第八章 發(fā)電廠與變電所二次系統(tǒng)

第七章發(fā)電廠和變電站的二次系統(tǒng)§7.1二次系統(tǒng)概述§7.2繼電保護(hù)的一般問題§7.3過電流保護(hù)§7.4變壓器保護(hù)主要內(nèi)容§7-1二次系統(tǒng)概述1、二次接線2、二次接線圖中的常用圖形符號3、原理接線圖4、展開圖主要內(nèi)容對一次設(shè)備進(jìn)行測量、保護(hù)、監(jiān)視、控制和調(diào)節(jié)的設(shè)備。如：測量表計(jì)、繼電保護(hù)、控制與信號裝置等。二次設(shè)備通過電壓互感器和電流互感器與一次設(shè)備相互關(guān)聯(lián)。一、二次接線圖的內(nèi)容1.二次設(shè)備2.二次回路由二次設(shè)備組成的回路。二次回路按用途可分為：測量表計(jì)回路、控制回路、信號回路、操作電源回路、繼電保護(hù)回路和自動(dòng)裝置回路等。按電源性質(zhì)可分為：交流回路和直流回路。3.二次接線圖定義：用二次設(shè)備特定的圖形符號和文字符號來表示二次設(shè)備相互連接情況的電氣接線圖。

原理接線圖互連接線圖端子接線圖電纜配置圖分類：歸總式原理接線圖展開式原理接線圖安裝接線圖二、二次接線圖中的圖形和文字符號1.圖形符號在二次接線圖中，任何一個(gè)設(shè)備或元件，須用具有一定特征的圖形符號來表示，使接線圖清晰實(shí)用。說明：元件常態(tài)是指元件不帶電（或斷路器未合閘）或者通電未達(dá)到動(dòng)作值時(shí)的狀態(tài)。2.文字符號在二次接線圖中，為了標(biāo)明各種設(shè)備或元件的名稱、類型和功能，應(yīng)在設(shè)備或元件的近旁注上規(guī)定的文字符號。

基本文字符號輔助文字符號分類：單字母符號多字母符號如：ON,OFF,RD,GN等三、歸總式原理接線圖——原理圖歸總式與展開式的區(qū)別：歸總式展開式各部件按集中形式畫出各部件按展開形式畫出10kV線路過電流保護(hù)原理接線圖QSQF++++KA1KA2KTKS--至信號QFYTABCTAaTAc優(yōu)點(diǎn)：

各設(shè)備都以完整的圖形符號表示出來，能有一個(gè)整體的概念。缺點(diǎn)：①對于一個(gè)復(fù)雜的二次回路，用原理圖表示起來會顯得很繁亂；②不能用于安裝、調(diào)試和維護(hù)。四、展開式原理接線圖——展開圖10kV線路過流保護(hù)原理圖10kV線路過流保護(hù)展開圖TAaTAcKA1KA2+-QFYTKTKS至信號KA1KA2KTKSQSQF++++KA1KA2KTKS--至信號QFYTABCTAaTAc§7-2繼電保護(hù)的一般問題1、繼電保護(hù)的作用與要求2、繼電保護(hù)的基本原理和保護(hù)裝置的構(gòu)成主要內(nèi)容一、繼電保護(hù)的作用與要求短路（最常見，危害最大）故障線路斷線變壓器、旋轉(zhuǎn)電機(jī)繞組的匝間短路不正常工作狀態(tài)：電力系統(tǒng)中電氣元件的正常工作遭到破壞，但沒有發(fā)生故障的運(yùn)行狀態(tài)。如：過負(fù)荷、頻率降低、過電壓、電力系統(tǒng)振蕩等。

事故事故：系統(tǒng)全部或部分的正常運(yùn)行被破壞，以致造成對用戶停電、少送電，電能質(zhì)量變壞以及毀壞設(shè)備等。保護(hù)裝置：熔斷器繼電保護(hù)裝置1、繼電保護(hù)裝置的基本任務(wù)定義：能反映電力系統(tǒng)中電氣元件故障或不正常工作狀態(tài)，并動(dòng)作于斷路器跳閘或發(fā)出信號的自動(dòng)裝置?；救蝿?wù)：發(fā)生故障時(shí)，自動(dòng)地、迅速地、有選擇性地將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，以保證其他無故障部分迅速恢復(fù)正常運(yùn)行，并使故障元件免于繼續(xù)遭到破壞；反映電氣元件地不正常工作狀態(tài)，并根據(jù)運(yùn)行維護(hù)的條件，動(dòng)作于信號裝置、減負(fù)荷或跳閘。2、對繼電保護(hù)裝置的基本要求選擇性：僅將故障元件從系統(tǒng)中切除，盡量減小停電范圍，保證無故障部分繼續(xù)運(yùn)行。ⅠⅡⅢ1234QF1QF2QF3QF4QF5QF6QF7d1d2d356D3點(diǎn)故障：保護(hù)4動(dòng)作，QF4跳閘若保護(hù)4或QF4拒絕動(dòng)作，則應(yīng)由保護(hù)3動(dòng)作使QF3跳閘，保護(hù)3所起的作用稱為相鄰元件的后備保護(hù)。速動(dòng)性：快速切除故障提高發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行的穩(wěn)定性避免用戶在低電壓下運(yùn)行的時(shí)間減小故障元件的損壞程度避免故障進(jìn)一步擴(kuò)大故障切除時(shí)間：保護(hù)動(dòng)作時(shí)間，一般0.06~0.12s，最快0.01~0.04s斷路器動(dòng)作時(shí)間，一般0.06~0.15s，最快0.02~0.06s靈敏性：對保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生故障或不正常工作狀態(tài)的反映能力。滿足靈敏性要求的保護(hù)裝置應(yīng)在區(qū)內(nèi)故障時(shí)，不論短路點(diǎn)的位置和短路的類型如何，都能靈敏地正確的反映出來。靈敏性常用靈敏系數(shù)KLM來衡量。

①對于反映于故障參數(shù)數(shù)值上升而動(dòng)作的保護(hù)（過流保護(hù)）：

②對于反映于故障參數(shù)數(shù)值下降而動(dòng)作的保護(hù)（低壓保護(hù)）：可靠性：在保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生屬于它應(yīng)該動(dòng)作的故障或不正常狀態(tài)時(shí)，應(yīng)可靠動(dòng)作，即不發(fā)生拒絕動(dòng)作（簡稱拒動(dòng)）；其他不應(yīng)由它動(dòng)作的，它應(yīng)不動(dòng)作，即不發(fā)生錯(cuò)誤動(dòng)作（簡稱誤動(dòng)）。影響可靠性的因素：①內(nèi)在的：元件的質(zhì)量、接線簡單、觸點(diǎn)多少等②外在的：運(yùn)行維護(hù)、正確地安裝和調(diào)試等。二、繼電保護(hù)的基本原理和構(gòu)成1、基本原理區(qū)分電力系統(tǒng)正常運(yùn)行狀態(tài)與故障或不正常工作狀態(tài)，找差別，即特征。①電流增大：在故障點(diǎn)與電源點(diǎn)間直接聯(lián)系的電氣設(shè)備上的電流會增大。

過電流保護(hù)

②電壓降低：系統(tǒng)故障相的相電壓或相間電壓會降低，離故障點(diǎn)越近，電壓降低越多，甚至降為零。

低電壓保護(hù)

③電壓電流間的相位角變化：正常：20°左右；短路：60°~85°。

方向保護(hù)

④電壓與電流間的比值會發(fā)生變化：

正常運(yùn)行時(shí)，Ｚ基本上是負(fù)荷阻抗，其值較大；系統(tǒng)短路時(shí)，Ｚ是保護(hù)安裝處到短路點(diǎn)的阻抗，其值較小。

距離保護(hù)

⑤正?；蛲獠抗收希簝啥穗娏鞣较蛳嗤?；內(nèi)部短路：兩端電流方向相反。

差動(dòng)保護(hù)⑦非電量的保護(hù)：瓦斯保護(hù)、過熱保護(hù)2、構(gòu)成一般由測量元件、邏輯元件和執(zhí)行元件三部分組成。故障參數(shù)測量元件邏輯元件執(zhí)行元件整定值⑥高頻保護(hù)：利用高頻信號比較線路兩端電氣量的差動(dòng)保護(hù)。QSQF++++KA1KA2KTKS--至信號QFYT+SBABCTAaTAcＩＩt（1）測量部分測量部分是測量從被保護(hù)對象輸入的有關(guān)電氣量，并與已給定的整定值進(jìn)行比較，根據(jù)比較的結(jié)果，從而判斷保護(hù)是否應(yīng)該起動(dòng)。（2）邏輯部分邏輯部分是根據(jù)測量部分各輸出量的大小、性質(zhì)、輸出的邏輯狀態(tài)、確定是否應(yīng)該使斷路器跳閘或發(fā)出信號，將有關(guān)命令傳給執(zhí)行部分。繼電保護(hù)中常用的邏輯回路有“或”、“與”、“否”、“延時(shí)起動(dòng)”、“延時(shí)返回”以及“記憶”等回路。（3）執(zhí)行部分執(zhí)行部分是根據(jù)邏輯部分輸出的信號，最后完成保護(hù)裝置所擔(dān)負(fù)的任務(wù)。如故障時(shí)，動(dòng)作于跳閘；不正常運(yùn)行時(shí)，發(fā)出信號；正常運(yùn)行時(shí)，不動(dòng)作等。3、分類(1)按保護(hù)所起的作用分：主保護(hù)、后備保護(hù)、輔助保護(hù)主保護(hù)：能以最快速度有選擇性地切除被保護(hù)設(shè)備和線路故障的保護(hù)。后備保護(hù)：主保護(hù)或斷路器拒動(dòng)時(shí)用來切除故障的保護(hù)。分為遠(yuǎn)后備保護(hù)和近后備保護(hù)。遠(yuǎn)后備保護(hù)：主保護(hù)或斷路器拒動(dòng)時(shí)，由相鄰元件的保護(hù)來實(shí)現(xiàn)的后備保護(hù)。近后備保護(hù)：主保護(hù)或斷路器拒動(dòng)時(shí)，由本元件的另一種保護(hù)來實(shí)現(xiàn)的后備保護(hù)。輔助保護(hù)：為補(bǔ)充主保護(hù)或后備保護(hù)的性能或當(dāng)主保護(hù)或后備保護(hù)退出運(yùn)行而增設(shè)的簡單保護(hù)。(2)按保護(hù)裝置的實(shí)現(xiàn)技術(shù)分：機(jī)電型保護(hù)、整流型保護(hù)、晶體管型保護(hù)、集成電路型保護(hù)和微機(jī)保護(hù)等。線路變壓器發(fā)電機(jī)110kV以下110kV220kV500kV繼電保護(hù)配置一覽表過流保護(hù)距離保護(hù)、過流保護(hù)高頻保護(hù)、距離保護(hù)光纖差動(dòng)、高頻保護(hù)、距離保護(hù)瓦斯保護(hù)、差動(dòng)保護(hù)過電流保護(hù)、復(fù)合電壓起動(dòng)的過流保護(hù)、低電壓起動(dòng)的過流保護(hù)、零序過流保護(hù)、過負(fù)荷保護(hù)、過勵(lì)磁保護(hù)差動(dòng)保護(hù)、匝間短路保護(hù)、單相接地保護(hù)、負(fù)序過流保護(hù)、過負(fù)荷保護(hù)（定子、轉(zhuǎn)子）、過電壓保護(hù)、轉(zhuǎn)子接地保護(hù)、失磁保護(hù)、逆功率保護(hù)§7-3過電流保護(hù)一、定時(shí)限過電流保護(hù)原理1、保護(hù)原理QSQF++++KA1KA2KTKS--至信號QFYT+SBABCTAaTAcＩＩt保護(hù)裝置啟動(dòng)：電流繼電器KA動(dòng)作。保護(hù)裝置動(dòng)作：信號繼電器動(dòng)作和斷路器跳閘。保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí)間：從啟動(dòng)到動(dòng)作所需的時(shí)間。2、整定計(jì)算(1)、啟動(dòng)電流：按躲過最大負(fù)荷電流來整定。(2)、動(dòng)作時(shí)限：按階梯時(shí)限特性選取。tAQF2QF3ItItItABC△t△ttBtCtQF13、原理接線QSQF+++KAKMKS--至信號QFYTTAＩ中間繼電器的作用:（延時(shí)0.06~0.08s）增加保護(hù)動(dòng)作時(shí)間，避免管型避雷器放電（0.04~006s）而誤動(dòng)作?！?-4變壓器的繼電保護(hù)1.故障類型及不正常運(yùn)行狀態(tài)

a.變壓器的內(nèi)部故障可分為油箱內(nèi)和油箱外故障兩種：油箱內(nèi)故障包括繞組的相間短路、接地短路、匝間短路以及鐵心的燒損，油箱外的故障主要是套管和引出線上發(fā)生相間短路和接地短路。b.變壓器的不正常運(yùn)行狀態(tài)主要有：由于變壓器外部相間短路引起的過電流和外部接地短路引起的過電流和中性點(diǎn)過電壓；由于負(fù)荷超過額定容量引起的過負(fù)荷。2.相應(yīng)保護(hù)類型

a.瓦斯保護(hù)：針對變壓器油箱內(nèi)的各種故障以及油面的降低而裝設(shè)，反應(yīng)于油箱內(nèi)部所產(chǎn)生的氣體或油流而動(dòng)作。b.差動(dòng)保護(hù)：c.電流和電壓保護(hù)：根據(jù)變壓器容量和系統(tǒng)短路電流水平的不同，實(shí)現(xiàn)保護(hù)的方式有：過電流保護(hù)、低電壓起動(dòng)的過電流保護(hù)d.過負(fù)荷保護(hù)e.過勵(lì)磁保護(hù)

電流保護(hù)只反映同一端電氣量的變化，要保證保護(hù)裝置的選擇性只能迅速切除一部分長度內(nèi)的故障，而其余部分故障靠增加時(shí)限來切除，這對大系統(tǒng)是不允許的。同時(shí)如下圖，保護(hù)測量到的k1點(diǎn)和k2點(diǎn)電流幾乎是相同的，k1點(diǎn)和k2點(diǎn)的故障無法區(qū)分。可見單側(cè)測量保護(hù)無法實(shí)現(xiàn)全線速動(dòng)。3、差動(dòng)保護(hù)簡介為了實(shí)現(xiàn)全線速動(dòng)保護(hù)，保護(hù)判據(jù)由線路兩側(cè)的電氣量或保護(hù)動(dòng)作行為構(gòu)成，進(jìn)行雙側(cè)測量。正常運(yùn)行或外部故障時(shí)兩側(cè)電流大小相等，相位相同（以右圖參考方向時(shí)電流和為0）。當(dāng)線路內(nèi)部故障時(shí)，線路兩次電流大小和方向都不同。因此這種保護(hù)可區(qū)分內(nèi)外部故障。理論上可保護(hù)線路全長。3、差動(dòng)保護(hù)簡介為了實(shí)現(xiàn)上述保護(hù)原理，可在被保護(hù)設(shè)備的兩端安裝特性變比相同的兩個(gè)電流互感器，按環(huán)流法連