保護及常用二次回路

1、保護及常用二次回路保護及常用二次回路一、電氣一次接線圖二、電流互感器二、電流互感器二、電流互感器或或二、電流互感器二、電流互感器二、電流互感器二、電流互感器二、電流互感器二、電流互感器死區(qū)的消除：二、電流互感器死區(qū)的消除：三、電壓互感器（母線）三、電壓互感器（母線）三、電壓互感器（母線）三、電壓互感器（母線）三、電壓互感器（母線）三、電壓互感器（母線）三、電壓互感器（線路）三、電壓互感器三、電壓互感器l 1、過流保護 以反映設(shè)備故障時流過保護安裝處的電流幅值的保護. 特點: 1）受系統(tǒng)運行方式影響，保護范圍不穩(wěn)定。 2）不能運用于雙電源線路 3）保護構(gòu)成簡單四、各類線路保護簡介l 1、過流保護

2、四、各類線路保護簡介l 2、零序保護四、各類線路保護簡介 2、零序保護 對于10kV線路，由于10kV系統(tǒng)為不接地系統(tǒng)，當10kV線路出現(xiàn)單相接地時，由于零序網(wǎng)絡(luò)無法構(gòu)成回路，因此并不產(chǎn)生零序電流，只有對地電容電流引起的零序電流，該電流很小，因此通常10kV線路并不設(shè)置零序保護，接在三相的套管型零序電流互感器，用做接地選線判斷。四、各類線路保護簡介l 3、距離保護四、各類線路保護簡介l 4、縱聯(lián)保護 過流保護、零序保護、距離保護都是利用線路一端的電流、電壓變化來實現(xiàn)的，從原理上無法區(qū)分本線路末端和對端的母線或相鄰線路出口的故障。由于測量誤差的原因，可能導(dǎo)致本線路對端母線上的故障，或?qū)Χ四妇€其他

3、線路出口處的故障，誤判斷為本線路末端的故障而將本線路切斷。 利用本線路各端電氣量的保護叫縱聯(lián)保護，縱聯(lián)保護可以無時限切除線路全長范圍內(nèi)故障，在220kV及以上電壓等級線路和重要110kV聯(lián)絡(luò)線路上，一般都配置利用兩端電氣量的縱聯(lián)保護和利用單端電氣量的后備保護。四、各類線路保護簡介l 4、縱聯(lián)保護四、各類線路保護簡介五、主變保護配置 1、電氣量保護 1）縱聯(lián)差動保護（以反映變壓器繞組及外部引出線相間、接地故障為主） 2）零序過流保護 3）復(fù)合電壓過流保護 4）距離保護（大容量變壓器） 5）過勵磁（大容量變壓器） 6）過負荷（發(fā)信）五、主變保護配置(續(xù)) 2、主要非電量保護 1）本體重瓦斯保護（以

4、反映變壓器油箱內(nèi)各種短路故障為主、匝間短路靈敏度高于差動） 2）有載重瓦斯保護 3）壓力釋放保護（220KV以下主變發(fā)信） 4）本體輕瓦斯（發(fā)信） 5）有載輕瓦斯（發(fā)信）3、微機主變差動保護基本原理六、母線保護1、110kV及以上母線設(shè)母線保護1）母線差動保護2）母差失靈保護母線保護首先規(guī)定TA的正級性端在母線側(cè)，電流參考方向由線路流向母線為正方向。l 差動電流：l 制動電流l 差流元件動作方程：4321IIIIId4321IIIIIrrbldcdqddIKIII母線保護區(qū)內(nèi)故障時區(qū)內(nèi)故障時，各元件實際短路電流都是由線路流向母線，和參考方向一致，都是正值，此時差動電流很大，差流元件動作。母線保

5、護區(qū)外故障時區(qū)外故障時，如線路3上發(fā)生故障，此時線路1、2、4短路電流是流向母線，為正值，線路3電流是流出母線，為負值。把母線看成電路上的一個節(jié)點，由節(jié)點電流定理，各元件電流相量和為0，所以差動電流為0，差動保護不動作。04321IIIIIdI母小差I(lǐng)I母小差大差母線保護lI母小差差動電流：lI母小差制動電流：lII母小差差動電流：lII母小差制動電流：l大差差動電流：l大差制動電流：MdIIII211MrIIII211MdIIII432MrIIII4324321IIIIId4321IIIIIr母線保護母聯(lián)失靈保護母聯(lián)失靈保護1TA2TA3TA4TA5TA12345*l 母故障，母的差動保護跳

6、母聯(lián)及母上的所有斷路器。如果母聯(lián)斷路器失靈，則母聯(lián)失靈保護跳母上的所有斷路器。l 母聯(lián)失靈保護由下述幾部分構(gòu)成： 保護動作跳母聯(lián)開關(guān)同時起動失靈保護。 母聯(lián)任一相仍一直有電流（大于母聯(lián)失靈電流定值 ）。 同時滿足上述兩條件的時間大于整定的時間（母聯(lián)失靈延時時間 ）。 再經(jīng)兩個母線電壓閉鎖（與）后切除兩母線上的所有連接元件。mslImslT母線保護母聯(lián)死區(qū)保護母聯(lián)死區(qū)保護1TA2TA3TA4TA5TA12345*l 死區(qū)內(nèi)故障 母各斷路器跳閘后故障并未切除， 母各斷路器由母聯(lián)失靈保護動作時間又太長，希望由母聯(lián)死區(qū)保護去切除。l 母聯(lián)死區(qū)保護在滿足下述條件（與）時發(fā)另一母線的跳閘命令： 母線差動保

7、護發(fā)過II母線的跳令。 母聯(lián)開關(guān)已跳開（TWJ由01）。 母聯(lián)TA任一相仍有電流。 大差差動元件及II母小差差動元件動作后一直不返回。 達到死區(qū)動作延時 。sqT母線保護斷路器失靈保護原理斷路器失靈保護原理l 如果 變壓器內(nèi)故障3斷路器失靈，假如沒有斷路器失靈保護，2、9線路保護段或段跳閘， 變壓器后備保護動作跳變壓器。加長了故障切除時間并造成變電站全停。l 用斷路器失靈保護切除5、8斷路器可保留母繼續(xù)運行又加快了故障切除時間。l 斷路器失靈保護判據(jù)為：有保護對該斷路器發(fā)過跳閘命令，但該斷路器依然有電流，經(jīng)延時Tsl及對應(yīng)母線復(fù)壓閉鎖跳母聯(lián)及該斷路器所在母線。1234567891T2T1l2l

8、1T2T母線保護 母差保護動作，說明母線上有故障，母差保護動作后，如果線路重合閘將對線路、開關(guān)及母線造成二次沖擊，因此母差保護動作后不允許進行重合閘。為了防止線路重合為了防止線路重合閘，對于閘，對于220kV220kV母差保護，其跳各條線路的母差保護，其跳各條線路的回路應(yīng)接在操作箱的永跳口，對于回路應(yīng)接在操作箱的永跳口，對于110kV110kV母母差保護，其跳各條線路的回路應(yīng)接至手跳口差保護，其跳各條線路的回路應(yīng)接至手跳口來閉鎖重合閘。來閉鎖重合閘。母線保護l 當工作電源因故障被斷開以后，能自動而迅速地當工作電源因故障被斷開以后，能自動而迅速地將備用電源投入工作，保證用戶連續(xù)供電的裝置將備用電

9、源投入工作，保證用戶連續(xù)供電的裝置即稱為備用電源自動投入裝置，簡稱備自投裝置。即稱為備用電源自動投入裝置，簡稱備自投裝置。l 備自投裝置主要用于備自投裝置主要用于110kV 110kV 以下的中、低壓配電以下的中、低壓配電系統(tǒng)中，是保證電力系統(tǒng)連續(xù)可靠供電的重要設(shè)系統(tǒng)中，是保證電力系統(tǒng)連續(xù)可靠供電的重要設(shè)備之一。備之一。l 備自投常見的有橋備投和進線備投兩種方式。備自投常見的有橋備投和進線備投兩種方式。橋（母分）備投的一次接線圖橋（母分）備投的一次接線圖 l 正常運行時，橋開關(guān)（母聯(lián)）在斷開狀正常運行時，橋開關(guān)（母聯(lián)）在斷開狀態(tài)，態(tài)，、段母線分別通過各自的供電段母線分別通過各自的供電設(shè)備或線路

10、供電設(shè)備或線路供電, ,當某一段母線因供電當某一段母線因供電設(shè)備或線路故障跳開或偷跳時，此時，設(shè)備或線路故障跳開或偷跳時，此時，若另一條進線斷路器為合位，則分段開若另一條進線斷路器為合位，則分段開關(guān)自動合閘關(guān)自動合閘, ,從而實現(xiàn)供電設(shè)備或線路從而實現(xiàn)供電設(shè)備或線路互為備用?；閭溆?。l 兩段母線處于相互暗備用狀態(tài)。兩個電兩段母線處于相互暗備用狀態(tài)。兩個電源各自帶部分負荷源各自帶部分負荷,兩個工作電源互為兩個工作電源互為備用備用l 在暗備用方式中，每個工作電源的容量在暗備用方式中，每個工作電源的容量應(yīng)根據(jù)兩個分段母線的總負荷來考慮，應(yīng)根據(jù)兩個分段母線的總負荷來考慮，否則在備自投動作后，要減去相

11、應(yīng)負荷。否則在備自投動作后，要減去相應(yīng)負荷。橋（母分）備投 進線線路發(fā)生故障，由對側(cè)保護動作跳進線線路發(fā)生故障，由對側(cè)保護動作跳 閘，使進線及所帶母線失電，備自投起閘，使進線及所帶母線失電，備自投起 動。動。橋開關(guān)或母聯(lián)備投過程可分解為下列動作橋開關(guān)或母聯(lián)備投過程可分解為下列動作 邏輯：邏輯： 充電條件（邏輯充電條件（邏輯“與與”）：）：11DL11DL合位；合位；21DL21DL合位；合位；31DL31DL分位；分位；母有壓；母有壓；母有壓。母有壓。放電條件（邏輯放電條件（邏輯“或或”）：）：11DL11DL分位；分位；21DL21DL分位；分位；31DL31DL合位；合位；母母母同時無壓。

12、母同時無壓。母失壓時，起動條件（邏輯與母失壓時，起動條件（邏輯與”）：）： 母無壓；母無壓； 進線進線無流；無流； 母有壓；母有壓； 21DL21DL合位。合位。 備自投起動后經(jīng)延時跳備自投起動后經(jīng)延時跳11DL11DL，合，合31DL31DL，發(fā)出，發(fā)出動作信號，同時動作于信號繼電器。動作信號，同時動作于信號繼電器。 備自投的跳合閘回路 由于開關(guān)手跳接點通常引去閉鎖備自投，因此備自投的跳閘回路應(yīng)接在保護跳閘口，此時應(yīng)注意開關(guān)是否有重合閘的可能。合閘回路應(yīng)接在手合口。如圖所示為典型的進線開關(guān)合分閘控制回路接法。備自投的閉鎖 備自投的閉鎖問題備自投的閉鎖問題: :一、一、如圖高壓側(cè)內(nèi)橋接線，如主

13、如圖高壓側(cè)內(nèi)橋接線，如主變差動、高后備、低后備、變差動、高后備、低后備、非電量保護動作跳開開關(guān)非電量保護動作跳開開關(guān)111111或或112112，由于故障仍在，此時，由于故障仍在，此時應(yīng)閉鎖備自投。低壓側(cè)后備應(yīng)閉鎖備自投。低壓側(cè)后備保護動作跳開保護動作跳開63A63A或或63B63B此時此時也應(yīng)閉鎖備自投。二、手跳也應(yīng)閉鎖備自投。二、手跳111111或或112112開關(guān)開關(guān)( (當橋備投時）當橋備投時）應(yīng)閉鎖備自投。應(yīng)閉鎖備自投。八、基本回路線路電壓切換回路 現(xiàn)場曾碰到的缺陷：運行人員報當I母PT檢修時，I母二次仍有電壓。我們到現(xiàn)場后將I母二次電壓回路逐個解除，發(fā)現(xiàn)是一個間隔的二次有電壓導(dǎo)過來

14、，后查為該間隔的電壓切換繼電器損壞，使1QJ和2QJ同時導(dǎo)通將II母二次電壓導(dǎo)過來造成的。線路電壓切換回路10kV開關(guān)控制回路開關(guān)控制回路斷線 控制回路斷線是常見的缺陷，處理控制回路斷線缺陷通常分兩個步驟： 首先，初步判斷故障出在保護裝置還是開關(guān)機構(gòu)。如上圖，正常開關(guān)合位時，合閘回路7的電壓應(yīng)為+110V左右，分閘回路37應(yīng)為-110V左右。因此我們常在開關(guān)端子箱內(nèi)量測7、37及負端回路2的電壓來判斷。例如開關(guān)合位時，測得7與37的電壓均為正的110V左右，此時需解開37引至開關(guān)本體的線，再分別量測端子排上電壓和解開線37的電壓，如端子排上該端子電壓為110V，而37電纜芯上量不出電壓，則基本

15、可以判斷出是37引至開關(guān)本體的回路出現(xiàn)問題，操作箱正常。 其次，判斷出故障在開關(guān)機構(gòu)后，根據(jù)機構(gòu)回路圖從負端開始往上一步步判斷故障點。220kV開關(guān)控制回路（以CZX-12R為例） 220kV線路保護通常采用雙跳閘線圈，因此也有兩組控制回路，兩組控制電源經(jīng)切換后如下圖為KM3+，KM3-給開關(guān)機構(gòu)的壓力低閉鎖回路，以及部分單繼電器非全相回路用，以保證任一路控制電源出現(xiàn)異常都能正常工作。在現(xiàn)場更改回路時,要防止出現(xiàn)回路一端接在切換后電源，另一端接在KM1或KM2上，造成兩組控制電源互串的情況。（舊站年檢時應(yīng)檢查是否有出舊站年檢時應(yīng)檢查是否有出現(xiàn)兩組控制電壓互串的情況現(xiàn)兩組控制電壓互串的情況）22

16、0kV開關(guān)控制回路（以CZX-12R為例） 下圖為重合閘，手合，手分重動回路，如果從測控屏無法合分閘時，可以通過測量圖中4D76,4D78點的電壓、查看保護裝置上KK合后開入是否變位以及是否有報控制回路斷線信號等來初步判斷故障出現(xiàn)在何處。220kV開關(guān)控制回路（以CZX-12R為例） 220kV操作箱的防跳回路是分相實現(xiàn)的，但原理相同，同不帶重動回路不同的是，手合時手合繼電器即使開關(guān)合上，仍在動作狀態(tài)，因此在防跳試驗時應(yīng)準備好后再短接手合，防止手合繼電器動作時間過長而燒毀。220kV開關(guān)控制回路（以CZX-12R為例） 如圖所示，保護跳閘回路為保護裝置動作接點串壓板后直接接在控制回路中，跟重合

17、閘回路經(jīng)重動繼電器重動不同。220kV開關(guān)控制回路（以CZX-12R為例） 母差保護跳閘回路接在何處？為什么？220kV開關(guān)控制回路（以CZX-12R為例） 如果保護裝置出現(xiàn)不正常的閉鎖重合閘開入時，可以分別解開如下各接點的一端進行量測判斷，現(xiàn)場曾遇到過閉鎖重合閘誤開入后通過量測確認是手合繼電器接點故障的，更多的此類缺陷可能是光耦損壞造成的。刀閘控制回路 刀閘控制回路通常由電機回路和控制回路兩部分組成，由控制回路的接觸器接點控制電機回路，使電機正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)合分刀閘的作用，如下圖所示：刀閘控制回路刀閘控制回路 如圖所示為GIS機構(gòu)的刀閘控制回路。與普通刀閘控制回路不同的是，在電機回路中串

18、入了熱感繼電器RJ1，并將接點串入控制回路。這樣當電機回路出現(xiàn)故障一直處于動作狀態(tài)時，回路發(fā)熱由RJ1動作切斷控制回路從而切斷電機回路，防止電機燒毀。線路刀閘的外部閉鎖回路 下圖分別為GIS和普通線路刀閘的聯(lián)鎖回路，GIS增加了母聯(lián)間隔接點、母線地刀、開關(guān)線路側(cè)地刀位置接點。線路刀閘的外部閉鎖回路 刀閘無法合分閘是常見的故障，一種是因為電機故障或電機失去電源引起，另一種是刀閘控制回路故障引起。查找缺陷時，首先確認電機回路、控制回路電源是否正常；再檢查電機是否正常、控制回路接觸器是否動作；如果控制回路出現(xiàn)問題，先量測外部閉鎖接點是否接通，量測時應(yīng)先斷開刀閘控制電源，如果正常，再逐步由N開始向電源

19、端或由電源端向N，通過量測通斷或電壓的方式逐步排除。如外部閉鎖接點不通，則應(yīng)詢問運行人員是否有操作設(shè)備，重點檢查操作過的與控制回路相關(guān)的設(shè)備接點。查找過程中應(yīng)查找過程中應(yīng)向運行人員確認是否可分合刀閘，如果不能應(yīng)由向運行人員確認是否可分合刀閘，如果不能應(yīng)由相應(yīng)的防誤動措施。相應(yīng)的防誤動措施。非全相回路非全相回路 非全相回路通常用在220kV線路上，對分相的220kV主變高壓側(cè)也有用到非全相保護，線路用的開關(guān)非全相，時間一般整定為2.5秒，主變用的開關(guān)非全相一般整定為0.5，現(xiàn)在新上的母聯(lián)和主變高壓側(cè)通常采用三相聯(lián)動，不需要非全相回路。非全相試驗時應(yīng)分別只非全相試驗時應(yīng)分別只投一路控制電源試驗?zāi)苷?/p>

20、確動作投一路控制電源試驗?zāi)苷_動作。有些廠家非全相動作接點有串在控制回路內(nèi)，因此非全相試驗后一定要記得在開關(guān)機構(gòu)內(nèi)對非全相進行復(fù)歸。非全相回路 非全相回路要求只有任一路控制電源時也能正常動作。因此，有些開關(guān)廠家將非全相繼電器回路接在切換后回路中，繼電器接點分別接至兩路分閘回路進行跳閘；有些廠家則在每一路控制回路中都有完整的非全相繼電器回路。因因此對一些舊的設(shè)備年檢時，一定要注意此對一些舊的設(shè)備年檢時，一定要注意斷開一路控制電源進行試驗斷開一路控制電源進行試驗。我們在年檢過程中就發(fā)現(xiàn)有第二控制電源正端沒引至開關(guān)非全相回路的情況，使第二路控制電源單獨投入時非全相不動作。低氣壓閉鎖回路低氣壓閉鎖回路

21、 在在220kV220kV線路保護年檢過程中對早期的設(shè)線路保護年檢過程中對早期的設(shè)備應(yīng)進行相應(yīng)的低氣壓閉鎖回路核查備應(yīng)進行相應(yīng)的低氣壓閉鎖回路核查，檢查低氣壓閉鎖回路是否接至切換后的控制電源或是第一路，第二路控制電源分別有自己的低氣壓繼電器。這是為了防止，任何一路控制電源出現(xiàn)問題，而此時正好出現(xiàn)SF6低氣壓時，無法實現(xiàn)對控制回路進行閉鎖的情況。以滿足雙重化配置的需求。斷路器防跳回路 斷路器防跳回路的作用是防止因控制開關(guān)或自動裝置的合閘接點未能及時返回（例如操作人員未松開合閘手柄，自動裝置的合閘接點粘連等），而正好此時斷路器合閘在故障線路或設(shè)備上，造成斷路器連續(xù)合分現(xiàn)象。如果斷路器發(fā)生多次跳躍不

22、僅容易引起或擴大事故，還會造成絕緣降低、遮斷能力下降，嚴重時會發(fā)生斷路器爆炸事故，危及人身和設(shè)備安全。因此斷路器防跳回路設(shè)計是否正確十分重要。遠控?zé)o法閉鎖的防跳回路遠控?zé)o法閉鎖的防跳回路遠控?zé)o法閉鎖的防跳回路 上圖為福州鳳坂變220kV平開廠家設(shè)計的GIS匯控柜斷路器控制原理圖，由圖可以看出，斷路器防跳回路受遠方就地轉(zhuǎn)換開關(guān)SK1的接點SK1：9、SK1：10閉鎖（以A相為例，B、C相同樣有此問題），即遠方操作時，斷路器操作機構(gòu)防跳功能退出運行，顯然不符合要求；（關(guān)于防跳回路的具體分析，可以查看我局林宗漢副主任的分析文檔）防止防跳回路自保持的方法為了防止為了防止TWJ監(jiān)視回路與防跳回路動作時自

23、保持，監(jiān)視回路與防跳回路動作時自保持，TWJ監(jiān)視回路還應(yīng)串接防監(jiān)視回路還應(yīng)串接防跳繼電器常閉接點如圖所示（以跳繼電器常閉接點如圖所示（以10kV開關(guān)的簡單回路分析）開關(guān)的簡單回路分析）。在TWJ監(jiān)視回路中串入開關(guān)位置常閉接點S1，這樣開關(guān)在合位時S1斷開，使TWJ無法動作。同時在TWJ監(jiān)視回路中串入開關(guān)防跳繼電器常閉接點K1，是為了防止手合于故障時防跳繼電器動作，使TWJ和防跳繼電器K1形成通路，而自保持。這樣當手合于故障時，K1動作，常閉接點K1斷開，防止TWJ與防跳繼電器K1構(gòu)成通路而保持。 現(xiàn)場工作中注意問題 在開關(guān)防跳回路設(shè)計在開關(guān)機構(gòu)時，應(yīng)特別注意對監(jiān)視回路的更改，避免跳位繼電器誤動。對技改過程中需更換保護裝置或更換開關(guān)的，需認真檢查核對防跳回路，且要要確保保護操作箱防跳回路和開關(guān)機構(gòu)防跳回確保保護操作箱防跳回路和開關(guān)機構(gòu)防跳回路有且只有一套投入路有且只有一套投入。否則可能出現(xiàn)異常或開