課題五 繼電保護(hù)與二次回路(新)

課題五

繼電保護(hù)與二次回路繼電保護(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(jiàn)的故障是各種類型的短路（相與相之間或相與地之間通過(guò)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(jiàn)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(guò)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)不正常運(yùn)行狀態(tài)，最常見(jiàn)電力系統(tǒng)異常狀態(tài)是過(guò)負(fù)荷，過(guò)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)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、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(kāi)離故障位置最近的斷路器。短路點(diǎn)短路電流主保護(hù)遠(yuǎn)后備近后備d11～4跳1、2//d21～5跳5跳1、3/d31～6跳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、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)：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

3、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)備范圍內(nèi)發(fā)生故障，不論短路點(diǎn)的位置、類型、是否有過(guò)渡電阻，都能動(dòng)作于跳閘或發(fā)出信號(hào)。

靈敏系數(shù)Klm：常見(jiàn)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、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)外部故障時(shí)不動(dòng)作（不誤動(dòng)）。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、正確安裝電磁式繼電器的工作原理一、結(jié)構(gòu)和符號(hào)線圈焊片線圈鐵心軛鐵銜鐵支桿觸點(diǎn)觸點(diǎn)焊片KK是用較小的電流控制較大電流的自動(dòng)開(kāi)關(guān)通電前通電后二、工作原理動(dòng)斷(常閉)觸點(diǎn)通電前動(dòng)合(常開(kāi))觸點(diǎn)通電后常閉、常開(kāi)是指未通電之前的狀態(tài)三、使用舉例K+VCCRBSC~220V自動(dòng)關(guān)燈電路按下S，電容充電至電源電壓，三極管飽和導(dǎo)通，繼電器得電，常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，電燈亮。斷開(kāi)S，電容放電，維持三極管和繼電器導(dǎo)通狀態(tài)，直到截止，觸點(diǎn)斷開(kāi)，電燈熄滅。K續(xù)流二極管作用：在三極管從導(dǎo)通變截止時(shí)導(dǎo)通，將繼電器線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)限制為一個(gè)PN結(jié)壓降，使三極管UCEVCC，避免了線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電源電壓疊加損壞三極管。四、繼電器的主要參數(shù)和選用驅(qū)動(dòng)電路要能夠給繼電器線圈提供額定的工作電壓和電流。2.繼電器觸點(diǎn)容量要滿足負(fù)載的最大電流和電壓要求。各種小型繼電器三段式電流保護(hù)1.電流速斷保護(hù)（電流Ⅰ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(zhǎng)。

（1）保護(hù)的動(dòng)作原理

以保護(hù)2為例：

因無(wú)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(kāi)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(guò)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(guò)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Idz.2

′>Id2=Id.B.maxIdz.2

′=Kk′

.Id.B.max

Kk′－可靠系數(shù)，1.2～1.3

※保護(hù)2按躲過(guò)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2、限時(shí)電流速斷保護(hù)（電流Ⅱ段）（1）工作原理 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t。：需帶時(shí)限。比下一線路電流速斷保護(hù)高t。（2）起動(dòng)電流計(jì)算假設(shè)M為保護(hù)1的電流速斷保護(hù)的保護(hù)范圍末端，則

Idz.2″＝Kk″*Idz.1′

（Kk″＝1.1～1.2）（3）動(dòng)作時(shí)限

t2″=t1′+△t

（△t＝0.5s）

時(shí)限特性（d2故障雖保護(hù)2限時(shí)電流速斷起動(dòng)但不動(dòng)作）3.定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)后備保護(hù)：（1）近后備－保護(hù)本線路全長(zhǎng)（2）遠(yuǎn)后備－保護(hù)相鄰線路全長(zhǎng)

整定：按照躲開(kāi)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(guò)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（GTLQFCTPT等）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：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(kāi)接線圖：將交流回路與直流回路分開(kāi)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：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：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(lái)表示，當(dāng)經(jīng)過(guò)元件后，給予不同的編號(hào)。展開(kāi)接線圖回路編號(hào)：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?gòu)呢?fù)電源編號(hào)。交流電流回路：編號(hào)范圍400~599以每組TA為編號(hào)如：3TA編號(hào)為A431B431C431N431交流電壓回路：編號(hào)范圍600~799以每組TV為編號(hào)如：5TV編號(hào)為A651B651C651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：如果甲乙兩個(gè)設(shè)備的接線端子需要連接起來(lái)，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)。打電話原則第二節(jié)變壓器保護(hù)一、變壓器過(guò)電流保護(hù)整定原則：躲開(kāi)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)整定原則：躲開(kāi)變壓器負(fù)荷側(cè)母線短路時(shí)的最大電流并躲開(kāi)空載投入老師的勵(lì)磁涌流。三、變壓器電流差動(dòng)保護(hù)整定原則：躲開(kāi)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)6~8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)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(guò)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)6~10KV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：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(guò)低電壓繼電器來(lái)反映。電流方向保護(hù)原理：規(guī)定正方向由母線流向線路，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(jiàn)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)：過(guò)負(fù)荷（長(zhǎng)時(shí)間過(guò)負(fù)荷會(huì)使電動(dòng)機(jī)過(guò)熱絕緣老化甚至燒壞）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(guò)負(fù)荷的電動(dòng)機(jī)→過(guò)負(fù)荷保護(hù)（一套動(dòng)作跳閘，一套動(dòng)作信號(hào)）3、3~10KV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)作信號(hào)或跳閘3~10KV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2~2.5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1.5~2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IUPQfcosΦ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(kāi)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1、在下列情況下，重合閘不應(yīng)該動(dòng)作：①值班員人為操作斷路器斷開(kāi)。②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。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：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：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(wú)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：變電所開(kāi)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：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1、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1、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