)廠的LW25-126 型號開關(guān)為例，這個合閘回路可以由圖 2.17 簡單表示。 CN 合閘彈簧儲能接點(diǎn)，儲能完畢后接點(diǎn)閉合 QY 開關(guān)內(nèi)部氣壓常開接點(diǎn)，充氣完畢后接點(diǎn)閉合 當(dāng)手動合閘時 KK 動作，合閘過程中 DL1 斷開， DL2 閉合，整個回路由 KK、 DL2、 R、52Y 線圈勾通， 52Y 線圈動作， 52Y 開接點(diǎn)閉合，合閘后回路 LD、 TWJ、 52Y 開接點(diǎn)、并聯(lián)的 R 和 52Y 時間接點(diǎn)、 52Y 線圈勾通（雖然 52Y 時間接點(diǎn)延時斷開，但不影響回路邏輯）。盡管這個回路阻值較大，不能讓 LD 亮，不能讓 TWJ 動作，但是足以讓 52Y 線圈一直保持動作狀態(tài)，所有 52Y 閉接點(diǎn)一直斷開， HQ 被隔離。即使是斷路器跳開， 52Y 閉接點(diǎn)也不會返回，影響了下一次合閘，此時就必須將操作電源斷開一下讓 52Y 復(fù)歸。 該 52Y 回路設(shè)計是斷路器廠家機(jī)構(gòu)內(nèi)部的防躍功能，但是由于 52Y 與保護(hù)元件 TWJ 等的電氣參數(shù)不匹配， 52Y 線圈動作電壓過小所致。 為此，采用以下辦法解決此弊端： +KM KM LD TWJ 5 8 D41 D38 KK 7 52Y CN DL1 QY HQ TQ DL2 52Y R 52Y 1 2 圖 2.17 宜 賓電業(yè)局繼電保護(hù)工作手冊 14 斷開 D11 和 D12 的短接線， D11 直接接在斷路器輔助閉接點(diǎn)上，回路命名 7 ，如圖 2.18簡示。 這種接線的缺點(diǎn)是 TWJ 和 LD 不再監(jiān)視合圈 HQ 是否完好。 操作回路最重要的也是最常見的故障信號是“控制回路斷線”，控制回路斷線原理如圖2.19 當(dāng) HWJ 與 TWJ 都不動作時發(fā)“控制回路斷線”，現(xiàn)象是開關(guān)位置信號消失， 位置指示燈熄滅，光字牌或者后臺機(jī)發(fā)信號，保護(hù)報“ THWJ”信號等?？刂苹?路斷線故障原因一般有：（ 1）控制保險損壞； （ 2）開關(guān)斷開狀態(tài)下未儲能；（ 3）氣壓低機(jī)構(gòu)內(nèi)部氣壓接點(diǎn)斷開操作回路；（ 4）跳、合線圈有燒壞；（ 5）斷路器輔助接點(diǎn)接觸不良；（ 6）電纜芯37 或 7（ 7）接線不穩(wěn)固；（ 7） TWJ 或 HWJ 線圈被燒壞等。 在用 M2000 調(diào)試臺做重合閘實(shí)驗(yàn)需要取外部接點(diǎn)信號，一般取開關(guān)的合位接點(diǎn)信號。結(jié)合圖 2.17，如果取跳位，在開關(guān)合閘之后，彈簧需要一段時間重新儲能，也就是說跳位信號不能及時動作（此時保護(hù)應(yīng)短時發(fā)“控制回路斷線”信號，這是正常的），調(diào)試臺也就不能準(zhǔn)確模擬實(shí)際故障情況。 這里簡單介紹一下 220KV 線路等保護(hù)操作回路的問題。 220KV 等級保護(hù)屬于雙操作電源配置，在第二章第二節(jié)切換電源中講到了第三組電源，其實(shí)第三組電源不是獨(dú)立的電源，如圖 2.20 所示，第三組電源在第一組電源有電時自動切換至第一組電源，當(dāng)?shù)谝唤M電源消失時自動切換到第二組電源。第三組電源主要用于壓力監(jiān)視回路，中間備用繼電器，主變風(fēng)機(jī)控制回路等。 +KM KM LD TWJ 5 8 D41 D38 KK 7 DL1 HQ 1 2 圖 2.18 DL1 7 控制回路斷線 TWJ HWJ 901 701 圖 2.19 11JJ 11JJ 11JJ 11JJ 11JJ +KM1 +KM2 +KM3 KM3 KM2 KM1 1RD 3RD 4RD 2RD 圖 2.20 宜 賓電業(yè)局繼電保護(hù)工作手冊 15 所有保護(hù)及安控裝置作用于該斷路器的出口接點(diǎn)都必須通過該斷路器的操作系統(tǒng)，不允許出口接點(diǎn)直接接入斷路器。 第四節(jié) 其他回路 1 母差保護(hù)上線路刀 閘位置信號回路 母差保護(hù)需要判斷該間隔運(yùn)行在哪段母線上，一般采用該間隔的刀閘位置繼電器，結(jié)合圖 2.9 有圖 2.21。 2 失靈啟動母差回路 在 220KV 線路等保護(hù)中，還專門裝設(shè)有失靈保護(hù)，失靈保護(hù)最核心的功能是提供一組過流動作接點(diǎn)。在間隔發(fā)生故障時候本保護(hù)跳閘出口接點(diǎn) TJ2 動作，故障電流同時使失靈保護(hù)的 LJ 也動作，這樣失靈啟動母差。若本保護(hù)在母差動作之前把故障切除，則 TJ、 LJ 都返回，母差復(fù)歸，否則，母差保護(hù)將延時出口對應(yīng)該間隔的母差跳閘接點(diǎn)對其跟跳。若跟跳后該故障還存在，則母差上所有間隔的 出口接點(diǎn)全部動作（有些母差保護(hù)沒有跟跳功能）。 在 220KV 系統(tǒng)中，由于是分相操作，分別提供三相接點(diǎn)，使用時應(yīng)將三相接點(diǎn)并聯(lián)，如圖 2.23 3 不一致保護(hù) 在有些失靈保護(hù)中還提供了不一致保護(hù)功能，不一致又叫非全相，反應(yīng)在斷路器處于單相或兩相運(yùn)行的情況下是否要把運(yùn)行相跳開。如圖 2.24 只要斷路器三相不全在跳閘位置或者合閘位置，非全相保護(hù) 都要啟動，經(jīng)定值整定是否跳閘。 圖 2.21 母差保護(hù)信號公共端 I 母刀閘位置 II 母刀閘位置 01 71 73 1YQJ1 2YQJ1 圖 2.10 的刀閘輔助接點(diǎn) TJa 圖 2.23 TJb TJc LJa LJb LJc 01 03 母差保護(hù)信號公共端 失靈啟動母差 01 TJ2 LJ 本間隔保護(hù)跳閘出口接點(diǎn) 本間隔失靈保護(hù)過流接 點(diǎn) 圖 2.22 03 宜 賓電業(yè)局繼電保護(hù)工作手冊 16 4 綜合重合閘回路 220KV 斷路器屬于分相操作機(jī)構(gòu)，因此重合閘就分停用、單相重合閘，三相重合閘和綜合重合閘四種方式，由裝設(shè)在保護(hù)屏的重合閘把手開關(guān)人工切換。這四種方式的動作特征如下： 單重：單相故障單跳單重，多相故障三跳不重。 三重：任何故障都三跳三重。 綜重：單相故障單跳單重，多相故障三跳三重。 停用：單相故障單跳不重，多相故障三跳不重。 注意，選擇停用方式時，僅僅是將該保護(hù)的重合閘功能閉鎖，而不是三跳，這是因?yàn)?20KV 線路是雙保護(hù)配置，一套重合閘 停用，另一套重合閘可能是在單重方式下運(yùn)行，所以本保護(hù)不能夠三跳。如果重合閘全部停用，為了保證在任何故障情況下都三跳，必須把“勾通三跳壓板”投上（對于 220KV 旁路開關(guān)只有一套保護(hù)，所以要停用重合閘就必須先將“勾三壓板”投入）。整個回路如圖 2.25 勾通三跳信號閉鎖了重合閘，相當(dāng)與把重合閘放電，切換在單重方式時引入斷路器跳位接點(diǎn)是為了當(dāng)斷路器三跳時也能閉鎖重合。 在 220KV 斷路器的操作回 路中，還設(shè)有跳閘 R 端子和跳閘 Q 端子。它們是為外部其它保護(hù)對本斷路器跳閘出口接點(diǎn)而設(shè)計。跳閘后要啟動重合閘的其他保護(hù)出口接點(diǎn)接 Q 端子，跳閘后將重合閘閉鎖的接 R 端子（如母差跳閘）。在 110KV 斷路器操作回路中與其對應(yīng)的是保護(hù)跳閘和手動跳閘端子。 5 斷路器位置信號 分相操作機(jī)構(gòu)斷路器必須三相都合上才能算是處于合閘位置，只要有一相斷路器跳開就圖 2.24 TwJa TwJb TwJc HwJa 失靈保護(hù)信號公共端 失靈保護(hù)開關(guān)位置 HwJb HwJc 結(jié)合圖 2.16，本間隔保護(hù)的開關(guān)位置信號 圖 2.25 1QK 5 3 1 2 4 6 TwJa TwJb TwJc 勾通三跳壓板 本保護(hù)信號 輸入公共端 勾通三跳 GST 單重方式 綜重方式 三重方式 圖 2.16 中的跳位 宜 賓電業(yè)局繼電保護(hù)工作手冊 17 屬于分閘狀態(tài)，因此 HWJ 是串聯(lián)， TWJ 是并聯(lián)方式來發(fā)信號。 6 復(fù)合電壓并聯(lián)啟動 復(fù)合電壓是指不對稱故障時的負(fù)序電壓和三相故障時的低電壓。在運(yùn)行中，若負(fù) 序電壓大于整定值或低電壓低于整定值，復(fù)壓元件 UB 啟動。復(fù)合電壓主要用于主變的后備保護(hù)。 復(fù)壓并聯(lián)啟動是指人工投入壓板或由主變其它側(cè)的復(fù)壓元件來滿足本側(cè)的復(fù)壓條件，如圖 2.27，以主變高壓側(cè)后備保護(hù)為例。 復(fù)壓并聯(lián)主要是考慮到在容量比較大的變壓器一側(cè)發(fā)生故障，其他側(cè)的電壓變化不大，此時其它側(cè)后備保護(hù)可能因?yàn)閺?fù)壓條件不滿足而復(fù)合電壓過流元件不能動作。 7 主變風(fēng)機(jī)回路 圖 2.28 所示了主 變風(fēng)機(jī)控制的一般回路。 ZK 是選擇“自動” /“手動”把手開關(guān)， C 是交流接觸器， BK 是單組風(fēng)機(jī)的電源開關(guān)， RT 是風(fēng)機(jī)的熱耦， WJ 是主變溫度計，一般設(shè)計為兩個值 45和 55， 55時風(fēng)機(jī)啟動， 45時風(fēng)機(jī)返回。 GFL 是主變后備保護(hù)提供的過負(fù)荷接點(diǎn)，作過負(fù)荷啟動風(fēng)機(jī)用（可以將三側(cè)后備保護(hù)的 GFL 接點(diǎn)并聯(lián)使用）。因此風(fēng)機(jī)啟動方式有三種： （ 1）手動啟動方式 ZK 的 2、 4 直接啟動 ZJ， ZJ 啟動 C （ 2）溫度啟動方式 ZK 的 1、 3 接通，溫度超過 45時 1ZJ 動作，超過 55時 ZJ 動作， 1ZJ 與 ZJ 的接 點(diǎn)對 ZJ 線圈自保持，一直需要溫度下降到 45以下， 1ZJ 斷開時才返回。 （ 3）過負(fù)荷啟動方式 主變過負(fù)荷時，啟動時間繼電器 1SJ，延時啟動 ZJ。 2SJ 作用是延時報風(fēng)機(jī)故障信號。如圖 2.29 補(bǔ)充： 220KV 主變風(fēng)機(jī)啟動方式與 110KV 主變原理完全一致。主要區(qū)別有兩點(diǎn) （ 1） 220KV 主變溫度計提供兩組溫度啟動接點(diǎn)，各個風(fēng)機(jī)可以根據(jù)事先把手開關(guān)設(shè)定的“溫度 I”或“溫度 II”在不同的溫度逐一投入。 （ 2）把手開關(guān)還設(shè)有“輔助”檔，當(dāng)運(yùn)行的風(fēng)機(jī)因故停止工作時，把手開關(guān)在輔助擋TwJb TwJc HwJa HwJb HwJc TwJa 701 901 903 斷路器合閘位置 斷路器分閘位置 圖 2.26 圖 2.27 31LP14 UB 32LP9 33LP7 UB 保護(hù)信號公共端 本側(cè)復(fù)壓并聯(lián)啟動 中壓側(cè)復(fù)壓并聯(lián)啟動高壓側(cè) 低壓側(cè)復(fù)壓并聯(lián)啟動高壓側(cè) 中壓側(cè)復(fù)壓元件 低壓側(cè)復(fù)壓元件 宜 賓電業(yè)局繼電保護(hù)工作手冊 18 風(fēng)機(jī)將自動投入運(yùn)行。 因?yàn)?220KV 主變風(fēng)機(jī)控制二次回路比較復(fù)雜，這里就不再畫出，需要時可以參考廠家提供圖紙。 8 主變測溫回路 主變測溫常用的是 Pt100 電阻，測溫原理如圖 2.30 這種方式測溫對 Pt100 電阻的精確度要求較高，就是導(dǎo)線上的電阻 r 影響也必須考慮，所以設(shè)計了 T05+的補(bǔ)償回路，根據(jù)補(bǔ)償，就能夠獲得 Pt 上的壓降，再計算出 Pt 的電阻，最后對照 Pt100 的溫度和電阻的特性就能夠得到主變的溫度。 圖 2.28 F C C 1SJ RT ZJ GFH WJ55 1SJ 2SJ WJ45 1ZJ ZJ ZJ 1ZJ 其它風(fēng)機(jī) ZK 2 4 1 3 BK ZJ A B C N A12 A13 A14 N12 N14 C RD T05 + T05 Pt r r r 溫度計內(nèi)部 圖 2.30 測 溫 裝 置 圖 2.29 2SJ 701 C 901 通風(fēng)故障 宜 賓電業(yè)局繼電保護(hù)工作手冊 19 9 有載調(diào)壓機(jī)構(gòu) S6“ 1 N”升壓極限位置開關(guān)，在最高檔斷開； S7“ N 1”降壓極限位置開關(guān)，在 1 檔斷開； 圖 2.31 是有載調(diào)壓機(jī)構(gòu)的示意簡圖。升壓時按鈕 S1 動作， K1 閉合，電機(jī) M 正相序轉(zhuǎn)動，調(diào)壓機(jī)構(gòu)升檔，降壓時 S2 動作， K2 閉合，電機(jī) M 反相序轉(zhuǎn)動，調(diào)壓機(jī)構(gòu)降檔。緊急停止時 S3 閉合， Q1 動作斷開操作回路。主變后備保護(hù)保護(hù)在過流時候， BTYJ 動作，閉鎖調(diào)壓。 有載機(jī)構(gòu)的檔位顯示一般有三種，一種是一一對應(yīng)方式，如圖 2.32，當(dāng)前在哪個檔位就哪個檔位帶電，另一種是 BCD 碼方式，按 照 8421 記數(shù)方法，如圖 2.33，在 1 檔時 M1 通，在 2 檔時 M2 通，在 3 檔時 M1 和 M2 都導(dǎo)通，在 4 檔時 M3 導(dǎo)通等等，還有一種是位數(shù)方法，如圖 2.34， M11 表示十位數(shù)，帶電表示 1，不帶電表示 0，后面的 M1 M10 表示個位的 0 10 數(shù)字。 10 交直流電源回路 斷路器需要交流電源柜內(nèi)照明，加熱，需要直流電源電機(jī)儲能（ 220V）或者作合閘電源（ 240V）。電源回路比較簡單，這里只簡單介紹一下。 圖 2.32 M1 M801 M2 M802 M3 M803 801 M80n 圖 2.33 M1 M801 M2 M802 M3 M803 M4 M804 801 圖 2.34 M1 M801 M2 M802 M3 M803 801 M11 M811 圖 2.35 1#直流屏 2#直流屏 1 2 3 4 5 至機(jī)構(gòu) 1 至機(jī)構(gòu) 2 至機(jī)構(gòu) 3 至機(jī)構(gòu) 4 至機(jī)構(gòu) 5 1RD 2RD 圖 2.31 L1 L2 L3 A B C N RD K1 K2 M BTYJ LP Q1 S1 S2 S3 K2 K1 S6 S7 K1 K2 Q1 L81 L31 L41 L91 021 023 過負(fù)荷閉鎖有栽調(diào)壓 宜 賓電業(yè)局繼電保護(hù)工作手冊 20 每個一次電源等級相同的間隔用一條主線路，主線路把所有該等級間隔的端子箱串聯(lián)起來，圖 2.34 表示出了直流回路是一個手拉手的合環(huán)回路，每個端子箱都有一個開環(huán)的刀閘，這樣某個機(jī)構(gòu)要停止供電時只需要斷開它自己和旁邊某一側(cè)端子箱的刀閘即可，而不影響其他機(jī)構(gòu)的正常供電，在主線路上已經(jīng)有直流屏的出線保險（ 1RD、 2RD）所以只能是安裝刀閘不能是可熔保險或者空氣開關(guān)。但是在到 機(jī)構(gòu)箱去的分支線路中還必須有可熔保險或者空氣開關(guān)。 這里要說明一下合閘電源和儲能電源的不同點(diǎn)，在以往的開關(guān)中，多是由操作電源動作接觸器，接觸器的大容量接點(diǎn)接通合閘電源，開關(guān)的合閘線圈瞬間通過沖擊大電流產(chǎn)生巨大磁場，線圈中的鐵芯動作帶動開關(guān)動觸頭連桿，把開關(guān)合上，所以合閘電纜都比較粗，用 2 30 以上的鋁芯電纜，在合閘瞬間直流屏受到的沖擊影響也比較大?，F(xiàn)在的彈簧操作機(jī)構(gòu)開關(guān)，都是事先由儲能電源將合閘彈簧儲能，合閘時操作電源通過合圈，合圈中的鐵芯頂開固定彈簧的棘爪，彈簧瞬間釋放能量，由這個彈簧的彈性勢能能 去推動連桿將動觸頭合上。 通過比較合閘電源和儲能電源的不同，因工作需要斷開運(yùn)行開關(guān)的合閘電源必須經(jīng)過調(diào)度部門的同意，因?yàn)楹祥l電源一旦斷開，開關(guān)重合閘就不起作用了。儲能電源不存在這個缺陷。 交流回路與直流回路的結(jié)構(gòu)完全一致。 第五節(jié) 變電站的音響信號回路 自從變電站實(shí)現(xiàn)綜合自動化后，已徹底取消了原有的中央信號和音響系統(tǒng)。但是在宜賓局白沙和龍頭變電站等非綜合自動化站仍在運(yùn)行，因其設(shè)計巧妙，物美價廉在許多用戶站中也得到了大量使用。同時該回路是一個比較完善的系統(tǒng)圖，所以需要對其有比較清楚的認(rèn)識。 一 閃光系統(tǒng) 閃光回路的繼電器 1ZJ、 2ZJ 都是直流屏本身自帶繼電器，閃光小母線（ +） SM 編號 100裝設(shè)在直流屏和控制屏，再用電纜連接兩塊屏的小母線（在直流屏上均能看見以三個端子為一組的端子排，分別為 +KM， KM 和 SM）。其與操作回路圖構(gòu)成的閃光回路可用圖 2.36表示。 KM +KM (+)SM 2RD 2ZJ 2ZJ 2ZJ 1ZJ1ZJ 1TA 1BD KK 9 10 14 15 LD HD DL1 DL2 TQ HQ 圖 2.36 KM 100 宜 賓電業(yè)局繼電保護(hù)工作手冊 21 結(jié)合本書最后的附圖非綜合自動化的控制回路分析， KK 開關(guān)的 9、 10 是合后狀態(tài)，14、 15 是分后狀態(tài)。當(dāng) KK 在合后狀態(tài)， 斷路器在分閘時，負(fù)電源通過不對應(yīng)回路與（ +）SM 接通，由于 1ZJ 線圈電阻存在， LD 發(fā)出暗光，同時 1ZJ 時間接點(diǎn)延時動作 2ZJ， 2ZJ 常開接點(diǎn)延時閉合， 1ZJ 線圈被短路， LD 發(fā)出明光，同時 2ZJ 常閉接點(diǎn)延時打開， 1ZJ 返回，2ZJ 也返回， LD 又發(fā)出暗光，一直延續(xù)下去。斷路器在合閘時的不對應(yīng)狀態(tài)同理。 1TA 是實(shí)驗(yàn)按鈕，白燈 1BD 能起到監(jiān)視電源的作用， 1TA 和 1BD 裝設(shè)在中央信號控制屏。 這里的 +KM、 KM 和（ +） SM 母線是直流屏上的母排，我們接出控制電源后到每塊保護(hù)屏的小母線上（這里只畫出了保護(hù)屏的 KM小 母線），然后每個保護(hù)有專用的控制保險（這里只畫出 2RD），每一路保護(hù)的不對應(yīng)回路都并聯(lián)接在 KM和（ +） SM 之間。 不對應(yīng)信號的復(fù)歸，只需要將把手 KK 開關(guān)打在短路器相應(yīng)位置即可。 二 事故音響系統(tǒng) 中央信號系統(tǒng)由事故信號與預(yù)告信號兩部分組成，事故信號除了上面的燈光信號外，還必須要有音響信號，事故信號用電笛，預(yù)告信號分瞬時預(yù)告信號和延時預(yù)告信號，預(yù)告信號用電鈴，音響信號需要有自動復(fù)歸重復(fù)動作的功能。 KK 開關(guān)的 1、 3 和 19、 17 是合后狀態(tài)； 沖 擊繼電器 1XMJ 在線圈 ZC 突然通過電流，或者電流突然變化時， ZC 動作，當(dāng)電流穩(wěn)定時， ZC 返回。 。 圖 2.37 XPM 2SYMII 2SYMI 727I 727II 1SXJ 2SXJ 1JJ 1ZJ 1SJ 2ZJ ZJ 1SJ DD ZJ ZJ ZC ZJ 1ZJ YJA ZC 1RD 2RD XM +XM SYM 2TA 1SXJ 2SXJ 3 1 19 17 TWJ 701 708 702 92 94 KK KK 沖擊繼電器 1XMJ 圖 2.16 中跳位 宜 賓電業(yè)局繼電保護(hù)工作手冊 22 在不對應(yīng)瞬間 ZC 線圈通過突變電流， ZC 啟動 ZJ 線圈， ZJ 的一個接點(diǎn)自保持 ZJ 線圈（因?yàn)?ZC 馬上就會返回，以備下一次啟動），一個接點(diǎn)去啟動電笛 DD，還有一個接點(diǎn)去啟動時間繼電器 1SJ， 1SJ 開接點(diǎn)延時啟動 1ZJ 線圈， 1ZJ 閉接點(diǎn)斷開讓 ZJ 返回，停止電笛。這個回路主要考慮到兩點(diǎn)： 1、啟動回路 ZC 與音響回路 ZJ 裝置分開，以保證音響裝置一經(jīng)啟動即與原來不對應(yīng)回路無關(guān) ， ZC 馬上返回達(dá)到重復(fù)動作的目的。 2、時間繼電器 1SJ 很快能將音響信號解除（同時燈光信號保留），以免干擾處理事故。 所有斷路器的不對應(yīng)回路都可以接在 SYM 和 XM 之間。 由于 220KV 變電站 10KV 出線都是屬于開關(guān)間就地保護(hù)，為了簡化接線，按各母線段裝設(shè)單獨(dú)的事故信號小母線 2SYMI 和 2SYMII。將 10KV 各個斷路器不對應(yīng)都接在 XPM 和2SYMI 或 2SYMII 之間。該三根小母線裝設(shè)在 10KV 開關(guān)柜內(nèi)。當(dāng) 10KV 開關(guān)事故跳閘時首先啟動事故信號繼電器 2SXJI 或 2SYMII，該兩個繼電器各自一個接點(diǎn)去啟動沖擊 繼電器，一個接點(diǎn)去接通分段光字牌報警。 2TA 是手動實(shí)驗(yàn)按鈕，可以每天檢查音響回路。 YJA 是手動解除音響按鈕。 2TA、 YJA裝設(shè)在中央信號控制屏上。 1JJ 可以監(jiān)視 XM 電壓。 三 預(yù)告信號 圖 2.38 2XJJ 1JJ PM 1YBM 2YBM KDM 2XJJ 2JJ 2ZJ 2ZJ ZJ ZJ ZC ZJ ZC 2TA YJA 1ZJ 901 903 3RD 4RD 704 703 2YBM 1YBM 709 710 +XM XM 沖擊繼電器 2XMJ 7 8 10 12 9 11 15 16 13 14 5 6 4 3 1 2 事故信號保險熔斷 控制回路斷線 1ZK DL 2SJ GP GP 宜 賓電業(yè)局繼電保護(hù)工作手冊 23 預(yù)告信號裝置是當(dāng)設(shè)備故障或某些不正常運(yùn)行情況下能自動發(fā)出音響和燈光信號的裝置。對某些瞬時異常信號能很快恢復(fù)正常，不必馬上發(fā)出告警，所以加延時，成為延時預(yù)告信號。音響小母線 1YBM、 2YBM 用與瞬時預(yù)告信號， 3YBM、 4YBM 用于延時預(yù)告信號。 結(jié)合圖 2.37 與圖 2.38 會發(fā)現(xiàn)音響回路為了簡化接線是作為整體來設(shè)計，相互之間有聯(lián)系，所有元件統(tǒng)一編號。 1RD、 2RD 是事故信號保險， 3RD、 4RD 是預(yù)告信號保險。 結(jié)合圖 2.38 與圖 2.39 來分析預(yù)告信號的動作情況 當(dāng)圖 2.39 外部信號接點(diǎn)動作時，圖中已標(biāo)出電流流動方向，相應(yīng)的光字牌點(diǎn)亮， 1ZK打在運(yùn)行位置， 15 與 16， 13 與 14 接通沖擊繼電器的 ZC 動作。與事故音響分析同理，電鈴DL 發(fā)出預(yù)告信號，同時 2ZJ 的另一個接點(diǎn)去啟動圖 2.37 的 1SJ， 1SJ 常開接點(diǎn)延時啟動 1ZJ，1ZJ 的接點(diǎn)斷開圖 2.38 中的 ZJ，中止預(yù)告信號。 KDM 是控制回路斷線小母線，由 10KV 系統(tǒng)公用，將 10KV 斷路器的控制回路斷線（圖2.19）接在 PM 與 KDM 上。同樣， PM 和 KDM 裝在 10KV 開關(guān)柜內(nèi)。 在日常試驗(yàn)檢查光字牌的燈泡是否完好，可以利用轉(zhuǎn)換開關(guān) 1ZK 打在試驗(yàn)位置，此時1ZK 的接點(diǎn)導(dǎo)通如圖 2.40，圖中已經(jīng)標(biāo)出電流的流動方向。試驗(yàn)的時候，燈泡是串聯(lián)的，只要有一個燈泡損壞，該光字牌就不會亮。而 1ZK 在運(yùn)行時燈泡是并聯(lián)的，其中一個燈泡損壞不影響另一個燈泡工作。之所以實(shí)驗(yàn)時候用 6 對 1ZK 的接點(diǎn)串聯(lián)，是為了 1ZK 在切換時候能更好的斷弧，因?yàn)橐粋€變電站光字牌比較多，也就是說圖 2.40 中的負(fù)載比較大，對斷弧的要求也就較高。 以上圖 2.38 至圖 2.40 是瞬時預(yù)告信號。其實(shí)延時預(yù)告信號與瞬時預(yù)告信號原理完全一樣。主要區(qū)別有三點(diǎn)： 1、增加一個沖擊繼電器 3XMJ 與時間繼電器 2SJ，該 3XMJ 繼電器的 ZJ 啟動后不直接啟動 2ZJ，而是去啟動 2SJ，由 2SJ 延時啟動圖 2.38 的 2ZJ。 2、圖 2.38的 1ZJ 接點(diǎn)不但能斷開 2XMJ 的 ZJ，也要連接在 3XMJ 的 ZJ 上，能自動斷開 3XMJ 的 ZJ。3、增加一個與圖 2.38 接線方式完全一樣的延 時信號把手 2ZK 和兩條延時音響小母線 3YBM和 4YBM。 6 5 4 3 2 1 GP GP 7 8 9 10 11 12 +KM 1YBM 2YBM KM 3RD 4RD 704 703 1ZK 1ZK 1ZK 1ZK 1ZK 1ZK 圖 2.40 1YBM 2YBM 15 16 13 14 +XM XM 1ZK ZC 3RD 4RD 703 901 GP 709 710 704 外部接點(diǎn) 圖 2.39 宜 賓電業(yè)局繼電保護(hù)工作手冊 24 延時信號電源也是采用 703 和 704。 過負(fù)荷信號屬于延時信號，但是卻接在瞬時信號上，這是因?yàn)楸Ｗo(hù)內(nèi)部已經(jīng)對過負(fù)荷接點(diǎn)延時動作了，不需要再在音響系統(tǒng)中延時。 四 其他中央信號 分析圖 2.36， 1JJ 監(jiān)視了事故信號保險，但是監(jiān)視自身的 2JJ 卻無法發(fā)出信號，所以還要另設(shè)一個回路來監(jiān)視 3RD 和 4RD 的運(yùn)行情況，如圖 2.41，采用控制小母線 KM 和 5RD，6RD 來完成。 正常運(yùn)行時， 2JJ 開接點(diǎn)閉合，白燈 2BD 發(fā)出平光，同時也監(jiān)視了 5RD 與 6RD 的運(yùn)行情況，當(dāng) 3RD、 4RD 斷開時， 2JJ 閉接點(diǎn)閉合， BD 接在閃光小母線（ +） SM 上發(fā)出閃光。 保護(hù)裝置動作后，還同時伴隨著機(jī)械掉牌，以便分析故障類型和保護(hù)動作情況，所以還設(shè)有“掉牌未復(fù)歸”光字牌。圖 2.42 專門設(shè)計了“掉牌”小母線 FM 和 PM，電源與預(yù)告信號公用 3RD、 4RD，小母線通常設(shè)置在保護(hù)屏的頂端，簡化了二次接線。只要全站有一個 信號繼電器 XJ 未復(fù)歸，“掉牌”光字牌都會亮，提醒工作人員手動復(fù)歸。 我局在保護(hù)實(shí)現(xiàn)微機(jī)化后就取消了 FM 和 PM，但很多用戶站還在使用。 特別的，在圖 2.42 可知，“掉牌”信號不需要發(fā)音響信號，因?yàn)橹暗谋Ｗo(hù)動作已經(jīng)發(fā)出相應(yīng)的音響。同理，重合閘光字牌也不需要發(fā)音響信號，因?yàn)橹暗拈_關(guān)動作已經(jīng)發(fā)出事故音響信號。重合閘光字牌接線如圖 2.43 所示。 圖 2.41 （ +） SM +KM KM 2JJ 2JJ 2BD 5RD 6RD 5RD100 105 106 預(yù)告信號回路 圖 2.42 3RD 4RD +XM XM FM PM 716 1XJ 2XJ 掉牌未復(fù)歸信號 704 3RD 4RD +XM XM 703 重合閘動作信號 704 保護(hù)重合閘接點(diǎn) 703 圖 2.43 宜 賓電業(yè)局繼電保護(hù)工作手冊 25 第六節(jié) 同期裝置 在白沙和龍頭變電站，還有同期控制系統(tǒng)。要合上一個斷路器，必須要用同期開關(guān) TK把待并兩側(cè)電壓送入同期比較裝置，將同期繼電器 TJJ 投入工作，插入防誤鎖，才 能通過KK 開關(guān)合上斷路器。這種同期系統(tǒng)二次回路如圖 2.42 圖中的同期繼電器 TJJ 有兩個線圈，若比較的電壓不同期， TJJ 動作，常閉接點(diǎn)打開。S 是測量兩個電壓的電壓表。 TQMa 和 TQMa是同期電壓小母線，由同期開關(guān) TK 與 1#手同期開關(guān) 1STK 把比較電壓送入 TJJ。 1THM、 2THM 和 3THM 是同期合閘小母線，操作回路正電源由 TK 送至 1THM，再通過 1STK 進(jìn)入同期回路，如果是用同期繼電器，正電源通過同期接點(diǎn)進(jìn)入 2THM；如果是手同期操作，則合上 2#手同期開關(guān) 2STK 并且合上同期按鈕 THA，正電源進(jìn)入 3THM，然后插入防誤鎖，就可以操作控制開關(guān) KK 分合斷路器（結(jié)合附圖 非綜合自動化的控制回路 ）。 母聯(lián)開關(guān)的同期回路與線路同期回路基本一致，只不過母聯(lián)的同期 TK 上的 9 和 15 分別引入的是 Sa630 和 Sa640。 注意，這里的同期合閘與保護(hù)的同期重合閘是不相同的，前者受人為控制，本質(zhì)上是手動合閘，后者是保護(hù)的自動重合閘。 一般的同期需要滿足三個條件： 1、電壓相等； 2、頻率相等； 3、相角相同即同步。但是在微機(jī)保護(hù)的同期重合閘中，使用了很巧妙的辦法：只記憶跳閘前線路電壓 A609 和 母線電壓 A630 的相角差，再與重合閘時兩電壓的相角差做比較，誤差在 20內(nèi)就認(rèn)為是同期的。這是因?yàn)殡娋W(wǎng)的電壓等級是一定的，待并兩側(cè)電網(wǎng)的頻率是由各自的發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)，只要兩邊電網(wǎng)的相角差一致就認(rèn)為兩側(cè)并未失步，可以同期。這和發(fā)電機(jī)并網(wǎng)是不同的。 圖 2.42 1 3 7 5 9 11 15 13 5 8 208 188 138 158 118 9 5 7 1 3 3 1 2 4 6 8 A611 A612 N601 1STK 725 2STK 722 TJJ TJJ TJJ THA S S TQMa TQMa YMn 3THM 2THM 1THM A610 A620 N600 723 722 721 TK KK 控制正電源 至操作回路 防誤鎖 Sa630 Sa640 A734 A609 電壓 切換 宜 賓電業(yè)局繼電保護(hù)工作手冊 26 第三章 新型微機(jī)保護(hù)的工作原理 本局的保護(hù)已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)微機(jī)化，微機(jī)保護(hù)比起電磁型保護(hù)來講，能夠?qū)﹄姎饬窟M(jìn)行很復(fù)雜的計算，形成新的保護(hù)原理，從而開發(fā)出新種類的繼電器。這對調(diào)試保護(hù)提出了新的要求，因此必須熟悉這些原理，才能保證微機(jī)保護(hù)安裝調(diào)試的質(zhì)量。鑒于各保護(hù)都有專用的技術(shù)說 明書，這里只對書中部分難點(diǎn)作出詳細(xì)的分析。 第一節(jié) 工頻變化量距離繼電器 距離繼電器的工作方式是比較測量阻抗 ZJ 與整定值 Zzd 的大小 .但是保護(hù)裝置是無法直接得到 ZJ， 需要對所測電壓和電流進(jìn)行計算，也就是說，可以把比較阻抗的方程轉(zhuǎn)化為比較故障時候的極化電壓 Up 和工作電壓 Uop 的方法。 極化電壓：故障點(diǎn)在故障前的電壓，是保護(hù)的記憶量； 工作電壓：工作電壓的公司是保護(hù)選取采用的公式，該公式能在保護(hù)計算中能很好的區(qū)分出區(qū)內(nèi)故障和區(qū)外故障。 工作電壓的公式： Uop=U Zzd*I 下面分析工頻變化量距離繼電器的工作原理 正常運(yùn)行時，輸電線路忽略線路阻抗的情況下線路電壓 Uz 處處相等。如圖 3.1 在線路 K 點(diǎn)發(fā)生金屬性接地短路，故障點(diǎn)電壓為零，相當(dāng)于在圖 3.1 的 K 點(diǎn)增加了一個反方向的電壓 Uz。如圖 3.2 根據(jù)電路的疊加原理，就可以將圖 3.2 分解為正常運(yùn)行的網(wǎng)絡(luò)（圖 3.1）與故障分量網(wǎng)絡(luò)（圖 3.3）。故障分量網(wǎng)絡(luò)就是工頻變化量分析的對象。 圖 3.3 只有一個附加電勢 Uz，它的值就是故障前的母線電壓，這里選作極化量。 一、作出區(qū)內(nèi)故障阻抗圖。圖 3.4 圖 3.1 EM=E EN=E M N K Uz Uz Uz 圖 3.2 EM=E EN=E M N K Uz Uz Uz Uz 圖 3.3 M N K Uz EN=0 EM=0 圖 3.4 Uz K Zk ZM F ZZd Uop M N I 宜 賓電業(yè)局繼電保護(hù)工作手冊 27 ZM： M 側(cè)系統(tǒng)阻抗； ZK線路 M 側(cè)母線至 K 點(diǎn)阻抗； Zzd：保護(hù)整定值；工作電壓 Uop:保護(hù)范圍末端 F 點(diǎn)的電壓； I：電流故障分量。 線路 M 側(cè)的保護(hù)動作情況， Uz=（ ZM+ZK） * I Uop=（ ZM+ Zzd） * I 作出函數(shù) U= I*X 的坐標(biāo)圖，圖 3.5，當(dāng) X=（ ZM+ZK）時， U=Uz，當(dāng) X=（ ZM+ Zzd）時， U=Uop 這里的 Uop 的電壓是實(shí)際是不存在的，只不是是保護(hù)計算出的一個比較電氣量， U M= ZM* I，是故障后母線電壓的電氣量。所以 Uop= U M+ Zzd* I。公式右邊所有的電氣量是可以測到的，所以可以計算出 Uop 的值。 由圖 3.5 明顯可以得到在區(qū)內(nèi)故障時候 Uz Uop (式 3.2) 二、反方向故障的阻抗圖 如圖 3.6 在 M 側(cè)反方向 K 點(diǎn)故障時， Uop= Zs* I ， Uz=（ ZZd+ZK+Zs） * I。同樣作出函數(shù) U= I*X 的坐標(biāo)圖（圖 3.7），當(dāng) X= Zs， U= Uop；當(dāng) X=（ ZZd+ZK+Zs）， U= Uz。 Zs 雖然無法實(shí)際測到，但 Uz Uop =（ ZZd+ZK） * I = ZZd* I + U M，公式右邊的數(shù)值也是可以測得的， Uz Uop 0。 可知，在反方向故障時 Uz Uop (式 3.3) 歸納式 3.1、式 3.2 和式 3.3，就得到工頻變化量距離 繼電器動作方程 Uz Uop，同時也證明 Uop 作為工作電壓選擇的正確性。 ZM ZK ZZd U X Uop Uz UM 圖 3.5 Uz K Zk ZS F ZZd Uop M N I 圖 3.6 ZS ZK ZZd U X Uop Uz UM 圖 3.7 宜 賓電業(yè)局繼電保護(hù)工作手冊 28 以上是以 M 側(cè)繼電器為分析對象，同理也可以分析出 N 側(cè)繼電器動作方程。 三、工頻變化量距離繼電器的動作特征 正方向區(qū)內(nèi)故障，得到公式 Uz Uop，即 ZM+ZK ZM+ Zzd，也就是 ZK（ ZM） Zzd （ ZM）動作區(qū)間是圓點(diǎn)在 ZM，半徑為 ZM+ Zzd的圓內(nèi)。圖 3.8 該動作區(qū)間包含了坐標(biāo)原點(diǎn)，因此能很好的切除出口短路故障。 用電氣變化量作為分析對象比普通阻抗繼電器更加靈敏，有關(guān)工頻變化量 構(gòu)成的保護(hù)可以閱讀本章第四節(jié)復(fù)合距離繼電器。 正方向區(qū)外或者反方向故障時，令 ZZd +Zs= Zs，注意到 ZK是 M 側(cè)的反方向，有 ZS Zzd ZS Zk ,動作區(qū)間是以 Zs為圓心， ZS Zzd為半徑的上拋圓，這個圓在整定值 Zzd之外，所以不會誤動做。圖 3.9 第二節(jié) 普通距離繼電器 在南瑞系列保護(hù)中，作為后備保護(hù)的普通距離繼電器通常也是比較工作電壓與極化電壓來判定保護(hù)是否應(yīng)該動作。極化量 Up 一般選擇用故障時候的正序電壓 U1， 因?yàn)樵诒认嗍嚼^電器中，極化量是作為基準(zhǔn)量與 Uop 比相，通常要求 Up 能保持故障前電壓的相位不變，幅值不能太小，比較容易取得的電氣量。正序電壓 U1 能夠很好的滿足要求。 以 A 相故障分析 單相故障 U1a = Ua A、 B 兩相故障 U1a= Ua A、 B 兩相接地故障 U1a= Ua 三相對稱故障 U1a 0 （注：以上公式推導(dǎo)過程可參閱技術(shù)問答第 2 版第 23 頁） 因此采用正序電壓為極化量能很好的保持故障前正常電壓的特征。當(dāng)三相短路時，保護(hù)的正序電壓低于 10%正常電壓，這時保護(hù)進(jìn)入低壓測量程序，一般就采用記憶回路記住正常時的工作電壓。 圖 3.8 ZZd ZS 圖 3.9 ZZd ZS Zk 2 3 1 2 1 3 Uop Up 宜 賓電業(yè)局繼電保護(hù)工作手冊 29 繼電器的比相方程 90 arg 90 (式 3.5) 工作電壓： Uop=U I*Zzd 極化電壓： Up= U1m 在圖 3.10 中，線路 K 點(diǎn)發(fā)生故障時 , U1m=E m*e , EM= (ZK+Zs)*I , Uop=(ZK Zs)*I, 這里需要解釋 角的存在，如果考慮正常運(yùn)行情況下負(fù)荷的潮流情況，上面分析 的是電流從 M 側(cè)流向 N 側(cè)，必須要有電勢角（也就是兩邊要有電位差）。如圖 3.11，系統(tǒng)電勢 EM超前 M 點(diǎn)電壓 角，即公式中的 0。如果電流是從 EN流向 EM，則 EM落后 M 點(diǎn)電壓 角，即公式中的 0。 把以上的公式帶入式 3.5，最后得到 90 arg (Zk Zzd)/(Zs+Zk) *e 90 作出上式的動作特征區(qū)間，有圖 3.12。 圖 3.12 給出了在 =0、 = 30和 =30的三種動作區(qū)間，結(jié)合上面的公式分析，在送電側(cè) 0，動作區(qū)間偏 向第一象限，克服過渡電阻的能力強(qiáng)，在受電側(cè)，動作區(qū)間偏向第二象限，能較好的躲避負(fù)荷阻抗。 這里要注意兩點(diǎn)： 1、記憶回路提供的極化量并不是一直不變的，它只在故障瞬間保持故障前的狀態(tài)，只有它幅值逐漸衰減，但在衰減的過程中保持相位不變。用圖 3.13 可以表示出該動作區(qū)間的變化過程，是故障瞬間的暫態(tài)圓，是故障過程中極化量衰減時的過渡圓，是最終的穩(wěn)態(tài)圓。 2、取用極化量是 U1m， 而不是 U1m， 如果采用 U1m， 就得不到該動作區(qū)間。 以上主要解釋了在三相短路時候的動作方程及特征區(qū)間，反應(yīng)接地故障的接地距離繼電器和反應(yīng) 相間故障的相間距離繼電器與其原理基本一致，不同的地方有兩點(diǎn)： 1、極化量的選取，三相故障時選用記憶量，其他距離繼電器選用故障的正序分量，前面已經(jīng)很詳細(xì)的說明了。 圖 3.10 EM=E EN=E M N K Uk Us j Up= (ZK+Zs) *I*e j 圖 3.11 M N EM EN j 圖 3.12 = 30 Zs Zs 0 =0 =30 Zs Zzd 宜 賓電業(yè)局繼電保護(hù)工作手冊 30 2、接地距離繼電器由于零序電流的存在引入了零序補(bǔ)償系數(shù) K，所以它的工作為 Uop=U（ I+3K*I0） Zzd , 下面以 A 相故障為例，推導(dǎo)零序補(bǔ)償系數(shù) K 的公式。 UA=U1+U2+U0= Z1*I1+Z2*I2+Z0*I0 = Z1*I1+ Z1* I2+ Z1* I0+ Z0*I0 Z1* I0 （一般的 Z1 =Z2） = Z1（ I1+ I2+ I0） + （ Z0 Z1） * I0 = Z1*IA+3 Z1*（ ） * I0 = Z1*IA+3K* I0 Z1 （令 K= ） =（ IA+3K* I0） *Z1 一般情況下，可一取 K=0.67。 同時，變換公式得到 Z1= ，得到單相繼電器的接線方式為 。 南瑞系列保護(hù)接地距離 I、 II 段還提供了可以整定的穩(wěn)態(tài)角 ， 可以取 0， 15和30 動作區(qū)間向第一象限偏移 角，提高抗過渡電阻的能力。如圖 3.14 為了防止對側(cè)助增電流引起的超越，在 I、 II 段中還提供了電抗繼電器，該繼電器大約向下傾斜 12，故其動作區(qū)間如圖 3.15。作為遠(yuǎn)后備保護(hù)的 III 段距離繼電器不設(shè)電抗繼電器，因?yàn)榧词故窍乱欢喂收铣竭M(jìn)本段的距離 III 段范圍內(nèi)，下一段的距離 I、 II、 III 段動作時間也比本段的距離 III 段動作時間快，因此不需要。 第三節(jié) 距離繼電器的超越 在上一節(jié)中提 到加入電抗繼電器是為了防止超越，這一節(jié)就分析為什么會出現(xiàn)超越。 在系統(tǒng)中，線路通過過渡電阻 R 接地，如圖 3.16 M 側(cè)的距離繼電器測量阻抗 ZJ = 因?yàn)?Um = Zk*I1+(I1+I2)*R （兩邊同時除以 I1） 所以 ZJ = Zk+ R+ *R =K*e k= 為 I1和 I2的夾角。 最后得到公式 ZJ = Zk+ R+ K* R* e Z0 Z1 3 Z1 Z0 Z1 3 Z1 UA IA+3K* I0 U I+3K* I0 =0 =30 Zs Zzd =15 圖 3.14 12 Zs Zzd 圖 3.15 圖 3.16 EM=E EN=E M N K Zk Zs R I1 I2 Um I1 I2 I1 I2 I1 j I2 I1 I1+I2 j 宜 賓電業(yè)局繼電保護(hù)工作手冊 31 因此， ZJ在特征區(qū)間可以用圖 3.17 表示，當(dāng) I1超前 I2， 0， I1落后 I2， 0，由于對側(cè)助增電流的角度的不確定性，在 0 時，測量阻抗 ZJ小于實(shí)際的阻抗（ Zk+R），在 II 段的故障就有可能落在 I 段動作。所以，我們設(shè)計了電抗繼電器來躲避這種情況。 第四節(jié) 復(fù)合距離繼電器 在高頻保護(hù)中，南瑞公司 902 系列保護(hù)采用復(fù)合距離繼電器作為高頻方向元件。復(fù)合距離繼電器由兩部分組成，一部分是第一節(jié)講述的工頻變化量距離繼電器，另一部分是四邊形距離繼電器。因此稱作復(fù)合距離繼電器。 四邊形距離繼電器動作特征如圖 3.18， Zzd=1.5ZL, Zx=0.05Zzd, Zzd 阻抗角 78 ，1=2=30， Rzd Zzd。只需要整定 Rzd 和 Zzd，四邊形的區(qū)間大小就可以確定下來了。 為了防止在雙電源下線路故障出現(xiàn)距離保護(hù)超越現(xiàn)象， AB 邊不與 R 軸平行，而是向下傾斜 10 15，為了防止出口經(jīng)過渡電阻接地也能可靠動作， CD 邊也要向下傾斜， Rzd 由過渡電阻有可能的最大值決定，為了保證經(jīng)過渡電抗接地也能可靠動作，取 1=2=30得到 A、 B 兩點(diǎn)。 工頻變化量的整定值分兩個，一個是在后備保護(hù)中的 距離 I 段 Zzd1，它與四邊形距離繼電器共同構(gòu)成快速獨(dú)立跳閘元件，即 Z，動作時間小于 10 ms。必須注意理解的是 Z 也是復(fù)合距離繼電器，而不僅僅是工頻變化量距離繼電器。 Z 的動作特征區(qū)間如圖 3.19。第二個是以超范圍整定到對端電源的工頻變化量阻抗保護(hù) DzzdF，它與四邊形距離繼電器構(gòu)成高 頻距離保護(hù) Z+的方向元件。它的動作區(qū)間如圖 3.20。 Zs Zk R =0 0 0 距離 II 段 距離 I 段 K 圖 3.17 圖 3.18 Zzd Zzd Rzd 1 2 R Z A B C D 圖 3.17 宜 賓電業(yè)局繼電保護(hù)工作手冊 32 這里看到 Z+的動作區(qū)間就是四邊形距離繼電器，似乎工頻變化量距離沒有用處，其實(shí)由于四邊形是固定的，在反方向和區(qū)外故障時候工頻變化量是一個遠(yuǎn)離四邊形的上拋圓，與四邊形無 交集，也就沒有動作區(qū)，所以能很好的防止非故障區(qū)故障時候高頻正方向元件的誤動。 第五節(jié) 保護(hù)閉鎖系統(tǒng)振蕩的原理 有關(guān)什么是系統(tǒng)振蕩，和發(fā)生振蕩時，系統(tǒng)中各點(diǎn)的電壓，電流，相角變化規(guī)律以及振蕩對不同地點(diǎn)距離保護(hù)的影響的問題在技術(shù)問答上有詳細(xì)的講解，這里只對南瑞公司保護(hù)的開放閉鎖元件的四個判據(jù)作詳細(xì)的分析。 在系統(tǒng)發(fā)生振蕩時，應(yīng)該由手動或自動減少發(fā)電機(jī)機(jī)端出力和有選擇性的切除負(fù)荷，不應(yīng)由保護(hù)無選擇的任意解列系統(tǒng)。因此，對有可能出現(xiàn)電網(wǎng)振蕩的保護(hù)必須加裝振蕩閉鎖元件。 正 常運(yùn)行時，振蕩閉鎖元件一直是投入的，它閉鎖了距離保護(hù)等的動作，在網(wǎng)絡(luò)異常時，保護(hù)會啟動，該元件必須立刻判斷出異常是什么原因造成的。如果是系統(tǒng)振蕩，則該元件繼續(xù)投入，如果是故障，該閉鎖元件應(yīng)立刻開放。下面就講南瑞保護(hù)區(qū)別振蕩和故障用的四個判據(jù)。 一、保護(hù)啟動瞬間開放 160ms. 即使是保護(hù)由于系統(tǒng)振蕩的原因而啟動，系統(tǒng)兩側(cè)電勢由正常功角 擺至振蕩中心角180的時間也遠(yuǎn)大于 200ms。這樣振蕩的軌跡還沒有進(jìn)入動作區(qū)間閉鎖元件就已經(jīng)復(fù)歸。 如圖 3.21，正常運(yùn)行在 點(diǎn)，振蕩時振蕩軌跡是從點(diǎn)到點(diǎn)（ 由 1到 2）的時間遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過 160ms。軌跡在這個時間內(nèi)不能進(jìn)入保護(hù)動作區(qū)。此時若是故障引起的保護(hù)啟動，閉鎖元件已經(jīng)開放，保護(hù)可以動作。所以這個判據(jù)在系統(tǒng)振蕩時候不會誤動，在故障時候不會拒動。該判據(jù)只在啟動瞬間開放 160ms，之后就永久閉鎖（保護(hù)整組復(fù)歸時才復(fù)歸），即使是在系統(tǒng)振蕩時候再有故障也不開放，這就需要其他判據(jù)。 Zzd1 Zzd 圖 3.19 DzzdF Zzd 圖 3.20 M N A B EN=0 EM=0 1 圖 3.21 2 宜 賓電業(yè)局繼電保護(hù)工作手冊 33 二、不對稱故障開放元件 不對稱故障時的開放判據(jù)： I0 + I2 m I1 （式 3.6） 系統(tǒng)振蕩時， I0、 I2接近于零，該判據(jù)不滿足 。 不對稱故障時，根據(jù)對稱分量法作出復(fù)合序網(wǎng)圖，可以得到短路點(diǎn)各序電流的關(guān)系： 單相接地短路： I0 + I2 =2 I1 兩相短路 I2 = I1 （式 3.7） 兩相接地短路 I0 + I2 = I1 考慮到兩端電網(wǎng)分支系數(shù)的影響，在式 3.6 中 m 取 0.6，很好的滿足式 3.7。 三、對稱故障開放判據(jù) Uos=Ucos 在保護(hù)啟動 160ms 后再發(fā)生三相對稱短路，以上的判據(jù)都不能滿足，所以需要新的判據(jù)，即采用振蕩中心的電壓 Uos（圖 3.22）的大小作為判據(jù)。 無論系統(tǒng)是正常運(yùn)行還是振蕩， OM都是 M 點(diǎn)母線電壓 U， Ucos 都反應(yīng)了振蕩中心點(diǎn) S 的正序電壓 OS。三相短路一般都是弧光短路，弧光電阻壓降小于 0.05U。此時分析振蕩中心在最不利的情況下，如何用延時來躲過振蕩軌跡處于區(qū)內(nèi)的問題。 該判據(jù)又分兩部分： （ 1） 0.03U Uos 0.08U，延時 150ms 開放。 cos1=0.08 , 1=85.5系統(tǒng)角 171 cos2= 0.03 , 2=91.7系統(tǒng)角 183.5 圖 3.23 給出了此時振蕩的軌跡圖。從 1到 2變化了 6.2，整個振蕩周期 變化是180以最大振蕩周期 3計算，振蕩周期在這個區(qū)間內(nèi)停留的時間是 104ms，取延時 150ms閉鎖開放，即使該區(qū)域是保護(hù)動作區(qū)保護(hù)也能躲過振蕩軌跡。 （ 2） 0.1U Uos 0.25U，延時 500ms 開放 該判據(jù)作為（ 1）判據(jù)的后備分析的道理和（ 1）完全一致。 以上的判據(jù)在 Uos 很小時候，就能很好的用延時來躲避可能是振蕩原因引起的低壓。從而保證保護(hù)不會誤動。 如何更好的理解（ 1）、（ 2）兩個判據(jù)的關(guān)系，如圖 3.24 振蕩軌跡是由 A 到 B 到 C 到 D的單向運(yùn)動，進(jìn)入 A 點(diǎn)即（ 2）判據(jù)開始工作，接著進(jìn)入 B 點(diǎn)，（ 1）判據(jù)也開始 ，如果是故障進(jìn)入 B 點(diǎn)后 150ms 后（ 1）判據(jù)動作，如果是振蕩或者故障條件不滿足（ 1）的判據(jù)，軌跡繼續(xù)進(jìn)入 C 點(diǎn)，如果是故障，在進(jìn)入 A 點(diǎn)開始后的 500ms 時（ 2）判據(jù)動作。如果是振蕩，則進(jìn)入 D 點(diǎn)繼續(xù)運(yùn)行。 以上的分析都是基于線路阻抗角為 90狀態(tài)下。在南瑞技術(shù)書上提到如果線路阻抗角不為 90時， 角需要補(bǔ)償，這里解釋一下補(bǔ)償?shù)脑颉?圖 3.22 EM EN M N O S 圖 3.24 D C B A 0.1 0.03 0.08 0.25 判據(jù)（ 2） 判據(jù)（ 1） 圖 3.23 M N S 1 2 宜 賓電業(yè)局繼電保護(hù)工作手冊 34 三相短路時， M 點(diǎn)測得的電 壓實(shí)際上是一個呈感抗性質(zhì)的線路壓降與一個純電阻性質(zhì)的弧光電阻壓降，一次系統(tǒng)圖如圖 3.25 可見， U1與 U2相加就是母線電壓 U，結(jié)合圖 2.26，如果 R 不是純電感性質(zhì)，則 U1與U2之間的角度不再是 90而是線路的阻抗角 ，因此 Ucos也不再是弧光電阻 U2，作一個矢量 U3，讓 U3 U2，則 =90 ， Ucos(+)=U3 , U3 U2， U3是振蕩中心的電壓， U2是弧光電壓，當(dāng)然用 U3 來代替 U2 把 Ucos 的范圍縮小了，判據(jù)仍然有效，不會造成振蕩時保護(hù)誤動。 就是補(bǔ)償角 。在運(yùn)行中， U 和 是保護(hù)采集量， 是整定值，所以 U3的大小能夠計算出來，說明這個判據(jù)也是實(shí)用的。 另外從圖 3.26 可以分析出，當(dāng)線路阻抗角為 90時， A、 B、 C 三點(diǎn)合一，即 =90，則 =0，不需要補(bǔ)償，這和前面講的公式是一致的。 四、非全相時的振蕩判據(jù) 分相操作電網(wǎng)系統(tǒng)中，還要考慮非全相運(yùn)行的情況。由于是非全相運(yùn)行，選相元件會一直選中斷開相，此時系統(tǒng)振蕩不會誤動，若此時健全相再故障，選相元件就會選中故障相，因此可以用選相元件在不在斷開相來開放閉鎖元件。 另外，也可以采用測量健全相電流的工頻變化量來判斷 是否開放非全相的振蕩閉鎖。 第六節(jié) 高頻零序方向元件（ 0+） 零序方向元件由零序功率 P0決定， P0=3 U0*3 I0*ZD。 ZD是一個幅值為 1，相角為 78的補(bǔ)償阻抗。 在正方向 A 相金屬性接地故障時的電氣量如圖 3.27，三相合成的零序電壓和零序電流如圖 3.28， 角為線路阻抗角，一般為 78， I0在補(bǔ)償了 78之后 P0的矢量圖如圖 3.29。 圖 3.29 正好反映了在正方向故障時零序電流由線路流向母線，計算公式： 圖 3.25 M U R Rg U2 U2 圖 3.26 U3 O U1 U2 U B A C 圖 3.27 Ua Ub Uc Ia Ib Ic 3U0 Uc 3I0 圖 3.28 180 3U0 3I0*ZD 圖 3.29 宜 賓電業(yè)局繼電保護(hù)工作手冊 35 P0=3 U0*3 I0*ZD=9 U0* I0 cos180 = 9 U0* I0 0 那么在保護(hù)的反方向故障時， 3 U0、 3 I0和補(bǔ)償后的 3 I0矢量圖如圖 3.30。 P0=9 U0* I0 cos0 =9 U0* I0 0 由次可得，當(dāng) P0 0 時，反方向元件 F0 動作，當(dāng) P0 0 時，正方向元件 F0+動作，為了增加正方向元件動作的可靠性，將這個結(jié)論稍微改成當(dāng) P0 1時，正方向元件 F0+動作。 線路阻抗角一般 為 78，所以設(shè)計補(bǔ)償角也為 78，目的是讓 P0取得最大值，擁有更高的可靠性。如果沒有這個阻抗，線路出口經(jīng)過渡電容或者過渡電感接地時，零序電壓和零序電流之間的夾角就有可能接近 90或 270，此時 P0=0，處于動作的臨界點(diǎn)，保護(hù)就有可能誤動或拒動。 在 RCS 系列保護(hù)中，零序保護(hù)正方向元件由零序比較過流元件和 F0+與門輸出，反方向元件由零序啟動元件和 F0 與門輸出，零序比較過流元件定值比零序啟動元件大，所以反方向元件更加靈敏，這樣提高了裝置的可靠性。 第七節(jié) 主變保護(hù)的比率差動 南瑞系列變壓器保護(hù)的比率差動保 護(hù)動作方程如下 Id Icdqd Id K*Ir 同時滿足上式兩個條件保護(hù)動作， Id：差動電流， Icdqd：差動啟動電流， Ir：制動電流，K 比率系數(shù)。 設(shè)計比率差動主要有兩方面原因 1、正常運(yùn)行時，主變各側(cè) CT 的參數(shù)特性不一致， CT 的勵磁電流不同，保護(hù)平衡系數(shù)整定的誤差，使得差動回路中有不平衡電流通過，不平衡電流有可能超過差動電流的啟動電流。 2、在差動保護(hù)外部短路時（圖 3.31）， CT 一次側(cè)短路電流含有大量隨指數(shù)衰減的非周期分量，它衰減速度遠(yuǎn)小于周期分量，所以很難 轉(zhuǎn)變到 CT 二次側(cè)，而主要作為 CT 的勵磁電流，使 CT 鐵芯更加飽和，二次電流誤差更大，這種電流又稱暫態(tài)穿越性電流。 以上兩種情況都能使不平衡電流增大，尤其是后者，在大電流故障時極有可能使差動保護(hù)誤動。 因此引入了制動電流來克服這些缺點(diǎn)。 制動電流的采用對象各個保護(hù)是不一樣的，有選擇各側(cè)電流矢量差的，有選用各側(cè)電流最大值的，南瑞變壓器系列保護(hù)用后者， Id= I1+I2+I3， Ir=max I1、 I2、 I3 ，一般故障電流為最大，所以可以把 Ir 理解為故障電流，圖 3.30 3U0 3I0*ZD 3I0 圖 3.31 I1 I2 I3 H M L 宜 賓電業(yè)局繼電保護(hù)工作手冊 36 若是在區(qū)內(nèi)故障，那么差動電流 Id遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過制動電流 Ir，若是區(qū)外故障， Ir將遠(yuǎn)大于不平衡電流，所以比率差動保護(hù)的安全可靠性很高。 第八節(jié) 主變的電流保護(hù) 本節(jié)講述以 220KV 主變后備保護(hù) LFP973E 為例，考慮到 220KV 和 110KV 都是接地系統(tǒng)。 主變的后備電流保護(hù)有復(fù)壓過流保護(hù)和零序電流保護(hù)。復(fù)壓過流的方向由控制字 FL 控制。當(dāng) FL=0 時，復(fù)壓過流方向指向系統(tǒng)，靈敏角為 228，當(dāng) FL=1 時， 復(fù)壓過流方向指向變壓器，靈敏角為 48。方向的解釋如圖 3.32 當(dāng) K 點(diǎn)發(fā)生故障，若在變壓器其他側(cè)系統(tǒng)內(nèi)有電源（如中壓側(cè) EN），中壓側(cè)會向高壓側(cè)反送潮流 Ik，對于高壓側(cè)母線 H 的電壓來將， Ik方向是指向系統(tǒng)，有 228，當(dāng) P 點(diǎn)發(fā)生故障，高壓側(cè)母線 H 送出電流 Ip， Ip 方向是指向變壓器，有 48。所以設(shè)定了這兩種方向控制字，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)具體情況整定。 零序過流是用變壓器中性點(diǎn)的 CT 采集， CT 極性端安裝在變壓器側(cè)，零序方向元件也是采用控制字 FL0 整定，當(dāng) FL0=1 時，零序方向指向變壓器，靈敏 角 258，當(dāng) FL0=0 時，零序方向指向系統(tǒng)，靈敏角 78。作出變壓器零序電抗的等值電路圖 3.33 來解釋。 如果在高壓側(cè)線路故障，在線路上有附加零序電壓 U0和零序電流 I0I，相對與高壓母線H，零序電流 I0I的方向是變壓器流出指向系統(tǒng)，角度為 258，而中壓側(cè)中性點(diǎn)感應(yīng)出的零序電流 I0II相對于中壓側(cè)母線 M 是系統(tǒng)流出指向變壓器，角度為 78。注意，零序電流是采用圖 3.34 所標(biāo)示的中性點(diǎn)的電流。 注意：在做 變壓器零序過流保護(hù)和間隙零序過流保護(hù)試驗(yàn)時候，南瑞保護(hù)故障報告里顯H M L 圖 3.32 EM EN Ik K P Ip 圖 3.33 U0 I0I I0II H M I0I I0II 圖 3.34 H M 宜 賓電業(yè)局繼電保護(hù)工作手冊 37 示的故障電流是系統(tǒng) A、 B、 C 三相電流的最大值，而不是零序電流或者間隙零序電流的值，所以如果試驗(yàn)時僅僅加入零序電流或者間隙零序電流，報告會顯示電流為 0。這一點(diǎn)必須注意。 第九節(jié) 母差保護(hù) 母線差動保護(hù)根據(jù)母線上所有連接間隔的電流值計算差動電流，構(gòu)成大差元件作為差動保護(hù)區(qū)內(nèi)的故障判別元件。根據(jù)各連接間隔的刀閘位置開入計算出每條母線的各自的差動電流，構(gòu)成小差元件作為故障故障母線的選擇元件。間隔刀閘跨越上母線時，裝置自動識別為單母線運(yùn)行，不選擇故障母 線。任何一條母線故障都將所有間隔同時切除。 除此之外，若 I 母故障，則 I 母小差啟動， II 母小差不啟動，大差啟動，保護(hù)切除 I 母上各間隔。 II 母故障同理。 注意，兩條母線的小差計算都包括了母聯(lián)電流。 母聯(lián)死區(qū)保護(hù)（如圖 3.35），在母聯(lián)開關(guān)與母聯(lián) CT 之間的導(dǎo)線發(fā)生故障，此時 I 母小差動作， II 母小差不動作，大差動作， I 母上的間隔（包括母聯(lián)）都被切除。但是故障仍然存在， I 母小差仍舊動作，正好處于 II 母小差的死區(qū)，為此專門設(shè)計了母聯(lián)死區(qū)保護(hù)，死區(qū)保護(hù)動作條件是把母聯(lián)開關(guān)斷開之后，母聯(lián) CT 上仍有電流，并且大差元件與母聯(lián)開 關(guān)側(cè)的小差都不返回時，經(jīng)死區(qū)保護(hù)延時跳開另一條母線。 母差保護(hù)接入了母線上所有間隔元件的電流、間隔刀閘位置信號、失靈啟動母差信號，母差跳閘回路四個電氣量，在保護(hù)屏端子排上同一間隔的這四個電氣量的接線位置是一一對應(yīng)的，這一點(diǎn)要特別注意，如果將各間隔電氣量位置混淆，將會造成母差不正確動作，后果非常嚴(yán)重。在第二章已經(jīng)講了前三個電氣量回路的接法，母差跳閘回路（圖 3.36）接在圖2.16 的手跳位置，或者 220KV 間隔保護(hù)操作回路的 R 端子。 圖 3.36 1 R033 TJ 母差出口跳閘接點(diǎn) D31 D71 I 母 II 母 母聯(lián)開關(guān) 母聯(lián) CT D 圖 3.35 宜 賓電業(yè)局繼電保護(hù)工作手冊 38 第四章 高頻收發(fā)訊機(jī) 第一節(jié) 收發(fā)訊機(jī)的工作概況 本局所用的收發(fā)訊機(jī)大部分為南瑞公司的 LFX 系列，另有幾臺國電南自的 PSF 系列。 有關(guān)該兩種類型的收發(fā)訊機(jī)的工作原理等基本概念如外差、頻譜向上搬移等已在其技術(shù)說明書上有詳細(xì)的講解。這里只講述其在電網(wǎng)中的工作特點(diǎn)。在圖 4.1 中，當(dāng) K 點(diǎn)發(fā)生故障 瞬間，所有地點(diǎn)保護(hù)都會啟動發(fā)訊，然后 M、N、 Q 處保護(hù)判定為正方向故障停訊， P 點(diǎn)保護(hù)判定為反方向故障而一直讓收發(fā)訊機(jī)發(fā)訊閉鎖本側(cè)保護(hù)與對端的 Q 保護(hù)。必須等到 M、N 保護(hù)把故障隔離后才停訊。所以若工作需要要退出 P 點(diǎn)收發(fā)訊機(jī)時，必須通知 Q 點(diǎn)也退出收發(fā)訊機(jī)，不然有可能 K 點(diǎn)故障時因 Q 點(diǎn) 保護(hù)收不到閉鎖信號而越級跳閘。 由于保護(hù)啟動值比動作值靈敏，故障量一旦達(dá)到啟動值所有收發(fā)訊機(jī)都發(fā)訊，高頻訊號一方面閉鎖自己保護(hù)，一方面去閉鎖對端保護(hù)， P 點(diǎn)的反方向元件一直保持， M、 N、 Q 三處保護(hù)都要發(fā)訊 10ms 之后才投入各自的正方向元件，這樣可以防止 Q 處保護(hù)正方向元件先動作而誤跳閘。這也可以看出高頻保護(hù)的動作時間大于 10ms，一般在 15ms 左右。 反方向元件 D比正方向元件 D+優(yōu)先動作， 如果是從區(qū)內(nèi)到區(qū)外的轉(zhuǎn)換性故障，無論開關(guān)跳閘與否， D+都立刻返回， D立刻動作，收發(fā)訊機(jī)立刻重新發(fā)訊。 收發(fā)訊機(jī)發(fā)出的高頻訊號電平 40dB，這 40dB 分以下幾個部分： 1、對側(cè)收發(fā)訊機(jī)遠(yuǎn)方啟動所需要的最小靈敏啟動電平 4 dB。 2、收發(fā)訊機(jī)不確定動作電平 6 dB。 3、收發(fā)訊機(jī)正常工作所需要的最小工作電平 9 dB。 4、線路傳輸允許的最大衰耗 21 dB。 這里的最小工作電平 9 dB 即通常說的 1 奈倍（ NB）（ 1NB 8.686 dB）。兩側(cè)通道聯(lián)調(diào)時，本側(cè)收訊回路收到的電平不能 小于 9dB，最好也不能超過 18 dB，收到電平過大，也不利于收發(fā)訊機(jī)裝置的工作。收到電平過大，可以人為投入衰耗，在收發(fā)訊機(jī)上有跳線設(shè)計，按照說明書上每個跳線的衰耗根據(jù)需要投入。這里本側(cè)收訊回路收到的電平，并不是是指裝置背后端子處的電平，而是指高頻波進(jìn)入裝置內(nèi)部經(jīng)人為衰耗之后的電平。 電平與頻率的概念是不一樣的。頻率表示高頻波振蕩周期的快慢，電平是指高頻波振蕩能量的大小，所以高頻波只衰耗電平不改變頻率。 測試到本側(cè)收到對側(cè)高頻波電平值后就需要在收發(fā)訊機(jī)上整定好該電平值，這是正常時候收訊應(yīng)該達(dá)到的電平，如果今后 通道實(shí)驗(yàn)時收到的電平比整定值低 3 dB，裝置發(fā)“ 3 dB告警”信號。 3 dB 告警是一個很重要的概念，它不是指收到的電平小于 3dB，而是指收到的電平比正常電平要少 3 個 dB 以上。此時就應(yīng)該檢查高頻通道，找出衰耗增大的原因。 作通道試驗(yàn)時兩側(cè)的收發(fā)訊機(jī)工作情況可以用圖 4.2 表示。 M 側(cè)先按下試驗(yàn)按鈕， M 側(cè)收發(fā)訊機(jī)發(fā)訊 200 ms 后停止， N 側(cè)收發(fā)訊機(jī)收到訊后立刻被 M 側(cè)遠(yuǎn)方起訊而發(fā)訊 10s， M側(cè)停訊 5s 后再重新發(fā)訊 10s。 從圖 4.2 也可看到大約有近 5s 的時間內(nèi)是處于兩側(cè)收發(fā)訊機(jī)都發(fā)訊的狀態(tài)，此時若功放面板上的指針晃動 比較劇烈（ LFX 系列），說明兩側(cè)裝置的差拍比較大。接口面板上“ OP”圖 4.1 M N K EN EM P Q 宜 賓電業(yè)局繼電保護(hù)工作手冊 39 燈有可能熄滅，裝置報警，此時可以投入“功放板上的跳線”來消除這個現(xiàn)象。 所謂差拍是指收發(fā)訊機(jī)同時收到兩側(cè)的高頻訊號，若兩側(cè)訊號幅值相等，相位相反，則會因訊號的互相抵消而出現(xiàn)一個低谷，若低谷電平低于收發(fā)訊機(jī)啟動電平，收訊輸出就灰出現(xiàn)一個缺口，這就是差拍，也叫頻拍。若缺口時間 TX 足夠大，則保護(hù)會判發(fā)訊停止而誤動作。為了解決這個問題，收發(fā)訊機(jī)設(shè)計了分時接受法，在自己發(fā)訊時關(guān)閉時控門，只收自己的訊號，自己停發(fā)時才打開時控門接 受對側(cè)訊號，這樣就能很好的避免差拍現(xiàn)象。圖 4.3 給出了差拍現(xiàn)象的波形和采用了時控門后收到的訊號波形。圖 4.4 給出了時控門的邏輯圖。在圖 4.4 中，因?yàn)楣Ψ攀窃谑沼嵀h(huán)節(jié)與時控門之前，所以功率放大環(huán)節(jié)的差拍不影響收訊環(huán)節(jié)，同時功放板也起到監(jiān)視差拍的作用。 利用圖 4.4 也可以幫助理解頻譜向上搬移的優(yōu)點(diǎn)。已知裝置發(fā)出整定頻率 的訊號 f0，同時又自動發(fā)出本振頻率 fL（ f0+fL=1MHZ），在收訊回路中兩個頻率進(jìn)行混頻，經(jīng)濾波后成為1MHZ的高頻波進(jìn)入裝置，這樣無論整定的頻率 f0有多大，總有一個 fL與其相對應(yīng)，裝置只需要對 1MHZ的高頻波進(jìn)行計算，與 f0、 fL的大小無關(guān)，就大大提高了收發(fā)訊機(jī)裝置的可靠性。 M 側(cè) 發(fā)訊 N 側(cè) 發(fā)訊 M 側(cè)產(chǎn)生 差拍現(xiàn)象 采用分時法M 側(cè)收訊 t t t t 圖 4.3 圖 4.2 t 10s 200ms 5s 10s N 側(cè)收到 M 側(cè) 訊號的時間 接口 發(fā)訊 功率放大 線路濾波 高頻通道 收訊 圖側(cè)收到 側(cè)訊號的時間 TX f 0 f L 圖 4.4 時控門 缺口時間 tx 宜 賓電業(yè)局繼電保護(hù)工作手冊 40 第二節(jié) 高頻裝置試驗(yàn) 收發(fā)訊機(jī)裝置的電氣參數(shù)試驗(yàn)項目主要有三個試驗(yàn)項目。 1、發(fā)訊電平測試 將收發(fā)訊機(jī)的通道連接跳線插在“本機(jī)”與“負(fù)載”上，選頻電平表的選頻檔位打在所測頻率檔，測試線插入線路濾波的“負(fù)載”與“公共”孔內(nèi)。如圖 4.5 按下發(fā)訊按鈕，該收發(fā)訊機(jī)裝置自動投入 20dB 衰耗，所以在電平表上測得是 20dB 的功率電平，如果選頻電平表是測電壓電平的，則測量值應(yīng)該是 11dB。（在負(fù)載波阻抗 Z=75時， Lpx=Lux+9dB，有關(guān)匹配、波阻抗、功率電平、電壓電平等概念可以查閱技術(shù)問答。） 2、收訊啟動電平測試 將收發(fā)訊機(jī)的通道連接跳線插在“本機(jī)”與“通道”上，發(fā)頻振蕩器接在高頻電纜所接的端子上（可將高頻電纜斷開），振蕩器輸出頻 率交接在收發(fā)訊機(jī)裝置的工作頻率調(diào)節(jié)振蕩器輸出電平大小使收發(fā)訊機(jī)啟動，此時電平表測到振蕩器最小的輸出電平應(yīng)為 4dB，若輸出是電壓電平，則為 5 dB。如圖 4.6 3、 3dB 告警測試 在收發(fā)訊機(jī)入口處接選頻電平表，在高頻電纜處串聯(lián)可調(diào)衰耗，拔出本側(cè)發(fā)訊插件，由對側(cè)發(fā)出連續(xù)高頻信號，監(jiān)測到本側(cè)的收訊電平后整定好。通過調(diào)節(jié)可調(diào)衰耗逐步加大高頻衰耗使本側(cè)的收訊電平下降 3dB，然后插入本側(cè)發(fā)訊插件由本側(cè)發(fā)訊啟動對側(cè)發(fā)訊，此時本側(cè)應(yīng)該發(fā)“ 3dB 告警”信號，減少 1dB 的衰耗重復(fù)做以上試驗(yàn)就不再有告警信號。但最低的收訊電平仍然不能小于 1NB。試驗(yàn)方法如圖 4.7 一般故障排除 在通道試驗(yàn)時，功放板指針?biāo)查g擺動后迅速回零，此時應(yīng)該觀察張制面板上各個“ op”燈是否正常，如果所有燈都正常，則可以初步判斷裝置正常。另外還可以將通道連接跳線插在“本機(jī)”與“負(fù)載”上，按下發(fā)訊按鈕作裝置閉環(huán)試驗(yàn)，裝置工作正常則可以判定為通道故障，就必須檢查高頻電纜和結(jié)合濾波器是否接地或開路，通道切換把手是打在“旁路”還是“本線”等。 發(fā)訊 本機(jī) 負(fù)載 20dB 75 負(fù)載 公共 選頻 電平表 圖 4.5 高 頻 裝 置 圖 4.6 圖 4.7 75 振蕩器 電平表 可調(diào)衰耗 高 頻 裝 置 高頻電纜 宜 賓電業(yè)局繼電保護(hù)工作手冊 41 第五章 電網(wǎng)安全與自動控制裝置 第一節(jié) 中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)的單 相接地故障 與接地選線和消諧裝置 宜賓局 35KV 及以下電網(wǎng)均采用中性點(diǎn)不直接接點(diǎn)運(yùn)行方式，該類電網(wǎng)如果發(fā)生單相接地，接地點(diǎn)僅僅通過線路的對地電容電流，如果 35KV 電網(wǎng)電容電流不超過 10A， 10KV電網(wǎng)不超過 30A，就采用不接地方式，如果超過這個值，就必須采用經(jīng)消弧線圈接地方式。這兩種方式統(tǒng)稱小電流接地方式。 該類電網(wǎng)發(fā)生單相故障時，線電壓仍然是三相對稱，并不影響用戶用電，且故障電流較小，可以允許電網(wǎng)繼續(xù)運(yùn)行 12 小時。但是單相故障若不及時排除，容易轉(zhuǎn)換為多相故障。原始的方式是采用手工逐條線路拉閘的方式查找 故障線路，現(xiàn)在采用接地選線裝置可以自動判斷出故障線路。 一、中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)故障分析 在 I 號線路 A 相發(fā)生金屬接地故障時， II、 III 號線路 A 相與地是等電位，無電容電流，三條線路的 B、 C 兩相對地都有電容電流 Ic，由母線流向線路到大地，在故障點(diǎn)有故障電流6Ic 由大地流入線路到母線。 省略掉復(fù)雜的計算公式，可以只觀的從圖 5.1 得到以下結(jié)論： 1、不接地系統(tǒng)發(fā)生單相故障，故障相對地電壓為零，非故障相對地電壓為電網(wǎng)的線電壓，電網(wǎng)出現(xiàn)零序電壓，大小等于電網(wǎng)正常時的相電壓，但電網(wǎng)的線 電壓仍是三相對稱的。 2、非故障線路的 3I0大小為該線路的對地電容電流之和，故障線路的 3I0大小為所有非故障線路的對地電容電流之和 在圖 5.1 中，非故障的 II、 III 號線路 3I0=2Ic,方向?yàn)榱鞒瞿妇€， I 號故障線路 3I0=6Ic 2 Ic=4Ic,方向?yàn)榫€路流向母線。 圖 5.1 A B C III II I K Ea Eb Ec Ic Ic Ic Ic Ic 6Ic 6Ic 3Ic 3Ic Ic 宜 賓電業(yè)局繼電保護(hù)工作手冊 42 3、結(jié)合結(jié)論 2 且因?yàn)榱阈螂娏魇请娙蓦娏鳎苑枪收暇€路的零序電流超前零序電壓為 90，故障線路的零序電流滯后零序電壓為 90，兩者相差 180。矢量圖如圖 5.2 4、故障時接地點(diǎn) K 的電流等于所有線路（包括故障線路）的接地電容電流的總和， 它超前零序電壓為 90。 在圖 5.1 中， Ik=6Ic，這里的 Ik應(yīng)看做所有線路 B、 C 兩相電容電流之和，所以方向應(yīng)與其一致。 參考設(shè)計手冊，線路電容電流可以有以下計算公式 架空線路： Ic= 電纜線路： Ic= Ic:對地電容電流 U：電網(wǎng)線電壓（ KV） L：線路長度（ Km） 二、絕緣監(jiān)察與接地選線裝置 利用上面結(jié)論中的電氣特征，設(shè)計出該裝置。 由結(jié)論 1，線路單相接地時，母線 PT 開口三角形上有輸出電壓，裝置報警有線路接地，但此時還不 知道具體的接地線路。要找出故障線路，結(jié)合結(jié)論 2，采用考察零序電流大小的方式，結(jié)合結(jié)論 3，采用考察零序功率方向的方式來查出故障線路。 一般都在出線電纜頭處安裝一穿心式零序 CT 來采集零序電流，在考察零序電流大小的方式中，裝置選取零序電流最大的線路為故障線路。該方法在線路越多時，故障線路零序電流越大于非故障線路的零序電流，就越靈敏，越可靠。在考察零序功率功率方向的方式中，由結(jié)論 3 很容易理解故障線路零序功率方向與非故障線路的零序功率方向是相反的。 有的廠家生產(chǎn)的該裝置是結(jié)合了以上兩種方式來選線。先選出零序電流最大的 三條線路，再判別功率方向。這種方法避免了因?yàn)榫€路長短不一，電容電流差別較大，有可能某條非故障線路零序電流與故障線路零序電流很接近的情況下裝置選線錯誤。 三、消諧裝置 在以上分析是以假設(shè)單相故障是金屬性接地故障為前提的，實(shí)際中的故障往往是閃絡(luò)性質(zhì)的弧光接地，弧光的溫度可以達(dá)到上千度，不容易熄滅，產(chǎn)生危害很大，造成線路絕緣降低轉(zhuǎn)換成多相故障，擴(kuò)大電網(wǎng)事故；弧光上的高電壓也容易引起電氣設(shè)備產(chǎn)生高壓諧振，同時弧光的閃絡(luò)產(chǎn)生大量雜波也不利于選線裝置工作等等，所以有些電網(wǎng)還采用了消諧裝置來消除這個危害。消諧裝置 的工作原理如圖 5.3 圖 5.2 U0 非故障線路 3I0 故障線路 3I0 U*L 350 U*L 10 圖 5.3 A B C 接地開關(guān) 消諧裝置 故障線路 DLC DLA DLB 宜 賓電業(yè)局繼電保護(hù)工作手冊 43 當(dāng)某條線路 A 相故障時，微機(jī)消諧裝置根據(jù)輸入的零序電壓啟動，再對輸入的三相電壓進(jìn)行計算，當(dāng)判斷為弧光接地時，迅速將分相操作的一次接地開關(guān) DLA 合上，從而達(dá)到迅速滅弧的目的。 第二節(jié) 中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地電網(wǎng)單相接地故障 與接地選線和消弧裝置 上節(jié)開始提到接地電容電流較大時，必須采用消弧線圈接地方式，有了消弧線圈，再出現(xiàn)接地故障，線圈會對電容電流進(jìn)行 補(bǔ)償，使其迅速滅弧。電網(wǎng)中普遍采用過補(bǔ)償方式，過補(bǔ)償度為 5% 10%。 該接地系統(tǒng)故障時的電氣量分析如圖 5.4 注意到在過補(bǔ)償情況下故障點(diǎn)電流（ 6Ic+IL）近似純電感性質(zhì)，這一點(diǎn) 是圖 5.4 與圖 5.1的不同點(diǎn) 同樣，分析圖 5.4 可以得到以下結(jié)論： 1、在經(jīng)消弧線圈接地電網(wǎng)中發(fā)生單相接地故障時，故障相對地電壓為零，非故障相對地電壓為電網(wǎng)的線電壓，電網(wǎng)出現(xiàn)零序電壓，大小為電網(wǎng)正常時的相電壓，但電網(wǎng)三相仍然是三相對稱的。 2、消弧線圈兩端電壓為零序電壓，消弧線圈電流 IL通過故障點(diǎn)與故障相，不經(jīng)過非故障線路。 3、接地故障處殘余電流 6Ic+IL等于補(bǔ)償度與電網(wǎng)電容電流總和的乘積，滯后零序電壓90，殘余電流數(shù)值較小。 4、非故障線路 3I0 大小等于本線路接地電容電流，方 向是電流從母線流向線路。在過補(bǔ)償?shù)那闆r下，故障線路 3I0大小為殘余電流與本線接地電容電流之和，呈純電感性質(zhì)，方向是從大地流向母線。 5、非故障線路零序電流超前零序電壓 90，在過補(bǔ)償情況下，故障線路零序電流也超圖 5.4 A B C III II I K Ea Eb Ec Ic Ic Ic Ic Ic 6Ic+IL 3Ic 3Ic Ic IL 6Ic+IL 消弧線圈 L 宜 賓電業(yè)局繼電保護(hù)工作手冊 44 前零序電壓 90，兩者相位一致（這是兩種小電流接地的不同點(diǎn)，要特別注意。）。 比較小接地電流系統(tǒng)的這兩種接地方式的故障情況可以發(fā)現(xiàn)由于采用了過補(bǔ)償方式，使得經(jīng)消弧線圈接地電網(wǎng)故障點(diǎn)殘余電流較小，因此故障線路與非故障線路零序電流相差無幾； 同時兩者功率方向一致，所以不能采用上一節(jié)比較工頻零序電流大小與工 頻零功方向的方法選線。 以上的分析都是都是采用故障時電流的基波分量，在實(shí)際故障中，還同時產(chǎn)生大量的高次暫態(tài)諧波，故障線路諧波遠(yuǎn)比非故障線路大。同時消弧線圈的電感性對頻率越高的諧波，越呈開路狀態(tài)，對地電容的電容性對頻率越高的諧波越呈短路狀態(tài)。這樣裝置提取 5 次諧波作為分析對象的話，系統(tǒng)特性就與不接地系統(tǒng)完全一致了。 電感線圈的感抗： ZL=2n*f0*L 電容的容抗： Zc= n:諧波次數(shù) f0：基波頻率 L：電感常數(shù) C：電容常數(shù) 在正常運(yùn)行時，電感消弧線圈是可調(diào)的，裝置根據(jù)當(dāng)前 對地電容電流大小適時的調(diào)節(jié)線圈的檔圍，使其始終保持在合適的過補(bǔ)償狀態(tài)之下。 第三節(jié) 電力系統(tǒng)有功的平衡與低周減載 電力系統(tǒng)無時無刻不在進(jìn)行著有、無功的交換，為了保持電力系統(tǒng)穩(wěn)定的運(yùn)行，必須時刻保持發(fā)電機(jī)的有、無功與各種無功設(shè)備發(fā)出的無功與負(fù)載在網(wǎng)絡(luò)中吸收的有、無功相平衡。 有功功率的概念：電力系統(tǒng)中由于電阻的存在所消耗的有用功，稱作有功功率。 有功功率是與頻率有直接關(guān)系的。頻率是衡量電能質(zhì)量的兩大重要指標(biāo)之一，在采用現(xiàn)代化自動裝置后，頻率的誤差不可以超過 0.15Hz。維持頻率在額定值是靠調(diào)速系統(tǒng)控制系統(tǒng)中所 有發(fā)電機(jī)組輸入的有功功率總和等于系統(tǒng)中所有設(shè)備在額定頻率時所消耗的有功功率總和來實(shí)現(xiàn)。 電力系統(tǒng)中的有功平衡是一個動態(tài)過程，它隨時都在發(fā)生變化，如果僅僅是較小的電網(wǎng)擾動，電力系統(tǒng)很快就能自動平衡。如果瞬間有大負(fù)荷被切除，電網(wǎng)可能會發(fā)生振蕩，可以采用振蕩解列裝置，將電網(wǎng)解成幾個部分 , 目前宜賓局還沒有采用這種裝置。如果瞬間有大機(jī)組被切除，則使得電網(wǎng)中的有功嚴(yán)重不平衡，此時頻率會迅速降低，從而使得全電網(wǎng)出現(xiàn)頻率崩潰。為了避免這樣的電網(wǎng)事故，就必須采用低周減載裝置事先設(shè)定好的頻率分幾輪逐步切除各條負(fù)荷，一直到有功 平衡，頻率恢復(fù)正常。 低周減載的對象是負(fù)荷，所以一般安裝在低壓饋線中，在輸電網(wǎng)中不使用。 低周減載裝置主要以電網(wǎng)電壓的頻率為主要判據(jù)。當(dāng)電網(wǎng)頻率低于設(shè)定值時，裝置啟動經(jīng)延時切斷減載線路。為了防止線路空載時低周不必要動作，有的裝置還投入了無流閉鎖條件，這樣線路無負(fù)荷就不動作。 和低周減載相關(guān)的還有一個滑差閉鎖的概念?；钍侵鸽娋W(wǎng)頻率的變化量。這個變化量一般都設(shè)臨界值為 5Hz/s，滑差超過 5Hz/s 即使電網(wǎng)頻率低于低周減載定值低周也不會動作。滑差閉鎖一旦啟動，再次開放的條件只能是頻率恢復(fù)正常，與啟動后滑差的大小 就沒有關(guān)系了。 1 2n*f0*C 宜 賓電業(yè)局繼電保護(hù)工作手冊 45 為什么要設(shè)計滑差閉鎖？因?yàn)閺谋举|(zhì)上講，低周減載裝置不是用來切除故障的保護(hù)，而是保證電網(wǎng)有功平衡的安控裝置，低周只能在有功不平衡下才能動作。在圖 5.5 中，當(dāng)線路 L1 有故障時，波形的突變使得頻率變化劇烈，有可能瞬間降低以至于頻率低于 L2 線路的低周減載值，讓低周裝置切除了正常運(yùn)行的線路 L2。設(shè)計了滑差閉鎖后，如果是故障，電壓頻率的滑差超過 5 Hz/s，低周閉鎖。由有功不平衡原因?qū)е骂l率的滑差一般都遠(yuǎn)小于 5 Hz/s，特別是大電網(wǎng)中其自身平衡有功的能力更強(qiáng)。這就區(qū)別了正常運(yùn)行與故障兩種情況下的低周現(xiàn)象。低周減載也就能正確動作。 第四節(jié) 電力系統(tǒng)無功的平衡與無功補(bǔ)償 電力系統(tǒng)功率除了有功功率外還有無功功率。 無功功率的概念： 無功功率比較抽象，它是用于電路內(nèi)電場與磁場的交換，并用來在電氣設(shè)備中建立和維持磁場的電功率。它不對外作功，而是轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌问降哪芰?。凡是有電磁線圈的電氣設(shè)備，要建立磁場，就要消耗無功功率。由于它不對外做功，才被稱之為“無功”。無功功率的符號用 Q 表示，單位為乏 (Var)或千乏 (kVar)。 因此，所謂的 無功 并不是 無用 的電功率， 也不是不消耗電功率， 只不過它 的功率并不轉(zhuǎn)化為機(jī)械能、熱能而已 . 無功功率的用處很大 ， 電動機(jī)需要建立和維持旋轉(zhuǎn)磁場，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動從而帶動機(jī)械運(yùn)動，電動機(jī)的轉(zhuǎn)子磁場就是 從電源取得無功功率建立的。變壓器也同樣需要無功功率，才能使變壓器的一次線圈產(chǎn)生磁場，在二次線圈感應(yīng)出電壓。因此，沒有無功功率，電動機(jī)就不會轉(zhuǎn)動，變壓器也不能變壓，交流接觸器不會吸合。 無功功率與電壓的大小有直接關(guān)系，電壓也是衡量電能質(zhì)量的重要指標(biāo)，維持電力系統(tǒng)電壓在額定范圍內(nèi)運(yùn)行，是以調(diào)節(jié)系統(tǒng)內(nèi)無功功率平衡為前提的。無功電源主要是發(fā)電機(jī)，調(diào)相機(jī)以及宜賓局大量使用的并聯(lián)電容器等 。 特別要指出的是，根據(jù)能量平衡的原則，電容器是不可能主動發(fā)出功率的。只是由于電網(wǎng)呈感抗性質(zhì)，使得發(fā)電機(jī)又發(fā)有功又發(fā)無功，現(xiàn)在由于加入了并聯(lián)電容器，把絕大部分感抗補(bǔ)償?shù)袅耍淖兞司W(wǎng)絡(luò)阻抗特性，使得整個網(wǎng)絡(luò)近似與電阻性質(zhì)，這樣發(fā)電機(jī)只需要發(fā)少量無功就能滿足無功需求，從而提高了有功的發(fā)出能力，也提高了發(fā)電機(jī)的效率。從這個角度講，猶如電容器發(fā)出了無功供給感抗消耗，所以電容器被稱作無功電源。 在小電網(wǎng)低負(fù)荷時，發(fā)電機(jī)自身就能平衡系統(tǒng)中無功的需求，但是在大電網(wǎng)，高負(fù)荷時，發(fā)電機(jī)很難滿足網(wǎng)絡(luò)無功的需求，此時電壓降低，嚴(yán) 重危害系統(tǒng)的穩(wěn)定。這樣就必須投入無功補(bǔ)償裝置。 電壓無功補(bǔ)償裝置又稱 VQC，是在電網(wǎng)有較大無功需求時自動根據(jù)事先設(shè)定的定值進(jìn)行有載調(diào)壓與電容器的投切。這樣能夠減少電網(wǎng)的無功消耗，改善電網(wǎng)運(yùn)行質(zhì)量。下面以廣州科立公司生產(chǎn)的 DWK 型無功補(bǔ)償裝置為例講解其原理。 DWK 裝置具有電壓、無功、時間三個判別區(qū)間，在任意時刻，電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)都能在圖 5.6 上找到它的對應(yīng)點(diǎn)。圖 5.6 是一個井字形的控制區(qū)間，其陰影部分為防振帶，防振帶的寬度由投單組電容器后母線電壓的變化量 U 決定，因?yàn)樵谕肚须娙萜鲿r不但會改變電網(wǎng)的無功消耗，還 會改變系統(tǒng)的電壓，所以必須把 2 區(qū)和 6 區(qū)各自再分成兩個區(qū)，也就是說圖 5.5 M L2 L1 K 宜 賓電業(yè)局繼電保護(hù)工作手冊 46 2A 區(qū)和 2C 區(qū)， 6B 區(qū)和 6D 區(qū)是有區(qū)別的。在各區(qū)內(nèi)裝置都要按最優(yōu)的控制順序和無功設(shè)備組合，使系統(tǒng)運(yùn)行點(diǎn)進(jìn)入 9 區(qū)。 1 區(qū)：先投電容器，當(dāng)電容器全投入后電壓仍低于下限時，發(fā)有載調(diào)壓升壓指令。 2A 區(qū)：投電容器，當(dāng)電容器投完后還在該區(qū)，則維持。 2C 區(qū)：如還有電容器未投，則先發(fā)有載調(diào)壓降壓指令再投電容器，如果電容器投完后還在該區(qū)，則維持。 3、 4 區(qū)：先發(fā)有載調(diào)壓降壓指令，如果有載檔位已經(jīng)在最低點(diǎn)，則切除電容器。 5 區(qū)：先切除電容器，如果電容器切完后電 壓仍然高于上限，則發(fā)有載調(diào)壓降壓指令。 6B 區(qū)：切電容器，如果電容器切除完后仍然在該區(qū)，則維持。 6D 區(qū)：先發(fā)有載調(diào)壓升壓指令，再切電容器，若電容器切完仍在該區(qū)，則維持。 7、 8 區(qū)：先發(fā)有載調(diào)壓升壓指令，當(dāng)有載調(diào)壓檔位已在上限時，則投入電容器。 經(jīng)過無功補(bǔ)償后， 35KV 及以下饋線的功率因數(shù)應(yīng)不小于 0.9， 即功率因數(shù)角不大于25， 35KV 以上輸電網(wǎng)的功率因數(shù)不應(yīng)低于 0.95，即功率因數(shù)角不大于 18。 補(bǔ)充知識：功 率方向的判斷 有功功率計算公式： P=U*I*cos 無功功率計算公式： Q=U*I*sin 規(guī)定功率由母線流向線路為正方向送出，由線路流入母線為反方向流入。 當(dāng)有功送出時： P 0，即 90 90 當(dāng)有功流入時： P 0，即 90 270 當(dāng)無功送出時： Q 0，即 0 180 當(dāng)有功流入時： Q 0，即 180 360 由以上分析，可以用圖 5.7 更簡單的表示如下： 當(dāng) 在第一象限， P 0， Q 0； 當(dāng) 在第二象限， P 0， Q 0； 當(dāng) 在第三象限， P 0， Q 0； 當(dāng) 在第四象限， P 0， Q 0； 圖 5.6 Q P 1 2A 2C 3 4 5 6B 6D 7 8 9 圖 5.7 P Q O 宜 賓電業(yè)局繼電保護(hù)