高壓電工作業(yè)第八章繼電保護與二次系統(tǒng)

高壓電工作業(yè)豐寧職教中心FENGNINGZHIJIAOZHONGXIN高壓電工作業(yè)主講：吳雪峰高壓電工作業(yè)豐寧職教中心FENGNINGZHIJIAOZHONGXIN第八章繼電保護與二次系統(tǒng)主講：吳雪峰

第一節(jié)繼電保護的任務與基本要求

一、繼電保護任務

電力系統(tǒng)在運行中會發(fā)生故障，最常見的故障是各種類型的短路。當短路故障發(fā)生時，將伴隨出現很大的短路電流和部分地區(qū)下降，對電力系統(tǒng)可能產生以下后果：1、破壞電力系統(tǒng)并聯運行的穩(wěn)定性，引發(fā)電力系統(tǒng)振蕩，甚至造成系統(tǒng)瓦解、崩潰。2、故障點通過很大的短路電流和燃燒電弧，損壞或燒毀故障設備。

3、在電源到斷點之間，短路電流流過非故障設備，產生發(fā)熱和電動力，造成非故障設備損壞或縮短使用壽命。4、故障點附近部分區(qū)域電壓大幅下降，用戶的正常工作遭到破壞或影響產品質量。

繼電保護的任務是：1、反映電力系統(tǒng)元件和電氣設備故障，自動、有選擇性、迅速地將故障元件或設備切除，保證非故障部分繼續(xù)運行，將故障影響限制在最小范圍。2、反映電力系統(tǒng)的異常運行狀態(tài)，根據運行條件和設備的承受能力，自動發(fā)出信號，減負荷或昝跳閘。

二、繼電保護基本要求繼電保護裝置為了完成它的任務，必須在技術上滿足選擇性、快速性、靈敏性和可靠性四個基本要求。對于作用于繼電器跳閘的繼電保護，應同時滿足四個基本要求，而對于作用于信號以及只反映不正常的運行情況的繼電保護裝置，這四個基本要求中有些要求可以降低。1、選擇性選擇性就是指當電力系統(tǒng)中的設備或線路發(fā)生短路時，其繼電保護僅將故障的設備或線路從電力系統(tǒng)中切除，當故障設備或線路的保護或斷路器拒動時，應由相鄰設備或線路的保護將故障切除。

當供電系統(tǒng)發(fā)生故障時，只有離故障最近的保護裝置動作，切除故障，而供電系統(tǒng)的其他部分仍然正常運行。滿足這一要求的動作，稱為“選擇性動作”

2、快速性快速性是指繼電保護裝置應能盡快地切除故障，以減少設備及用戶在大電流、低電壓運行的時間，降低設備的損壞程度，提高系統(tǒng)并列運行的穩(wěn)定性。

3、靈敏性靈敏性是指電氣設備或線路在被保護范圍內發(fā)生短路故障或不正常運行情況時，保護裝置的反應能力。

4、可靠性可靠性是指繼電保護裝置在需要它動作時可靠動作（不拒動），不需要它動作時可靠不動作（不誤動）。包括安全性和信賴性，是對繼電保護最根本的要求。

三、繼電保護與二次回路常用字的電氣符號1、繼電保護的基本構成

繼電保護整套繼電保護裝置由測量部分、邏輯部分和執(zhí)行部分三部分組成。2、二次回路常用的電氣符號

四、常用繼電器簡介

繼電器是組成繼電保護裝置的基本元件，當其輸入達到或低于一定值時，它便動作，并通過執(zhí)行元件發(fā)出信號或動作于跳閘。

1、電流繼電器（1）電流繼電器

電流繼電器在繼電保護裝置中作為測量和啟動保護元件，反應電流增大超過某一整定數值時動作。過電流繼電器是指當繼電器線圈電流高于整定值而動作的繼電器。它主要用于頻繁、重載啟動場合，作為電動機或主電路的短路和過載保護。電流繼電器反應電流增大而動作，能夠使繼電器開始動作的最小電流稱為電流繼電器的動作電流。繼電器動作后，再減小電流，使繼電器返回到原始狀態(tài)的最大電流稱為電流繼電器的返回電流。返回電流與動作電流之比稱為電流繼電器的返回系數。

電流繼電器的動作電流恒大于返回電流，顯然電流繼電器的返回系數恒小于1，堆積規(guī)程規(guī)定一般不小于0.85。

電流繼電器的文字符號是KA。

電流繼電器分為過電流繼電器、欠電流繼電器和感應過電流繼電器。

（2）欠電流繼電器

當檢測的電流大于欠電流設定值時，欠電流輸出繼電器吸合，否則輸出繼電器釋放。欠電流設定值通過面板按鍵設置，設置范圍為測量范圍，控制精度高。面板有欠電流指示燈，內部有報警蜂鳴器。（3）GL型系列感應過電流繼電器

這種繼電器即具有反時限特性的感應元件，又有電磁速斷元件。其中，感應元件為帶時限過電流保護。（4）電子式過電流繼電器

2、電壓繼電器

電壓繼電器是一種電子控制器件，它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路），通常應用于自動控制電路中，它實際上是用較小的電流去控制較大電流的一種“自動開關”。

電壓繼電器的文字符號是KV。

這種繼電器并聯在主電路中，線圈的導線粗，匝數多，阻抗大，刻度表上標出的數是繼電器的動作電壓。

型號含義：3、電磁型時間繼電器DS-110

時間繼電器在繼電保護中用做時間元件，用于建立繼電保護需要的動作延時。因此，對時間繼電器的要求是動作時間必須準確。時間繼電器的文字符號是KT。4、電磁型中間繼電器

在繼電保護中，中間繼電器用于增加觸點數量和觸點容量，以及延時和自保持。中間繼電器文字符號是KM。5、電磁型信號繼電器

信號繼電器用于發(fā)出繼電保護動作信號，便于值班人員發(fā)現事故和統(tǒng)計繼電保護動作次數。信號繼電器的文字符號是KS。其有以下兩個特點：①線圈的工作電流在線圈上的電壓降就不超過電源額定電壓的10%；②為保證信號繼電器可靠動作，在保護裝置動作時，流過電器線圈的電流必須不小于信號繼電器額定工作電流的1.5倍.

第二節(jié)變壓器保護

一、電力變壓器常見故障與保護配置1、變壓器故障和異常運行狀態(tài)

變壓器故障分為油箱內故障和油箱外故障。

變壓器油箱內故障包括繞組之間的相間短路、一相繞組中發(fā)生的匝間短路，繞組與鐵芯或外殼之間發(fā)生的單相接地短路等；變壓器油箱外故障包括引出線發(fā)生的各種相間短路，引出線套管閃絡或破碎時通過外殼發(fā)生的單相接地短路等。2、變壓器保護配置

根據繼電保護有關規(guī)定，變壓器應裝設以下保護：①變壓器主保護

變壓器主保護包括氣體保護、縱差動保護或電流速斷保護等。a、瓦斯保護（氣體保護）

是變壓器內部故障的主保護，對變壓器匝間和層間短路、鐵芯故障、套管內部故障、繞組內部斷線及絕緣劣化和油面下降等故障均能靈敏動作。當油浸式變壓器的內部發(fā)生故障時，由于電弧將使絕緣材料分解并產生大量的氣體，從油箱向油枕流動，其強烈程度隨故障的嚴重程度不同而不同，反應這種氣流與油流而動作的保護稱為瓦斯保護，也叫氣體保護。變壓器在運行中，由于內部故障，有時候我們無法及時辨別和采取措施，容易引起一些事故，采取瓦斯繼電器保護后，一定程度上避免了類似事件的發(fā)生。

規(guī)程規(guī)定：對于容量為800kVA及以上的油浸式變壓器和400kVA及以上的車間內油浸式變壓器，應裝設瓦斯保護。b、縱差動保護或電流速斷保護

用于反應變壓器繞組、套管及引出線上的短路故障，根據變壓器的容量大小，裝設縱差動保護或電流速斷保護區(qū)，動作跳開變壓器各側斷路器。②變壓器后備保護及過負荷保護a、過電流保護。

用于反應外部相間故障引起的變壓器過電流，并作為變壓器主保護的后備保護。b、零序保護。

用于反應中性點直接接地變壓器高壓側繞組接地短路故障，以及高壓側系統(tǒng)的接地短路故障，作為變壓器主保護及相鄰元件接地故障的后備保護。c、過負荷保護。用于反應400KVA及以上變壓器的三相對稱負荷。過負荷保護只需取一相電流，延時動作并發(fā)信號。

二、變壓器電流速斷保護

對于中、小容量的變壓器，可以裝設單獨的電流速斷保護，與瓦斯保護配合構成變壓器的主保護。

電流速斷保護是防止相間短路故障的保護，所以都按不完全星形的兩相兩繼電器接線方式構成。由于電流繼電器1、2的觸點容量小，不能直接閉合斷路器的跳閘線圈YT回路，必須經過中間繼電器。如采用GL型繼電器構成電流保護，則由于GL型繼電器本身有速斷元件，因此電流速斷保護和過電流保護共用一套繼電器，不必另裝電流速斷保護裝置。

變壓器電流速斷保護單相接線圖。保護接在變壓器的電源側動作時跳開變壓器兩側斷路器。

電流速斷保護作為變壓器的主保護，動作無延時，只有利用動作電流保護的選擇性，因此動作電流整定按躲過變壓器負荷側母線短路時流過保護的最大短路電流，并躲過變壓器空載投入時勵磁涌流。

顯然電流速斷保護動作電流數值較大，只能保護變壓器一部分繞組（高壓側）的相間短路故障。

變壓器電流速斷保護靈敏度按照保護安裝處短路時的最小短路電流校驗。

三、變壓器電流差動保護

變壓器電流差動保護主要用來保護雙繞組或三繞組變壓器繞組內部及其引出線上發(fā)生的各種相間短路故障，同時也可以用來保護變壓器單相匝間短路故障。在繼電器線圈中流過的電流是兩側電流互感器的二次電流差，也就是說差動繼電器是接在差動回路的。從理論上講，正常運行及外部故障時，差動回路電流為零。實際上由于兩側電流互感器的特性不可能完全一致等原因，在正常運行和外部短路時，差動回路中仍有不平衡電流Iumb流過，此時流過繼電器的電流IK為Ik=I1-I2=Iumb要求不平衡點流應盡量的小，以確保繼電器不會誤動。當變壓器內部發(fā)生相間短路故障時，在差動回路中由于I2改變了方向或等于零（無電源側），這是流過繼電器的電流為I1與I2之和，即Ik=I1+I2=Iumb能使繼電器可靠動作。變壓器差動保護的范圍是構成變壓器差動保護的電流互感器之間的電氣設備、以及連接這些設備的導線。由于差動保護對保護區(qū)外故障不會動作，因此差

動保護不需要與保護區(qū)外相鄰元件保護在動作值和動作時限上相互配合，所以在區(qū)內故障時，可以瞬時動作。

規(guī)程規(guī)定對于大容量變壓器應裝設電流差動保護代替電流速斷保護。

變壓器差動保護的動作是通過比較變壓器兩側電流的大小和相位決定是否動作，單相原理接線圖如圖。

1、變壓器正常運行及外部故障

流入差動器KD的電流是變壓器兩側電流的二次值相量之差，適當選擇電流互感器1TA和2TA的變化，再經過相位補償接本和幅值調整，實際流入差動繼電器的電流為平平衡電流，繼電器不會動作，差動保護不動作。2、變壓器內部故障

此時流入差動繼電器的電流是變壓器兩側電流的二次相量之和，使繼電器動作，差動保護動作，如果變壓器只有一側有電源，則只有該側的電流互感器二次電流流入差動繼電器；如果變壓器兩側有電源，則兩側的電流互感器二次測電流都流入差動繼電器，且數值相加。

變壓器差動保護從原理上能夠保證選擇性，即實現內部故障時動作，外部故障時不動作，所以動作時間整定為0S。

四、變壓器氣體保護氣體保護是變壓器內部故障的主保護，對變壓器匝間和層間短路、鐵芯故障、套管內部故障、繞組內部斷線及絕緣劣化和油面下降等故障均能靈敏動作。當油浸式變壓器的內部發(fā)生故障時，由于電弧將使絕緣材料分解并產生大量的氣體，

從油箱向油枕流動，其強烈程度隨故障的嚴重程度不同而不同，反應這種氣流與油流而動作的保護稱為瓦斯保護，也叫氣體保護。變壓器在運行中，由于內部故障，有時候我們無法及時辨別和采取措施，容易引起一些事故，采取瓦斯繼電器保護后，一定程度上避免了類似事件的發(fā)生。

瓦斯保護一般分為輕瓦斯和重瓦斯兩類。輕瓦斯：變壓器內部過熱,或局部放電,使變壓器油油溫上升，產生一定的氣體,匯集于繼電器內,達到了一定量后觸動繼電器，發(fā)出信號。重瓦斯：變壓器內發(fā)生嚴重短路后，將對變壓器油產生沖擊，使一定油流沖向繼電器的檔板,動作于跳閘。1、氣體繼電器氣體繼電器又稱瓦斯繼電器，它安裝在變壓器箱蓋與儲油柜的聯管上，在變壓器內部故障產生的氣體或油流作用下接通信號或跳閘回路，使有關裝置發(fā)出警報信號或使變壓器從電網中切除，達到保護變壓器的作用。2、保護原理接線及運行

瓦斯繼電器信號繼電器KG為瓦斯繼電器，上觸點是輕瓦斯，閉合時發(fā)出輕瓦斯動作信號；下觸點是重瓦斯，閉合時經信號繼電器KS瞬時啟動中間繼電器KM，跳開變壓器兩側斷路器。中間繼電器具有自保持功能，在重瓦斯動作期間，防止由于氣流及油流不穩(wěn)定造成觸點不可靠時影響斷路器可靠跳閘；同時，為縮短故障時間，中間繼電器應是快速動作的繼電器。

變壓器氣體保護的保護范圍為變壓器油箱內部，反映變壓器油箱內部的任何故障，以及鐵芯過熱燒傷、油面降低等，但不能反映變壓器繞組引出線的故障。

五、變壓器后備保護及過負荷保護1、變壓器相間短路的后備保護

變壓器相間短路的后備保護，反應變壓器外部故障引起的變壓器過電流，并作為變壓器差動保護或電流速斷保護和氣體保護的后備保護。

作為后備保護，其動作時限與相鄰元件后備保護配合，按階梯原則整定；其靈敏度按近后備保護和遠后備保護兩種情況校驗。

根據變壓器容量及短路電流水平，常用的變壓器相間短路的后備保護有過電流保護、低電壓啟動的過電流保護、復合電壓啟動的后備保護的過電流保護，負序過電流保護、阻抗保護等。①過電流保護

變壓器過電流保護與線路定時限過電流保護原理相同。②低電壓啟動的過電流保護

是在定時限過電流保護的基礎上增加了低電壓啟動條件。③復合電壓啟動的過電流保護

與低電壓啟動的過電流保護比較，可以簡化保護接線，并提高不對稱短路時保護的靈敏度。

2、變壓器接地（零序）保護變壓器零序保護適用于110kV及以上電壓等級的變壓器。主變壓器零序保護由零序電流、零序電壓、間隙零序電流元件構成。根據變壓器中性點接地方式的不同，設置不同的保護形式。

①變壓器中性點直接接地時的保護變電站單臺或并列運行的變壓器中性點接地運行時，其接地保護一般采用零序電流保護，可從變壓器中性點處零序電流互感器上取得零序電流。正常情況下，零序電流互感器中沒有電流，當發(fā)生接地短路時，有零序電流通過，使零序保護動作。一般零序電流保護方式由兩段構成。

②中性點可接地也可不接地運行的變壓器零序保護

為了限制短路電流并保證系統(tǒng)中零序電流的大小和分布不受系統(tǒng)運行方式變化的影響，變電站中通常只有部分變壓器的中性點接地。變壓器中性點不接地的運行方式有時根據需要也可以切換為中性點接地運行方式。

3、過負荷保護

變壓器過負荷通常是三相對稱的，所以過負荷保護只接一相電流，經過延時發(fā)出信號。4、跌落式熔斷器

跌落式熔斷器在短路電流通過后，裝有熔絲的管子自由下落，是一種短路和過負荷保護裝置。

跌落式熔斷器的關鍵部件是一只熔絲管，熔絲管組件安裝在熔絲管內，正常時依靠作用在熔體的拉力使熔絲管保持在合閘位置；當熔絲在短路電流作用下熔斷時，熔絲管在重力的作用下跌落，斷開一次系統(tǒng)。

跌落式熔斷管主要用做配電變壓器、電容器組、短段電纜線路、架空線路分段或分支線路的短路故障保護。

第三節(jié)電力線路保護

一、相間短路的階段式電流保護（一）瞬時電流速斷保護1、瞬時電流速斷保護的工作原理

從故障切除時間考慮，原則上繼電保護的動作時間越短越好，即在被保護元件或設備上裝設快速保護，瞬時電流保護就是這樣的快速保護。

下面用圖示說明瞬時電流速斷保護的工作原理

如圖所示，單側有電源的輻射形電網，電流保護設在線路的紿端，當線路發(fā)生三相短路故障時，短路電流計算如下：IK=Eφ/（XS+XK）Eφ是相電動勢XS是電源到保護安裝點的電抗。

XK短路電抗

顯然，當短路點距離安裝點越遠時，短路電流越??；當系統(tǒng)電抗越大時，短路電流越小。

瞬時電流速斷保護反應線路故障時電流增大動作，而且沒有動作延時，所以必須保證只有在被保護線路發(fā)生短路時才動作。

2、整定計算

一般把對繼電保護裝置動作值，動作時間的計算和靈敏度的校驗為繼電保護整定計算，將計算條件稱為整定原則。

對于線路的瞬時電流速斷保護動作電流的整定原則這：躲過線路末端的可能出現的最大短路電流。

瞬時電流速斷保護的靈敏度用最小保護范圍衡量。規(guī)程規(guī)定：瞬時電流速斷保護的最小保護范圍不小于本線路全長的15%-20%。3、原理接線圖

圖中中間繼電器的作用：

一是增加觸電容量，接通斷路器的跳閘回路；

二是增大保護的因有動作時間，避免避雷器放電造成保護誤動。

瞬時電流速斷保護的主要優(yōu)點是動作迅速、簡單可靠，缺點是不能保護線路的全長，并且保護范圍受系統(tǒng)運行方式影響。在最小運行方式下，其保護范圍可能很小，嚴重時可能沒有保護區(qū)。（二）限時電流速斷保護1、限時電流速斷保護的工作原理

瞬時電流保護的保護范圍不能達到線路的全長，在本線路末端附近發(fā)生短路時不會動作，因此需要增加另一套保護，用于反應本線路瞬時電流速斷保護范圍以外的故障，同時作為瞬時電流速斷保護的后備，這就是限時電流速斷保護。

對限時電流速斷保護的要求是，其保護范圍在任何情況下必須包括本線路的全長，并具有規(guī)定的靈敏度；同時，在保證選擇性的前提下，動作時間最短。

2、整定計算①動作電流整定原則：與相鄰線路的瞬時電流速斷保護配合。②動作時間

應與相鄰線路的瞬時電流速斷動作時間配合。③靈敏度3、接線原理

與瞬時電流速斷相比，相當于用KT代替了KM。

（三）定時限過電流保護1、定時限過電流保護的工作原理

一般短路電流大于保護裝置1、2、3的動作電流，保護1、2、3將起動。

按選擇性要求，斷開QF3后，保護1、2應立即返回。（2）整定計算1）在被保護線路流過最大負荷電流時，保護裝置不應動作2）相鄰線路短路故障切除后，保護應可靠返回

實際中，電流保護的動作時限有定時限和反時限兩種實現方法。

以上電流保護的動作時間一經整定，則不隨保護的電流變化，保護啟動后按照預先整定值延時動作，因此稱為定時限過電流保護。③靈敏度

要求：作為近后備保護時，靈敏度要達到1.3~1.5；遠后備保護要達到1.2。（四）三段式電流保護

在工程應用中，三段式電流保護不一定三段全部投入。

例如：若系統(tǒng)運行方式變化很大，Ⅰ段保護范圍太小或沒有保護區(qū)時，則不投入Ⅰ段；對于線路—變壓器接線，Ⅰ段可以保護線路全長時，則可以不投入Ⅱ段；在末端線路，可能Ⅱ段和Ⅲ段的動作時間相同，則也可以不投入Ⅱ段。（五）方向電流保護

如圖所示為雙電源線路。

當K1點和K2點發(fā)生故障時，渡過保護4和保護5的功率方向是不相同的。K1點故障時，流過保護5的功率方向是母線到線路（稱為正功率），流過保護4的功率方向是線路到母線（稱為負功率）K2點故障時，流過保護4的功率方向是母線到線路（正功率），流過保護5的功率是線路到母線（負功率）。

二、接地保護（一）接地短路特點及零序電流測量

電力系統(tǒng)發(fā)生接地故障，包括單相接地故障和兩相接地故障，在三相中出現大小相等、相位相同的零序電壓和零序電流。

對于中性點接直接接地系統(tǒng)，零序電流具有以下特點：①零序電流通過系統(tǒng)接地中性點和短路點形成短路通路，因此零序電流通過變壓器接地中性點構成回路；②零序電流的大小不僅與中性點接地變壓器的多少，分布有關，而且與運行方式有關。③線路零序電流的大小與短路故障位置有關，短路點越靠近保護安裝地點，零序電流數值就越大。

另外注意，接地點的零序電壓最高。2、變壓器中性點接地考慮

考慮變壓器中性點接地我多少、分布時，應使電網對應零序電流的網絡盡可能保持不變或變化較小，以保證零序電流保護有較穩(wěn)定的保護區(qū)和靈敏度，同時防止單相接地故障時出現危險過電壓。3、零序電壓和零序電流測量

接地短路時三盯的零序電壓大小相等、相位相同。通常采用三個單相式電壓互感器或三相五柱式電壓互感器取得零序電流。

（二）階段式零序電流保護

三段式零序電流保護原理框圖如下：

三段式零序電流保護組成包括，零序電流Ⅰ段，即瞬時零序電流速斷保護；零序電流Ⅱ段，即限時零序電流保護；零序電流Ⅲ段，即零序過電流保護。1、瞬時零序電流速斷保護（零序電流Ⅰ段）P171

（三）中性點非直接接地系統(tǒng)的零序保護P173

三、線路的其他保護（一）距離保護

距離保護反應保護安裝處至故障點之間的阻抗（距離），以下說明距離保護的動作原理。

（二）線路縱差動保護

反應線路兩端電氣變化的線路縱差動保護。

第四節(jié)高壓電動機及電力電容器組保護

一、高壓電動機保護

高壓電動機保護常用保護方式有電流速斷保護和過負荷保護。

過負荷保護根據需要可動作于跳閘或作用于信號。所以有時設置兩套過負荷保護，一套動作于跳閘，一套保護動作于信號。

2000KW及以上大容量的高壓電動機，普遍采用縱聯差動保護代替電流速斷保護。

二、電力電容器組繼電保護10KV電容器保護配置：

對于電流速斷保護，動作電流可取電容器組額定電流的2-2.5倍，動作時間為0S。

對于延時電流速斷保護，動作電流可取電容器組額定電流的1.5-2倍，動作時限可取0.2S。

第五節(jié)自動重合閘的作用及基本原理

發(fā)生事故,繼電保護動作斷路器自動跳閘后,能使斷路器自動合閘的裝置稱為自動重合閘裝置。

一、自動重合閘的工作原理P176

自動重合閘（ZCH）裝置是將因故障跳開后的斷路器按需要自動投入的一種自動裝置。運行經驗表明，架空線路的故障主要是“瞬時性”的，如：雷電引起的絕緣子表面閃絡；大風引起碰線；鳥類以及樹枝等物落上導線上引起的短路。此時，繼電保護迅速斷開后，電弧即行熄滅，故障點的絕緣強度重新恢復。如果把斷路器再合上，就能夠恢復正常的供電。

二、自動重合閘的作用1、對暫時性故障，可迅速恢復供電，從而能提高供電的可靠性；2、對兩側電源線路，可提高系統(tǒng)并列運行的穩(wěn)定性，從而提高線路的輸送容量；3、可以糾正由于斷路器或繼電保護誤動作引起的誤跳閘；4、在電網的設計與建設過程中，有些情況下由于考慮重合閘的作用，即可以暫緩架設雙回路線路以節(jié)約投資。

三、自動重合閘的基本要求1、手動操作斷路器跳閘時，自動重合閘不應動作。2、手動操作斷路器合閘于故障線路，隨即繼電保護動作使斷路器跳閘時，自動重合閘不應動作。3、自動重合閘的動作次數應符合預先規(guī)定的次數，不允許任意多次重合斷路器。4、自動重合閘動作后應能夠自動復位，準備好再次動作。5、當斷路器處于不正常狀態(tài)時，自動重合閘應退出運行。（一）自動重合閘在電力系統(tǒng)中的作用

自動重合閘的主要作用：（1）大大提高供電的可靠性，減少線路停電的次數，特別是對單側電源的單回線路尤為顯著；（2）在高壓輸電線路上采用重合閘，還可以提高電力系統(tǒng)并列運行的穩(wěn)定性；（3）在電網的設計與建設過程中，有些情況下由于考慮重合閘的作用，即可以暫緩架設雙回線路，以節(jié)省投資；（4）對斷路器本身由于機構不良或繼電保護誤動作而引起的誤跳閘，也能起糾正的作用。

對于重合閘的經濟效益，應該用無重合閘時，因停電而造成的國民經濟損失來衡量。由于重合閘裝置本身的投資很低，工作可靠，因此，在電力系統(tǒng)中獲得了廣泛應用。但事物都是一分為二的，在采用重合閘以后，當重合于永久性故障時，它也將帶來一些不利的影響，如：（1）使電力系統(tǒng)又一次受到故障的沖擊；（2）使斷路器的工作條件變得更加嚴重，因為它要在很短的時間內，連續(xù)切斷兩次短路電流。這種情況對于油斷路器必須加以考慮，因為在第一次跳閘時，由于電弧的作用，已使油的絕緣強度降低，在重合后第二次跳閘時，是在絕緣已經降低的不利條件下進行的，因此，油斷路器在采用了重合閘以后，其遮斷容量也要有不同程度的降低（一般降低到80%左右）。因此，在短路容量比較大的電力系統(tǒng)中，上述不利條件往往限制了重合閘的使用。（二）對自動重合閘的基本要求

（1）正常運行時，當斷路器由繼電保護動作或其它原因而跳閘后，自動重合閘裝置均應動作。（2）由運行人員手動操作或通過遙控裝置將斷路器斷開時，自動重合閘不應起動。（3）繼電保護動作切除故障后，自動重合閘裝置應盡快發(fā)出重合閘脈沖。（4）自動重合閘裝置動作次數應符合預先的規(guī)定。（5）自動重合閘裝置應有可能在重合閘以前或重合閘以后加速繼電保護的動作，以便加速故障的切除。

（6）在雙側電源的線路上實現重合閘時，重合閘應滿足同期合閘條件。（7）當斷路器處于不正常狀態(tài)而不允許實現重合閘時，應將自動重合閘裝置閉鎖。

四、三相自動重合閘（一）單側電源線路的三相一次重合閘通常三相一次自動重合閘裝置由起動元件、延時元件、一次合閘脈沖元件和執(zhí)行元件四部分組成。

重合閘起動tZCH一次合閘脈沖元件控制開關KK&HQJXJ0.1sJSJ(放電)執(zhí)行元件：啟動合閘回路和信號回路，還可與保護配合，實現重合閘后加速保護。

一次合閘脈沖元件：保證重合閘裝置只重合一次;重合閘起動tZCH一次合閘脈沖元件控制開關KK&HQJXJ0.1sJSJ(放電)

其中，一次合閘脈沖元件及控制開關閉鎖回路等組成和保護相配合的后記憶元件的接線。（二）兩側電源線路三相一次重合閘

雙側電源送電線路重合閘的特點

雙側電源送電線路重合閘除滿足單側電源各項要求以外,還應滿足以下兩點要求:

時間的配合：

同期問題：考慮兩側保護可能以不同的延時跳閘，此時須保證兩側均跳閘后，故障點有足夠的去游離時間。重合時兩側系統(tǒng)是否同步的問題以及是否允許非同步合閘的問題。

五、重合閘動作時限的選擇原則單側電源線路的三相重合閘：

原則上越短越好，但應力爭重合成功，保證：故障點電弧熄滅、絕緣恢復；斷路器觸頭周圍絕緣強度的恢復及消弧室重新充滿油，準備好重合于永久性故障時能再次跳閘，否則可能發(fā)生DL爆炸，如果采用保護裝置起動方式，還應加上DL跳閘時間。根據運行經驗，采用1s左右。

六、自動重合閘與繼電保護的配合

1、重合閘前加速保護（簡稱“前加速”）

處采用前加速的方式：任一條線路上發(fā)生故障時，第一次都由保護3瞬時動作予以切除。如d1點故障，保護3無選擇性瞬時故障，但3跳閘以后，即起動重合閘，重新恢復供電；→糾正無選擇性永久故障，則第二次由保護1或2切除。若2拒動時，則3第二次按有選擇性的時限t3動作于跳閘。前加速的優(yōu)點：（1）快速切除瞬時性故障；（2）可能使瞬時性故障來不及發(fā)展成永久故障,提高重合閘成功率；（3）保證發(fā)電廠和重要變電所的母線電壓在0.6~0.7倍額定電壓以上，保證電能質量；（4）使用設備少，只需裝設一套重合閘裝置,簡單、經濟。

前加速適用于35KV以下由發(fā)電廠或重要變電所引出的線路上。

前加速的缺點：（1）斷路器工作條件惡劣，動作次數較多；（2）重合于永久故障時，切除的時間可能較長；（3）如果重合閘裝置或斷路器3拒絕合閘，則將擴大停電范圍

2、重合閘后加速保護（“后加速”）

第一次故障時，保護有選擇性動作，然后進行重合。如果重合于永久性故障上，則在斷路器合閘后，再加速保護動作。瞬時切除故障，該方式適用于35KV以上的網絡及重要負荷供電的送電線。LJSJZJLPJSJSJ1SJ2+-

右圖中LJ為過電流繼電器的觸點，當線路發(fā)生故障時，它起動時間繼電器SJ，然后經整定的時限后SJ2觸點閉合，起動出口繼電器ZJ而跳閘。

當重合閘以后，如前分析，JSJ的觸點將閉合1s的時間，如果重合于永久性故障上，則LJ再次動作，此時即可由時間繼電器的瞬時常開觸點SJ1，壓板LP和JSJ的觸點串聯而立即起動ZJ動作于跳閘，從而實現重合閘以后使過電流保護加速的要求。

重合閘后加速保護（“后加速”）

第一次故障時，保護有選擇性動作，然后進行重合。如果重合于永久性故障上，則在斷路器合閘后，再加速保護動作。瞬時切除故障，該方式適用于35KV以上的網絡及重要負荷供電的送電線。

七、單相自動重合閘

特點：1、需裝設故障判別元件和故障選相元件2、應考慮潛供電流的影響3、應考慮非全相運行狀態(tài)的影響

八、綜合重合閘1、單相重合閘和三相重合閘綜合在一起為綜合重合閘。2、單相接地故障--跳單相--合單相。（單重方式）3、相間接地故障—跳三相—合三相。（三重方式）4、四種運行方式：單重、三重、綜重和直跳。

第六節(jié)備用電源自動投入裝置的作用及基本要求

一、備用電源自動投入裝置的概述

當工作電源因故障自動跳閘后，自動迅速地將備用電源自動投入的一種自動裝置，稱為備用電源自動投入裝置。它是通過合備用線路斷路器或備用變壓器、斷路器來實現備用電源投入。常用于發(fā)電廠的廠用或變電所的用電。

二、備用電源自動投入裝置的作用

備用電源自動投入作用裝置可簡稱為備自投。應急照明系統(tǒng)就是一個備自投的電源系統(tǒng)。通常采用繼電接觸器作為蓄電池備自投的控制。當主電源故障，繼電接觸器控制系統(tǒng)的控制觸頭自動閉合，自動將蓄電池與應急照明電路接通。

三、備用電源自動投入裝置的基本要求1、只有在正常工作電源斷路器跳閘后，方能自動投入備用電源斷路器；2、工作母線不任何原因電壓消失，備用電源均應投入，但當備用電源無電壓時裝置不應動作。3、備用電源只投入一次；4、電壓互感器的熔絲熔斷時，自動裝置不應動作；5、備用電源投入故障時，繼電保護應加速動作。

第七節(jié)二次回路的基本知識

一、二次回路概述

對一次電氣設備（電氣一次設備是指直接用于生產、輸送和分配電能的生產過程的高壓電氣設備。它包括發(fā)電機、變壓器、斷路器、隔離開關、自動開關、接觸器、刀開關、母線、輸電線路、電力電纜、電抗器、電動機等。）進行監(jiān)視、測量、操作、控制和保護的輔助設備稱為二次設備。由二次設備連接成的回路稱為二次回路。包括繼電保護、自動裝置、測量儀表、控制、信號和操作電源等。

二、二次回路接線圖

二次回路圖包括原理接線圖、展開接線圖和安裝接線圖。

原理接線圖：一、二次設備畫在一起，對所有設備有一個完整的概念展開接線圖：將交流回路與直流回路分開表示。同一元件的線圈和觸點用相同的符號表示，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、元件的動作順序是：從上到下，從左到右安裝接線圖：接線安裝時所用，包括屏面布置圖、屏背面接線圖和端子排圖

各種回路說明如下：1、交流回路：分為交流電流回路（保護、測量、自動裝置）和交流電壓回路（保護、測量、自動裝置、同期等）2、直流電路：分為操作回路和保護回路。3、繼電器和接觸器的線圈觸點，都分開畫在所屬回路中，但同一設備的文字符號必須相同。4、二次設備的連接次序從左到右，動作順序從上到下，接線圖的右側有相應的文字說明。5、開關電器的觸點采用開關斷開時的狀態(tài)，繼電器的接點采用線圈不通電時的狀態(tài)。

6、二次設備之間的連接按等電位原則和規(guī)定的數字進行標號。7、繼電器的線圈和觸點不在同一張圖上時，要注明引來或引出處。

三、安裝接線圖

為了施工，運行維護方便，在展開圖的基礎上，還應進一步繪制安裝接線圖。安裝接線圖包括屏面布置圖、屏后接線圖和端子排圖。（一）屏面布置圖主要是二次設備在屏面上具體位置的詳細安裝尺寸，是用來裝配屏面設備的依據。二次設備屏主要有兩種類型：一種是在一次設備開關柜屏面上方設計一個繼電器小室，屏側面有端子排室，屏正面安裝有信號燈、開關、操作手柄及控制按鈕等二次設備；另一種是專門用來放置二次設備的控制屏，這類控制屏主要用于較大型變配電站的控制室。一般都是按照一定比例繪制而成的，并標出與原理圖一致的文字符號和數字符號。屏面布置的一般原則是屏頂安裝控制信號電源及母線，屏后兩側安裝端子排和熔斷器，屏上方安裝少量的電阻、信號燈、光字牌、按鈕、控制開關和有關的模擬電路。

（二）屏后接線圖

是以屛面布置為基礎，并以展開圖為依據而繪制的，在屏上配線所必需的圖紙，其中應標明屏上各設備的引出端子之間的連接情況。它是一種指導屏上配線工作的圖紙。

（三）端子排圖

端子排的作用：1、屏內設備相隔較遠時的連接；2、屏內設備與屏處設備之間的連接；3、不同屏的設備之間的連接。端子排標志方法：垂直布置時，排列從上至下，水平布置時，排列從左至右

端子排的順序為從上至下：1、交流電流回路；2、交流電壓回路；3、直流信號回路；4、直流控制回路：按每組熔斷器分組；5、其他回路。

四、二次回路的編號

相對編號：基本原則為甲中有乙，乙中有甲。

第八節(jié)變電站的操作電源

變電所開關控制、繼電控制、自動裝置和信號設備所使用的電源稱為操作電源。對操作電源的基本要求是要有足夠的可靠性。特別是當變電所發(fā)生短路事故，母線電壓降到零，操作電源也不允許出現中斷，仍應保證有足夠的電壓和足夠的容量。

操作電源可分為兩大類：對于接線方式較為簡單的小容量變電所，常常采用交流操作電源；對于較為重要、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。

一、交流操作電源

當電氣設備發(fā)生短路故障時，可以利用短路電流以變流器供給操作回路作為跳閘操作電源。

交流操作電源取自電壓互感器和電流互感器。它加大了電流互感器的負荷，有時誤差不能滿足要求，亦不能滿足復雜的繼電保護和自動裝置的要求。所以，交流操作電源適用于小型變電所，這種變電所一般采用手動合閘、電動脫扣。

二、直流操作電源1、硅整流加儲能電容做為操作電源

如果采用硅整流加儲能電容作為直流系統(tǒng)操作電源，則當受電電源發(fā)生短路故障時，交流電源電壓下降，經整流后輸出直流電壓常常不能滿足繼電保護裝置動作的需要，這時采用電容器蓄能來補償是一個比較簡單可行的解決辦法。選用的電容器，所蓄能量應滿足繼電保護裝置和斷路器跳閘線圈動作時所需的能量需求。

硅整流加儲能電容作為操作電源如果維護不當，例如電容失效，則有可能出現斷路器拒動，釀成

重大電氣事故，甚至引起電氣火災。因此采用硅整流加儲能電容作為直流操作電源的變電站，特別需要加強對這一系統(tǒng)的監(jiān)視。如發(fā)現異常應及時查清原因，進行整改，以保證操作電源供電的可靠性。2、鉛酸蓄電池直流電源

蓄電池是用以儲存電能的，它能把電能轉變?yōu)榛瘜W能儲存起來，使用時再把化學能轉變成電能釋放出來。3、鎘鎳蓄