二次系統(tǒng)及繼電保護(hù)介紹

1、第一節(jié)課第一節(jié) 概述變配電所直接與生產(chǎn)和輸配電能有關(guān)的設(shè)備稱為一次設(shè)備，包括：發(fā)電機(jī)、變壓器、斷路器隔離刀閘、母線、互感器、電抗器、移相電容器、避雷器、輸配電線路等，由一次設(shè)備連接而成的系統(tǒng)稱為一次系統(tǒng)對一次電氣設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視測量操縱控制和起保護(hù)作用的輔助設(shè)備，稱為二次設(shè)備，如：各種繼電器、信號裝置、測量儀表、控制開關(guān)、控制電纜、操作電源和小母線等由二次設(shè)備連接成的回路稱為二次回路或二次系統(tǒng)二次系統(tǒng)的任務(wù)是反映一次系統(tǒng)的工作狀態(tài)，控制一次系統(tǒng)，并在一次系統(tǒng)發(fā)生事故時，能使事故部分退出工作二次系統(tǒng)中的設(shè)備都是低壓和弱電設(shè)備，數(shù)量較多，線路連接復(fù)雜二次系統(tǒng)按二次設(shè)備的用途來分，可分為繼電保護(hù)二次回路

2、，自動裝置二次回路，控制系統(tǒng)二次回路，測量儀表二次回路，信號裝置二次回路和直流操作電源二次回路等完整的表明二次回路，需要二次回路接線圖和展開圖等第二節(jié) 原理接線圖原理接線圖是將繼電器及各種電器以集合整體的形式表示，用直線畫出它們的相互聯(lián)系，因而清楚形象的表明了繼電保護(hù)信號系統(tǒng)和操作控制等的接線和動作原理在原理圖中各開關(guān)電器和繼電器觸點(diǎn)都是按照它們的正常狀態(tài)表示的，即開關(guān)電器在斷開位置而繼電器線圈沒有電流的狀態(tài) 原理接線圖的特點(diǎn)原理接線圖的特點(diǎn)是一二次回路畫在一起，對所有設(shè)備具有一個完整的概念閱讀這種接線圖的要點(diǎn)是從一次接線看電流的電源；從電流互感器的二次側(cè)看，故障電流出現(xiàn)后繼電器的動作順序，直

3、到使斷路器動作及發(fā)出信號第三節(jié) 展開接線圖展開接線圖的特點(diǎn)是將交流回路和直流回路分開表示，交流回路又分為電流回路和電壓回路；直流回路分為操作回路與信號回路等第四節(jié) 安裝接線圖由于二次設(shè)備布置分散，需要用控制電纜將它們連接起來，所以安裝時需要安裝接線圖安裝接線圖包括盤面布置圖，盤背面接線圖和端子排圖第五節(jié) 繼電保護(hù)2.5.1 電氣設(shè)備的故障電氣設(shè)備在運(yùn)行中，由于外力的破壞，內(nèi)部絕緣擊穿以及誤操作等原因，可能造成電氣設(shè)備故障或異常工作狀態(tài)電氣設(shè)備故障最多見的是短路，其中包括三相短路兩相短路大電流接地系統(tǒng)的單相接地短路及電氣設(shè)備內(nèi)部線圈的匝間短路電氣設(shè)備短路故障所引起的后果是多方面的，主要有： 發(fā)生

4、短路故障時，產(chǎn)生一個很大的短路電流，引起強(qiáng)電弧或?qū)щ娀芈返膰?yán)重過熱，可能燒壞電氣設(shè)備； 發(fā)生短路時，通過故障設(shè)備的短路電流會產(chǎn)生一個很大的電動力，使電氣設(shè)備遭受機(jī)械力破壞； 發(fā)生短路故障時，電力系統(tǒng)電壓急劇下降，使用戶正常生產(chǎn)電源遭到破壞，還會造成設(shè)備停電停產(chǎn)； 發(fā)生嚴(yán)重短路故障時，若處理不當(dāng)，會破壞電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，使并網(wǎng)發(fā)電廠解裂，甚至造成整個電力系統(tǒng)瓦解給國民經(jīng)濟(jì)造成巨大損失短路電流的計(jì)算在三相交流系統(tǒng)中可能發(fā)生的短路故障主要有三相短路、兩相短路和單相短路，通常，三相短路電流最大。當(dāng)短路點(diǎn)發(fā)生在發(fā)電機(jī)附近時，兩相短路電流可能大于三相短路電流，當(dāng)短路點(diǎn)靠近中性點(diǎn)接地的變壓器時，單相短路電

5、流也可能大于三相短路電流。短路過程中短路電流變化的情況決定于系統(tǒng)電源容量的大小或短路點(diǎn)離電源的遠(yuǎn)近。在工程計(jì)算中，如果以供電容量為基準(zhǔn)的短路電路計(jì)算電抗大于或等于3，認(rèn)為電源母線電壓維持不變，不考慮短路電流周期分量的衰減，短路電流將按短路電流不含衰減交流分量的系統(tǒng)，即無限大電源容量的系統(tǒng)或遠(yuǎn)離發(fā)電機(jī)端短路進(jìn)行計(jì)算。否則，短路電流應(yīng)按短路電流含衰減交流分量的系統(tǒng)，即有限電源容量的系統(tǒng)或靠近發(fā)電機(jī)端短路進(jìn)行計(jì)算。短路電流計(jì)算應(yīng)求出最大短路電流值，以確定電氣設(shè)備容量或額定參數(shù)；求出最小短路電流值，作為選擇熔斷器、整定繼電保護(hù)裝置或校驗(yàn)電動機(jī)起動的依據(jù)。2.5.2 繼電保護(hù)的任務(wù)繼電保護(hù)的任務(wù)就是自動

6、迅速地將故障設(shè)備從電力系統(tǒng)切除，或及時針對各種不正常的運(yùn)行狀態(tài)發(fā)出信號通知運(yùn)行值班人員，由值班人員處理，將事故盡可能限制在最小范圍內(nèi)當(dāng)正常供電的電源因故突然中斷時，通過繼電保護(hù)和自動裝置還可以迅速投入備用電源，使重要設(shè)備能繼續(xù)獲得供電2.5.3 對繼電保護(hù)的要求為了能正確無誤而又迅速的切除故障，要求繼電保護(hù)具有足夠的選擇性、快速性、靈敏性和可靠性 選擇性系統(tǒng)發(fā)生故障時，繼電保護(hù)裝置應(yīng)有選擇的切除故障部分，非故障部分能夠繼續(xù)運(yùn)行，使停電范圍盡可能縮小繼電保護(hù)動作的選擇性，可通過正確的整定上下級保護(hù)的動作時限和電氣動作值的大小來達(dá)到配合 快速性快速切斷故障，可以提高電力系統(tǒng)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性，減少電

7、壓降低的工作時間但快速性與選擇性有時會發(fā)生矛盾，這時就要通過各種保護(hù)配合方式以處理好選擇性和快速動作之間的辯證統(tǒng)一關(guān)系 靈敏性靈敏性是指繼電保護(hù)裝置對其保護(hù)范圍內(nèi)的故障的反映能力，即繼電保護(hù)裝置對被保護(hù)設(shè)備可能發(fā)生的故障和不正常運(yùn)行方式的反應(yīng)能力，應(yīng)能靈敏的感受和很靈敏的反映，上下級保護(hù)之間靈敏性必須配合，也是保證選擇性的條件之一 可靠性為保證繼電保護(hù)裝置具有足夠的可靠性，應(yīng)力求接線方式簡單，繼電器性能可靠，回路觸點(diǎn)盡可能少對繼電保護(hù)裝置按時進(jìn)行校驗(yàn)和維修具體設(shè)備的繼電保護(hù)2.5.4 電力線路的保護(hù) 過電流保護(hù)在電力系統(tǒng)中，當(dāng)發(fā)生短路時，其特征之一就是線路中的電流劇增過電流保護(hù)就是利用這個特征

8、在電流增長到超過事先按最大負(fù)荷電流而整定的數(shù)值時引起動作的一種保護(hù)裝置過電流保護(hù)按時限特性分為定時限過電流保護(hù)和反時限過電流保護(hù)所謂的定時限過電流保護(hù)是指不管故障電流超過整定值多少，其動作時間總是一定的；若動作時間與故障電流值成反比變化，即故障電流超過整定值越多，動作時間越快，則稱為反時限過電流保護(hù) 電流速斷保護(hù)電流速斷保護(hù)與過電流保護(hù)比較有兩點(diǎn)區(qū)別：首先，電流速斷保護(hù)的起動電流是按躲過被保護(hù)線路末端的最大短路電流整定的，因此繼電器的起動電流要比過電流保護(hù)的起動電流大的多；其次，瞬時電流速斷保護(hù)是通過動作電流的正確選擇達(dá)到上下級保護(hù)動作的選擇性，而不是依靠動作時間階差來達(dá)到動作的選擇性，其動作

9、時間是零秒，是快速保護(hù)由于電流速斷保護(hù)具有可靠的選擇性和快速性，因此多用于線路的主要保護(hù) 帶方向電流保護(hù)如果能出現(xiàn)雙側(cè)電流供電或環(huán)型供電，采用普通的電流保護(hù)就不能獲得正確的選擇性，這時必須采用方向保護(hù)方向保護(hù)構(gòu)成的原則是只有當(dāng)電流從母線流向線路時，繼電保護(hù)才動作 低電壓閉鎖的過電流保護(hù)過電流保護(hù)的動作值是按躲過最大的負(fù)荷電流整定的，但在某些情況下不能滿足靈敏度的要求因此，為了提高過電流保護(hù)動作的靈敏度和改善躲過負(fù)荷電流的條件，采用低電壓閉鎖的過電流保護(hù)2.5.5 電力變壓器保護(hù)1、帶時限的過電流保護(hù)當(dāng)帶時限的過電流保護(hù)不能滿足靈敏度要求時，應(yīng)采用低電壓閉鎖的帶時限過電流保護(hù)。2、電流速斷保護(hù)

10、400-1600KVA變壓器一般采用GL型繼電器兼作過電流保護(hù)及電流速斷保護(hù)3、單相低壓側(cè)接地保護(hù)當(dāng)利用高壓側(cè)過電流保護(hù)及低壓出線斷路器不能滿足靈敏度要求時，應(yīng)裝設(shè)變壓器中性線上的零序過電流保護(hù)。4、縱聯(lián)差動保護(hù)2000-5000KVA：當(dāng)電流速斷保護(hù)不能滿足靈敏度要求時裝設(shè)6300-8000KVA：并列運(yùn)行的變壓器或重要變壓器 大于10000KVA變壓器5、過負(fù)荷保護(hù) 并列運(yùn)行的變壓器裝設(shè)，作為其他備用電源的變壓器根據(jù)過負(fù)荷的可能性裝設(shè)6、瓦斯保護(hù)7、溫度保護(hù)2.5.6 高壓電動機(jī)的保護(hù) 1、電流速斷保護(hù)2、縱聯(lián)差動保護(hù)小于2000KW 電動機(jī)當(dāng)電流速斷保護(hù)不能滿足靈敏度要求時裝設(shè)大于200

11、0KW電動機(jī)裝設(shè)3、過負(fù)荷保護(hù)生產(chǎn)過程中易發(fā)生過負(fù)荷時，或起動、自起動條件嚴(yán)重時應(yīng)裝設(shè)4、單相接地保護(hù)單相接地電流大于5A時裝設(shè)，大于/等于10A時一般動作于跳閘，5-10時可動作于跳閘或信號5、低電壓保護(hù)6、同步電動機(jī)失步保護(hù)7、防止非同步?jīng)_擊的斷電失步保護(hù)2.5.7 電力電容器的保護(hù)電力電容器的保護(hù)一般按以下原則考慮： 為了防止由于一臺電容器擊穿損壞引起其他電容器損壞，必須做到每臺電容器都有自己的熔斷器 所有電力電容器裝有全組共用的短路電流保護(hù)，主要保護(hù)電容器組和電容器之間連接的短路 對于并列運(yùn)行的分組電容器，每組應(yīng)裝設(shè)保護(hù)，主要保護(hù)電容器內(nèi)部故障及其引出線的短路保護(hù)配置：1、無時限或帶時

12、限過電流保護(hù)2、雙三角形接線的橫聯(lián)差動保護(hù)3、雙星形接線的中性點(diǎn)不平衡電流保護(hù)4、單星形接線的開口三角形電壓保護(hù)5、過電壓保護(hù)6、低電壓保護(hù)7、單相接地保護(hù) 電容器與支架絕緣時可不裝設(shè)2.5.8 備用電源自動投入裝置備用電源自動投入裝置，就是工作電源故障被斷開后，備用電源能自動投入，使工廠不至于因停電而停產(chǎn)備用電源自投裝置應(yīng)滿足下列要求： 只有在正常工作電源跳閘后方能自動投入備用電源 備用電源自投裝置只應(yīng)動作一次 當(dāng)備用電源無電時，自投裝置不應(yīng)動作 當(dāng)電壓互感器的熔絲保險(xiǎn)熔斷時，自投裝置不應(yīng)誤動作2.5.9 變配電站的微機(jī)實(shí)時監(jiān)測系統(tǒng).1 微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)所能實(shí)現(xiàn)的功能變配電站的監(jiān)控，歸納起來有三

13、種方式：人工監(jiān)控采用遠(yuǎn)動裝置實(shí)現(xiàn)某些自動監(jiān)控采用微型機(jī)實(shí)現(xiàn)自動監(jiān)控.2 微型機(jī)實(shí)時監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)裝置體積小，可靠性高，具有對信息進(jìn)行存儲、記憶、運(yùn)算和邏輯判斷等功能，并可對數(shù)據(jù)作采集、處理、打印和屏幕顯示提高變電站的運(yùn)行自動化水平具體功能如下：1）保護(hù)功能2）測量功能3） 遙控和遠(yuǎn)方修改整定值的功能4） 故障記錄和故障錄波功能，故障后能用便攜計(jì)算機(jī)和廠家提供的專用軟件提取故障波形，以便分析5） 自恢復(fù)功能和斷電保護(hù)措施,出現(xiàn)死鎖和斷電時不丟失內(nèi)存中已有累計(jì)數(shù)據(jù)和重要的數(shù)據(jù)6） 開關(guān)量的輸出/輸入回路有光電隔離設(shè)施和防止接點(diǎn)抖動的措施7） 出現(xiàn)故障元件時,能發(fā)出報(bào)警并將有故障部分隔離,而其它部分

14、能正常工作8 ) 通訊功能，RS232及RS485接口且規(guī)約可選第二節(jié)課繼電保護(hù)裝置常用元件及基本電路第一節(jié) 概念 繼電器是一種能夠自動動作的電器，當(dāng)控制它的輸入量達(dá)到一定數(shù)值時動作，并且有電路控制的功能。繼電器是繼保的基本組成元件。第二節(jié) 繼電器的類型 按反映的物理量分：電量、非電量 反映非電量繼電器分為：瓦斯繼電器、熱繼電器、壓力繼電器等。按用途分：測量繼電器（電流、電壓、頻率、差動等）輔助繼電器（中間、時間、信號等） 第三節(jié) 按結(jié)構(gòu)原理： 機(jī)電型（電磁型、感應(yīng)型、極化型、干簧）、整流型、晶體管型第四節(jié) 電磁型繼電器 運(yùn)用廣泛，原理簡單，成本低，運(yùn)行可靠，運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)豐富。 1、常用繼電器的表

15、示符號 繼電器與外部電路相連的部件有：線圈、觸點(diǎn)，繼電器的線圈、觸點(diǎn)一般連接在不同回路中。 圖形符號 歸總圖：一個方框上面加半圓弧，方框內(nèi)表示裝有繼電器的感受元件（如鐵芯線圈），半圓弧內(nèi)標(biāo)志繼電器的觸點(diǎn)展開圖：線圈和觸點(diǎn)分開表示 線圈表示方法 觸點(diǎn)表示方法及常開觸點(diǎn)、常閉觸點(diǎn)含義 各種類型觸點(diǎn)新、舊符號對照文字符號常見繼電器（電流、電壓、時間、信號、中間、差動等）新、舊符號對照型號 由動作原理代號、主要功能代號、設(shè)計(jì)序號及主要規(guī)格代號等組成。 表示形式： 1234 1動作原理代號，以漢拼字母表示 2主要功能代號，以漢拼字母表示 3設(shè)計(jì)序號，以阿拉伯?dāng)?shù)字表示 4主要規(guī)格代號，以阿拉伯?dāng)?shù)字表示,通

16、常表示繼電器觸點(diǎn)的型式及數(shù)量1：表示一對常開觸點(diǎn)2：表示一對常閉觸點(diǎn)3：表示一對常開觸點(diǎn)，一對常閉觸點(diǎn) 例：DL-13型繼電器D：按電磁原理構(gòu)成 L：電流繼電器1：設(shè)計(jì)序號 3：觸點(diǎn)規(guī)格一對常開，一對常閉2、結(jié)構(gòu)和動作原理 電磁型繼電器按其結(jié)構(gòu)型式可分：螺管線圈式、吸引銜鐵式、轉(zhuǎn)動舌片式 電磁型繼電器構(gòu)成：電磁鐵、可動銜鐵、線圈、觸點(diǎn)、反作用彈簧等 電磁型繼電器適用于交流和直流3、動作電流、返回電流、返回系數(shù)的概念（以吸引銜鐵式繼電器為例） 過量繼電器（常開觸點(diǎn)） 反映輸入量增加而動作，如過電流繼電器、過電壓繼電器 動作電流：繼電器剛好動作（銜鐵吸起，觸點(diǎn)閉合）時的最小電流Idz 返回電流：繼

17、電器剛好返回（銜鐵釋放，觸點(diǎn)斷開）時的最大電流Ih返回系數(shù)：繼電器返回電流與動作電流的比值Kh Kh=Ih/Idz 過量繼電器Kh<1低量繼電器（常閉觸點(diǎn)）反映輸入量減小而動作，如低電壓繼電器動作值：正常時銜鐵處于吸起狀態(tài)，觸點(diǎn)斷開。輸入量減小時，銜鐵釋放，觸點(diǎn)閉合，稱繼電器動作，此時輸入量的最大值即為繼電器的動作值。返回值：輸入量重新增加，繼電器返回原來的狀態(tài)（銜鐵吸起，觸點(diǎn)斷開）此時輸入量的最小值稱為繼電器的返回值。 返回系數(shù)：返回值與動作值的比值，低量繼電器Kh>1 無論過量還是低量繼電器，一般要求Kh1 4、改變繼電器動作電流的方法 改變空氣隙（正比） 改變繼電器線圈匝數(shù)（

18、反比） 改變彈簧的反作用力矩，即彈簧的松緊程度（正比） 較常用的為后兩種第五節(jié) 電流繼電器 用途：過電流保護(hù)中作為啟動和測量元件 結(jié)構(gòu)：轉(zhuǎn)動舌片式（DL-10型） 原理：線圈I=0或較小不動作 I>Idz動作 I<Idz返回 一般Kh=0.85 線圈分成兩組可作串、并聯(lián) 動作電流的調(diào)整：改變調(diào)整把手位置（彈簧松緊度） 改變線圈的連接方法（并聯(lián)時動作電流為串串聯(lián)的兩倍） 內(nèi)部接線：串聯(lián)外部引出端子4、6連接 并聯(lián)外部引出端子2、4連接，6、8連接第六節(jié) 電壓繼電器 結(jié)構(gòu)：轉(zhuǎn)動舌片式（DJ-100） 線圈匝數(shù)多，導(dǎo)線較細(xì)，并接在YH二次側(cè) 類型：過電壓繼電器、低電壓繼電器 原理：繼電器

19、的動作與否，取決于電網(wǎng)電壓 過電壓繼電器：Kh=0.85（常開觸點(diǎn)） 低電壓繼電器：Kh1.25（常閉觸點(diǎn)） 動作電壓的調(diào)整：改變調(diào)整把手位置 改變線圈的連接方法（串聯(lián)時動作電壓為并聯(lián)的兩倍） 內(nèi)部接線：與電流繼電器（DL-10型相同）第七節(jié) 時間繼電器 用途：在繼保中作為時間元件，用來建立所需要的動作延時。 結(jié)構(gòu)：螺管線圈式 DS-100系列（直流）DS-120系列（交流） 由電磁驅(qū)動機(jī)構(gòu)、鐘表機(jī)構(gòu)等組成 原理：線圈無電壓彈簧1（螺管）壓縮彈簧2（傳動機(jī)構(gòu)）拉伸線圈加電壓連桿釋放傳動齒輪轉(zhuǎn)動摩擦離合器主傳動齒輪延時機(jī)構(gòu) 9a恒速轉(zhuǎn)動（延時機(jī)構(gòu)擺卡擺錘作用）線圈電壓消失彈簧1作用銜鐵、連桿立即

20、返回原位（摩擦離合器使主傳動輪不能帶動延時機(jī)構(gòu)，復(fù)歸不延時） 動作時間整定：改變靜觸點(diǎn)位置（9a與9b之間距離） 特點(diǎn)：線圈短時通電（可縮小繼電器尺寸），若通電時間>30s，需在線圈回路串接一個附加電阻（P121圖8-7） 正常起動Rf被短接 動作后Rf串接，保證熱穩(wěn)定 第八節(jié) 中間繼電器 用途：增加觸點(diǎn)數(shù)量和容量，動作和返回可帶不大 的延時，可以構(gòu)成自保持回路 結(jié)構(gòu)：吸引銜鐵式（DZ-10系列）原理：線圈電壓>6070%Ue動作 線圈無電壓或很低返回 常見類型： DZ型一般電磁型 DZJ型交流電磁型 DZB型帶自保持線圈型（工作線圈、自保持線圈或電壓、電流線圈）繼電器動作后，只要

21、自保持線圈有電就能維持動作。 DZS型接點(diǎn)具有延時動作或延時返回型 接入電路的幾種方式： 無自保持； 帶自保持，手動復(fù)歸； 帶自保持線圈，自動復(fù)歸。 第九節(jié) 信號繼電器 用途：用來指示保護(hù)裝置的動作，同時接通燈光、音響信號。 結(jié)構(gòu)：吸引銜鐵式（DX-11型） 原理：線圈通電動作（觸點(diǎn)閉合，掉牌） 自保持（機(jī)械自保持）,手動復(fù)歸 類型：串聯(lián)信號繼電器（電流型） 并聯(lián)信號繼電器（電壓型） DXM-2A：磁力自保持燈光顯示代替機(jī)械掉牌 干簧觸點(diǎn)工作線圈、復(fù)歸線圈（極性不能反接） 第十節(jié) 感應(yīng)型電流繼電器 1、原理：電磁感應(yīng)現(xiàn)象載流導(dǎo)體處于運(yùn)動磁場（旋轉(zhuǎn)磁場或移進(jìn)磁場）之中，會受到磁場的作用力，力圖阻止磁場相對于導(dǎo)體運(yùn)動，迫使導(dǎo)體追隨磁場作相應(yīng)運(yùn)動。 2、結(jié)構(gòu)：感應(yīng)原理部分反時限特性 電磁鐵（帶短路環(huán)）、圓盤、永久性磁鐵 電磁原理部分瞬時動作,電磁鐵、銜鐵、磁分路鐵芯 機(jī)械顯示部分動作信號3、動作電流 感應(yīng)部分使螺桿與扇形齒輪嚙合的最小電流 。整定方法：粗調(diào)，繼電器線圈若干抽頭分插到插座板的插環(huán)上 。電磁部分使銜鐵瞬時吸下的最小電流（為感應(yīng)部分的28倍） 整定方法：速斷整定螺絲，改變銜鐵右端與鐵芯間的氣隙來實(shí)現(xiàn)。 4、返回電流