繼電保護(hù)與二次回路

1、繼電保護(hù)與二次回路張遠(yuǎn)南大學(xué)電氣學(xué)院繼電保護(hù)的任務(wù) 電力系統(tǒng)在運(yùn)行中會(huì)發(fā)生故障，最常見的故障是各種類型的短路（相與相之間或相與地之間通過電弧或小阻抗的非正常連接）。短路故障發(fā)生時(shí)，將伴隨出現(xiàn)很大的短路電流和部分地區(qū)的電壓降低，常見的短路故障有：三相短路，兩相短路，單相接地短路，兩相短路接地。 短路的危害： 1、故障點(diǎn)的短路電流和電弧，損壞和燒毀故障設(shè)備。 2、短路電流通過非故障設(shè)備，產(chǎn)生發(fā)熱和電動(dòng)力，造成非故障設(shè)備損壞或縮短使用壽命。 3、故障點(diǎn)附近電壓大幅度下降，影響用戶正常工作。 4、破壞電力系統(tǒng)穩(wěn)定性，引發(fā)系統(tǒng)振蕩甚至造成系統(tǒng)瓦解、崩潰 電力系統(tǒng)運(yùn)行中還可能出現(xiàn)

2、不正常運(yùn)行狀態(tài)，最常見電力系統(tǒng)異常狀態(tài)是過負(fù)荷，過負(fù)荷使電力系統(tǒng)設(shè)備溫度升高，加速絕緣老化，甚至發(fā)展成故障。 故障和異常運(yùn)行如果不能及時(shí)處理，都可能在電力系統(tǒng)中引起事故 繼電保護(hù)的任務(wù)繼電保護(hù)的任務(wù) 1、當(dāng)電氣設(shè)備發(fā)生短路故障時(shí)，它能自動(dòng)、迅速、有選擇性將故障設(shè)備從電力系統(tǒng)切除，將事故盡可能的限制在最小的范圍內(nèi)。 2、當(dāng)電氣設(shè)備出現(xiàn)不正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，它能及時(shí)發(fā)出信號(hào)通知值班員，及時(shí)處理。 繼電保護(hù)的四個(gè)基本要求：選擇性、速動(dòng)性、靈敏性、可靠性1 1、選擇性、選擇性 保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí)，僅將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，使停電范圍盡量縮小。即跳開離故障位置最近的斷路器。短路點(diǎn)短路電流主保護(hù)主保護(hù)遠(yuǎn)后備近

3、后備d11 4跳跳 1 1、2 2/d21 5跳跳 5 5跳 1、3/d31 6跳跳 6 6跳 5/后備保護(hù)可以分為：近后備保護(hù)和遠(yuǎn)后備保護(hù)。近后備：主后備拒動(dòng)時(shí)，由本設(shè)備的另一保護(hù)實(shí)現(xiàn)的后備保護(hù)遠(yuǎn)后備：主后備拒動(dòng)時(shí)，由上一級(jí)設(shè)備或線路實(shí)現(xiàn)的后備保護(hù)2 2、速動(dòng)性（迅速性）、速動(dòng)性（迅速性） 指繼電保護(hù)裝置以盡可能短的時(shí)限將故障從電網(wǎng)中切除。 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)： 提高穩(wěn)定性； 加快非故障部分的恢復(fù)供電； 減輕故障設(shè)備的損壞程度。故障切除時(shí)間保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí)間斷路器動(dòng)作時(shí)間故障切除時(shí)間保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí)間斷路器動(dòng)作時(shí)間 3 3、靈敏性、靈敏性 指對(duì)于其保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生故障的反應(yīng)能力。 任何運(yùn)行方式下，被保護(hù)設(shè)備

4、范圍內(nèi)發(fā)生故障，不論短路點(diǎn)的位置、類型、是否有過渡電阻，都能動(dòng)作于跳閘或發(fā)出信號(hào)。 靈敏系數(shù)靈敏系數(shù)K Klmlm：常見不利運(yùn)行方式和不利故障類型下通入裝置的故障量和整定動(dòng)作值之比。4 4、可靠性、可靠性當(dāng)保護(hù)范圍內(nèi)部故障時(shí)必須動(dòng)作（不拒動(dòng)），當(dāng)保護(hù)范圍內(nèi)部故障時(shí)必須動(dòng)作（不拒動(dòng)），當(dāng)外部故障時(shí)不動(dòng)作（不誤動(dòng)）。當(dāng)外部故障時(shí)不動(dòng)作（不誤動(dòng)）。影響可靠性的因素：影響可靠性的因素： 內(nèi)在：裝置本身的質(zhì)量，包括元件好壞、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 的合理性、制造工藝水平、內(nèi)外接線簡(jiǎn)明， 觸點(diǎn)多少等； 外在：運(yùn)行維護(hù)水平、調(diào)試是否正確、正確安裝三段式電流保護(hù)三段式電流保護(hù)1. 1. 電流速斷保護(hù)（電流電流速斷保護(hù)（電流

5、段）段） 速動(dòng)性要求 是僅反映電流增大而瞬時(shí)動(dòng)作的保護(hù)。 希望保護(hù)本線路全長。 （1 1）保護(hù)的動(dòng)作原理）保護(hù)的動(dòng)作原理 以保護(hù)以保護(hù)2 2為例：為例： 因無法區(qū)分d1點(diǎn)與d2點(diǎn)短路,因此保護(hù)2的電流速 斷保護(hù)按躲開相鄰下線路(d2)出口處短路整定。保護(hù)的最大運(yùn)行方式：流過該保護(hù)裝置的短路電流最大.保護(hù)的最小運(yùn)行方式：流過該保護(hù)裝置的短路電流最小. 結(jié)論：最大運(yùn)行方式下三相短路時(shí)，短路電流最大； 最小運(yùn)行方式下兩相短路時(shí)，短路電流最小。b 起動(dòng)電流 I d z . 2 Id2 = I d . B . m a x I d z . 2 = K k . I d . B . m a x K k 可靠系

6、數(shù)，1.21.3 保護(hù)2按躲過相鄰下一線路出口處（本線路末 端）最大短路電流整定。原理接線圖原理接線圖2 2、限時(shí)電流速斷保護(hù)（電流、限時(shí)電流速斷保護(hù)（電流段）段）（1 1）工作原理）工作原理 靈敏度：保護(hù)范圍必然延伸。靈敏度：保護(hù)范圍必然延伸。 選擇性：需帶時(shí)限。比下一線路電流速斷保護(hù)高選擇性：需帶時(shí)限。比下一線路電流速斷保護(hù)高t t。 ：需帶時(shí)限。比下一線路電流速斷保護(hù)高：需帶時(shí)限。比下一線路電流速斷保護(hù)高t t。（2 2）起動(dòng)電流計(jì)算）起動(dòng)電流計(jì)算 假設(shè)假設(shè)M M為保護(hù)為保護(hù)1 1的電流速斷保護(hù)的保護(hù)范圍末端，則的電流速斷保護(hù)的保護(hù)范圍末端，則 I d z.2K k* I d z.1 （

7、 K k1.11.2 ）（3 3）動(dòng)作時(shí)限）動(dòng)作時(shí)限 t 2 =t 1 + t （ t0.5s ） 時(shí)限特性時(shí)限特性（d2d2故障雖保護(hù)故障雖保護(hù)2 2限時(shí)電流速斷起動(dòng)但不動(dòng)作）限時(shí)電流速斷起動(dòng)但不動(dòng)作）3.3.定時(shí)限過電流保護(hù)定時(shí)限過電流保護(hù)后備保護(hù)：（1）近后備保護(hù)本線路全長 （2）遠(yuǎn)后備保護(hù)相鄰線路全長 整定：按照躲開最大負(fù)荷電流整定，定值較低。（1）起動(dòng)電流 最大負(fù)荷電流： 外部故障切除后保護(hù)裝置能夠可靠返回:定時(shí)限過電流保護(hù)時(shí)間整定原則定時(shí)限過電流保護(hù)時(shí)間整定原則第五節(jié) 二次回路基本知識(shí) 明確幾個(gè)概念 一次設(shè)備：直接參與生產(chǎn)、輸電、配電的電氣設(shè)備（G T L QF CT PT 等）

8、二次設(shè)備：對(duì)一次設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視、測(cè)量、控制和保護(hù)作用的輔助設(shè)備 二次回路：由二次設(shè)備按一定的順序和要求連接構(gòu)成的電氣回路二次回路接線圖 原理接線圖原理接線圖：一、二次設(shè)備畫在一起，對(duì)所有設(shè)備有一個(gè)完整的概念 展開接線圖展開接線圖：將交流回路與直流回路分開表示。同一元件的線圈和觸點(diǎn)用相同的符號(hào)表示，閱讀順序是： 1、先交流回路后直流回路 2、直流電流的流通方向是從左到右 3、元件的動(dòng)作順序是：從上到下，從左到右 安裝接線圖安裝接線圖：接線安裝時(shí)所用，包括屏面布置圖、屏背面接線圖和端子排圖二次回路編號(hào) 原則原則：等電位原則即回路中連接在一點(diǎn)的全部導(dǎo)線都用一個(gè)數(shù)字來表示，當(dāng)經(jīng)過元件后，給予不同的編號(hào)。

9、 展開接線圖回路編號(hào)： 直流回路直流回路：從正電源出發(fā)，以奇數(shù)序號(hào)編號(hào)，直到最后一個(gè)壓降元件為止，再從負(fù)電源編號(hào)。 交流電流回路交流電流回路：編號(hào)范圍400599 以每組TA為編號(hào)如：3TA編號(hào)為A431 B431 C431 N431 交流電壓回路交流電壓回路：編號(hào)范圍600799 以每組TV為編號(hào)如：5TV編號(hào)為A651 B651 C651 端子排標(biāo)志方法端子排標(biāo)志方法：垂直布置時(shí)，排列從上至下，水平布置時(shí)，排列從左至右 相對(duì)編號(hào)法相對(duì)編號(hào)法：如果甲乙兩個(gè)設(shè)備的接線端子需要連接起來，在甲設(shè)備的接線端子上，標(biāo)出已設(shè)備接線端子編號(hào)，同時(shí)，在已設(shè)備該接線端子上標(biāo)出甲設(shè)備接線端子的編號(hào)。打電話原則第

10、二節(jié) 變壓器保護(hù) 一、變壓器過電流保護(hù)一、變壓器過電流保護(hù) 整定原則：躲開設(shè)備的最大工作電流 時(shí)間整定：按階梯時(shí)限原則 二、變壓器電流速斷保護(hù)二、變壓器電流速斷保護(hù) 整定原則：躲開變壓器負(fù)荷側(cè)母線短路時(shí)的最大電流并躲開空載投入老師的勵(lì)磁涌流。 三、變壓器電流差動(dòng)保護(hù)三、變壓器電流差動(dòng)保護(hù)整定原則：躲開互感器二次不平衡電流 勵(lì)磁涌流：變壓器空載投入或故障切除后電壓恢復(fù)時(shí)出現(xiàn)68倍的額定電流。 特點(diǎn)： 1、包含大量非周期分量 2、包含高次諧波以二次諧波為主 3、出現(xiàn)波形間斷角 縱差保護(hù)防止勵(lì)磁涌流的影響： 1、采用速飽和鐵芯的差動(dòng)繼電器 2、利用二次諧波制動(dòng)和波形制動(dòng) 四、變壓器氣體保護(hù)四、變壓器

11、氣體保護(hù) 當(dāng)變壓器油箱內(nèi)部發(fā)生故障時(shí)，短路電流產(chǎn)生電弧使變壓器油和絕緣介質(zhì)分解、產(chǎn)生大量氣體，而且故障越嚴(yán)重，產(chǎn)生的氣體越多，反應(yīng)這種氣體保護(hù)而動(dòng)作的保護(hù)稱為氣體保護(hù)，也稱為瓦斯保護(hù)。特點(diǎn)：靈敏度高、動(dòng)作迅速、接線簡(jiǎn)單主保護(hù)（快速保護(hù)）：瓦斯保護(hù)、電流速斷、電流差動(dòng)后備保護(hù)：過電流保護(hù)具有時(shí)延，不能滿足快速性要求第三節(jié) 電力線路及設(shè)備保護(hù) 610KV線路：三段式電流保護(hù)配合使用 35KV線路：低電壓保護(hù)和電流方向保護(hù) 低電壓保護(hù)原理低電壓保護(hù)原理：電力線路發(fā)生短路事故時(shí)，線路電壓不正常，下降很多，三相電壓嚴(yán)重不平衡，通過低電壓繼電器來反映。 電流方向保護(hù)原理電流方向保護(hù)原理：規(guī)定正方向由母線流

12、向線路，當(dāng)線路兩側(cè)電源供電時(shí)，通常設(shè)置方向繼電器，用以判別電流方向，使事故停電范圍限制在最小區(qū)域里。 高壓電動(dòng)機(jī)保護(hù) 常見故障常見故障：電動(dòng)機(jī)定子繞組相間短路，匝間短路及單相接地故障 不正常運(yùn)行狀態(tài)不正常運(yùn)行狀態(tài)：過負(fù)荷（長時(shí)間過負(fù)荷會(huì)使電動(dòng)機(jī)過熱絕緣老化甚至燒壞） 保護(hù)類型保護(hù)類型1、容量小于2000KW瞬時(shí)電流速斷保護(hù) 容量大于2000KW或小于2000KW但速斷保護(hù)靈敏 系數(shù)不能滿足要求差動(dòng)保護(hù)2、對(duì)于生產(chǎn)中容易發(fā)生過負(fù)荷的電動(dòng)機(jī)過負(fù)荷保護(hù)（一套動(dòng)作跳閘，一套動(dòng)作信號(hào)） 3、310KV供電網(wǎng)接地電容電流大于5A時(shí)單相接地零序保護(hù)接地電容電流大于10A 動(dòng)作跳閘接地電容電流大于10A 動(dòng)作

13、信號(hào)或跳閘310KV電力電容器組繼電保護(hù) 普遍采用電流速斷或延時(shí)電流速斷作為相間短路保護(hù) 電流速斷保護(hù)：動(dòng)作電流取電容器額定電流的22.5倍，動(dòng)作時(shí)間取0S 延時(shí)電流速斷保護(hù)：動(dòng)作電流取電容器組額定電流的1.52倍，動(dòng)作時(shí)間取0.2S變電站微機(jī)綜合自動(dòng)化 對(duì)變電站正常運(yùn)行的I U P Q f cos的自動(dòng)采集、處理、打印和顯示 定時(shí)打印電量和負(fù)荷率 自動(dòng)投切電容器，以實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)自動(dòng)調(diào)整 帶負(fù)載調(diào)壓的變壓器，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)高壓 可以實(shí)現(xiàn)負(fù)荷的自動(dòng)控制 系統(tǒng)發(fā)生短路事故時(shí)，能自動(dòng)記錄事故發(fā)生的時(shí)間，短路電流的大小，開關(guān)跳閘和保護(hù)動(dòng)作情況 能對(duì)故障線路在故障前、后的數(shù)據(jù)采集便于分析 變電站倒閘操作票

14、的自動(dòng)填寫打印等等第四節(jié) 電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置 一、自動(dòng)重合閘裝置一、自動(dòng)重合閘裝置 定義：由于發(fā)生事故，繼電保護(hù)動(dòng)作斷路器自動(dòng)跳閘后，能使斷路器自動(dòng)合閘的裝車 適用：架空線路（電力系統(tǒng)中不少短路事故是瞬時(shí)性的，特別是架空線路，由于落雷引起的短路，或者因刮風(fēng)鳥類碰撞引起導(dǎo)線舞動(dòng)造成短路，繼電保護(hù)動(dòng)作跳閘后，故障點(diǎn)的電弧很快熄滅，絕緣會(huì)自動(dòng)恢復(fù)，這時(shí)如能將斷路器自動(dòng)重新投入，電力線路將繼續(xù)保持正常供電。） 基本要求基本要求1、在下列情況下，重合閘不應(yīng)該動(dòng)作：值班員人為操作斷路器斷開。值班人員操作斷路器合閘，由于線路上有故障，引起斷路器跳閘。2、當(dāng)斷路器由于繼電保護(hù)動(dòng)作或因其它原因而跳閘時(shí)，都應(yīng)該動(dòng)作

15、。3、對(duì)于同一次故障，自動(dòng)重合閘的動(dòng)作次數(shù)應(yīng)符合預(yù)先的規(guī)定5、當(dāng)斷路器處于不正常狀態(tài)時(shí)（氣壓或液壓機(jī)構(gòu)中使用的氣壓液壓降低到允許數(shù)值以下），重合閘應(yīng)退出運(yùn)行。備用電源自動(dòng)投入（BZT）裝置定義定義：指當(dāng)工作電源因故障自動(dòng)跳閘后，備用電源自動(dòng)投入BZT的基本要求的基本要求：1、只有在正常工作電源斷路器跳閘后，方能自動(dòng)投入備用斷路器。2、當(dāng)正常工作電源斷路器跳閘后，備用電源自投裝置應(yīng)只動(dòng)作一次。3、當(dāng)備用電源無電壓時(shí)，自投裝置不應(yīng)動(dòng)作。4、當(dāng)電壓互感器的熔絲熔斷時(shí)，處投裝置不應(yīng)誤動(dòng)作。第六節(jié) 變電所操作電源 操作電源操作電源：變電所開關(guān)控制、繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置和信號(hào)設(shè)備所使用的電源 操作電源分類：

16、操作電源分類： 交流操作電源：對(duì)于接線簡(jiǎn)單的小容量變電所。 直流操作電源：對(duì)于較重要、容量較大的變電所一般采用由蓄電池供電的直流操作電源。 交流操作電源交流操作電源 1、變流器供給的操作電源、變流器供給的操作電源 當(dāng)電氣設(shè)備發(fā)生短路事故時(shí)，可以利用短路電流經(jīng)變流器供給操作回路作為跳閘操作電源。 只是用作事故跳閘時(shí)的跳閘電流。 2、變流電壓供給操作電源、變流電壓供給操作電源 合閘操作，必須具有交流或直流電源（彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)操作斷路器合閘時(shí)，采用電源作為操作機(jī)構(gòu)彈簧的儲(chǔ)能電源） 二、直流操作電源二、直流操作電源 1、硅整流加儲(chǔ)能電容作為操作電源、硅整流加儲(chǔ)能電容作為操作電源 采用硅整流的直流系統(tǒng)作為操作電源，則當(dāng)受電電源發(fā)生短路故障時(shí)，交流電源電壓下降，經(jīng)整流后輸出直流電壓常常不能滿足繼電保護(hù)裝置動(dòng)作的需要，這時(shí)采用電容器蓄能來補(bǔ)償。缺點(diǎn)：如果