继电保护及二次回路..

第五章继电保护及二次回路第一节常用继电器和保护的选择一、继电保护的任务、要求及继电器的类别一）继电保护的任务自动迅速地将故障设备从电力系统中切除出去，或及是针对各种不正常的运行状态发出信号。二）对继电保护的要求1、选择性；2、快速性；3、灵敏性；4、可靠性。三）继电器的作用、分类和图形符号1、作用：继电器是组成继电保护装置的基本元件，当其输入达到或低于一定值时它便动作，并通过执行元件发出信号或动作于跳闸。2、分类：按结构原理可分为电磁型感应型磁电型整流型极化型晶体管型按继电器反应量的性质可分为电流电压功率方向阻抗周波按反应量的增大或减小可分为过量继电器低量继电器3、图形符号：二、常用继电器结构，原理和内部接线一）电磁型电流继电器电流线圈绕在铁芯上，当电流大于某一值时，可使可动舌片克服弹簧的拉力转动，使接点接通，继电器动作。继电器的动作电流：能使电流继电器开始动作的最小电流。（IDZ）继电器的返回电流：使继电器可动触点开始返回原位的最大电流。（IFH）返回系数：返回电流降以动作电流。KFH=IFH/IDZ过流继电器返回系数总是小于1，要求在0.85~0.9之间。二）电磁型电压继电器结构与电流继电器相似。不同之处：电流继电器铁芯上套的是电流线圈，而电压继电器铁芯上套的是电压线圈。低电压继电器的动作电压（UDZ）：指在继电器线圈上施加额定电后又逐渐降低至继电器开始动作时的最高电压。低电压继电器的返回电压（UFH）：指继电器动作后又逐渐升高电压时，继电器可动触点开始返回原来位置的最低电压。UFH＞UDZ，因此低电压继电器返回系数KFH=UFH/UDZ＞1要求不大于1.2。由上述可知，低量继电器KFH＞1，过量继电器KFH＜1。三）GL系列感应型过电流继电器（略）四）电磁型时间继电器作用：在继电保护装置中建立所需要的时限。五）电磁中间继电器作用：在继电保护装置中用来增加触点数量和触点容量。六）电磁型信号继电器作用：用来发出整套保护装置或者保护装置中某一回路的动作信号。三、瓦斯、差动及自动重合闸继电器一）瓦斯继电器作用：当变压器内部发生故障（如相间、匝间短路）时，伴随有电弧产生，会产生大量气体和向上冲涌的油流，使瓦斯继电器动作。目前用得较多的为QJ1—80型复合式瓦斯继电器轻瓦斯保护——开口杯重瓦斯保护——挡板要点：接跳闸的触点用双干簧触点串联，提高触点的抗干扰性。（重瓦斯）二）BCH-2型差动继电器变压器差动保护能对变压器内部故障和一、二次引出线上的短路故障起到保护作用。构成差动保护的主要元件是差动继电器。BCH-2型差动继电器优点：躲避电力变压器励磁涌流的性能较好，同时提高了保护装置躲避外部短路时暂态不平衡电流的性能。1、两个衡绕组的作用：正常运行时，WC中会有不平衡电流流过，平衡绕组接入后，使不平衡电流得到补偿，二次绕组V2内几乎没有不平衡电流感应电势，提高了保护的可靠性。WC、WP1、WP2三个绕组绕向相同的原因：区内故障时，三个绕组产生的磁通方向一致，增加继电器动作的安匝数，提高了保护装置的灵敏度。2、短路绕组的作用：在具有非周期分量电流时，继电器的动作电流就大为增加，从而提高了躲避励磁涌流和外部短路时暂态不平衡电流的性能。三）自动重合闸继电器1、动作原理2、几个元件的作用：电容器C用于保证重合闸装置只动作一次；充电电阻4R用于限制电容器C的充电速度，防止一次重合闸不成功时而发生多次重合，放电电阻6R为重合闸时（如手动合开关），电容器可通过6R来放电。四）继电保护装置的灵敏度通过用灵敏系数Klm来衡量。1、对于反应故障时参数量增加的保护装置：灵敏系数=2、对于反应故障时参数量降低的保护装置：灵敏系数=定值保护装置动作参数的整值时故障参数的最小计算保护区末端金属性短路值时故障参数的最小计算保护区末端金属性短路定值保护装置动作参数的整第二节变电所的继电保护一、常用继电保护装置及保护方式的选择一）10kV变电所的继电保护装置1、过流保护整定原则：按照避开被保护线路的最大工作电流来整定。过流保护在动作时间整定上采用阶梯原则。过流保护的动作时限有两种：1）定时限2）反时限2、电流速断保护整定原则：按躲过被保护设备（线路）末端的最大短路电流来整定。因此，被保护设备末端有一段保护不到的死区，这就必须依靠过电流保护作为后备。3、限时电流速断保护用来弥补电流速断保护的保护范围小和过流保护的时限长的不足。整定原则：其动作电流大于下一段线路瞬时速断保护可动作电流，动作是限比下一线路瞬时速断保护大一个时间阶差。4、低电压保护5、其他保护瓦斯保护、双电流变电所采用的备用电源自动投入装置等。二）35kV以交变电所的继电保护过电流、电流速断、变压器瓦斯保护、差动保护、方向性电流保护、方向性电流闭锁低电压速断保护、自动重合闸、备用电源自动投入。三）变电所电气设备继电保护方式的选择详见教材P252表5-2*瓦斯保护的使用范围：容量在800kVA及以上的油浸式变压器必须安装。二、电力变压器的保护一）过流保护变压器过流保护接线与线路的过流保护接线方式相同。二）电流速断保护三）差动保护变压器的主保护1、保护原理变压器两侧的电流互感器按循环电流接线方式接入差动继电器。正常运行或外部短路时，流入继电器的电流为很小的不平衡电流；内部故障时，流入继电器的电流为两侧的短路电流之和。2、接线方式大容量变压器通常按Y，d接线，一次侧接成星形、二次侧接成三角形，一次侧电流与二次侧电流不能直接按图5-18接线。必须进和三种补偿：变比补偿、数值补偿和相位补偿，才能按图5-18接线。3、BCH-2型电流差动保护的动作电流计算1）按躲过外部最大不平衡电流计算；2）按躲过变压器空载投入或故障切除后电压恢复时的励磁涌流计算；3）按躲过变流器的二次回路断线计算。选以上三种计算中最大者作为动作电流计算值。4、差动保护的运行注意事项1）差动保护动作，主变跳闸后，应查明原因或进行内部检定，确无异常时，方可强送；2）停电工作时，若涉及差动回路，则其投运时应接信号，同时要对它进行多角度试验和测量不平衡电压值，在确无异常时，方可接于跳闸。四）瓦斯保护主压器的主保护三、电力线路的保护一）过电流保护1、定时限过电流保护的接线方式一般采用两相不完全星形接线，当线路发生两相或三相短路时，至少有一个电流继电器动作，起动跳闸回路。（如图5-22）2、有限反时限过流保护的接线方式可采用两相不完全星形接线和两相差接线。两相差接线优点：可以节省一只继电器和一个跳闸线圈。3、过流保护的动作电流值整定IDZ·J——继电器动和电流，A；KJX——接线系数（星形为1，角形与差接时为）；KZQ——自动起系数；KF——电流继电器返回系数（一般取0.85）；nL——电流互感器额定变化；IFH·ZD——最大负荷电流，A。过流保护动作时间的整定应采取阶段原则，即位于电源则的上一级保护的动作时间要比下级保护时间长。时间阶差△t取0.5~0.75s。ZDFHLFZQKJXInKKKK·IDZ·J=3二）电流速断保护缺点：末端有死区。必须与过电流保护配合。1、接线方式采用两相不完全星形接线2、整定计算IDZ·J——被保护区段末端三相最大短路电流，A。IDZ·J=ZDDLKJXInKK··三）带时限电流速断保护IDZ=KK·IDZ′IDZ——带时限电流速断保护动作电流，A。KK——可靠系数；IDZ′——下一相邻线路的瞬时电流速断保护动和电流，A。带时限电流速断保护必须和下一相邻线路的瞬时电流速断保护相配合，其动作时间比下一相邻线路的瞬时电流速断保护的动作大一个时限阶差0.5s。四）带方向电流保护在双侧电源供电或环形供电时，采用一般的电流保护就不能保证选择性。可采用方向继电器构成方向保护来保证选择性。构成原则：只有当电流从母线流向线路时保护才动作，如果是线路流向母线，则保护不动作。五）低电压闭锁的过电流保护过流保护的动作电流是按躲过最大负荷电流整定，但在某些情况下不能满足灵敏度要求。为了提高保护的灵敏度和改善躲过负荷电流的条件，可在过流保护的基础上增加低电压闭锁条件。注意之处：其动作电流可不躲过最大负荷电流而按正常持续负荷电流来整定。六）电流电压联锁速断保护优点：能防止与同一母线相连的任一路配出线发生短路故障时，由于母线电压下降而引起同一母线上其他线路的低压保护误动。整定原则：在系统经常出现的运行方式下，使电流元件和电压元件有相同的保护范围。四、自动重合闸和备用电源自投装置一）自动重合闸装置基本要求：1、人为拉开断路器时，重合闸不动作；2、手动合闸于故障线路，重合闸不动作；3、对于同一次故障，自动重合闸的动作次数应符合预先的规定；4、自动重闸动作后应能自动复归；5、当断路器处于不正常状态时，重合闸应退出运行。二）备用电源自动投入装置（BZT）基本要求：1、只有在正常工作电源跳闸后，方能自动投入备用电源；2、备用电源自投装置只应动作一次；3、当备用电源无电时，BZT不动作；4、当电压互感器的保险熔断时，BZT不应误动。第三节变电所的二次回路一、二次回路的功用、分类及接线图一）变电所二次回路的含义、作用与分类一次设备——变电所中凡直接用来接受与分配电能以及改变电能电压相关的所有设备。一次系统——由一次设备连接成的系统称为电气一次系统或电气主接线系统。二次设备——为保证主接线系统的正常与安全运行，凡对一次电气设备进行监视、测量、操纵、控制及起保护作用的辅助性电气设备。二次回路——由二次设备连接成的回路称为二次回路或二次系统。按二次设备各种不同的用途可分为：继电保护二次回路、自动装置二次回路、控制系统二次回路、测量仪表二次回路、信号装置二次回路等。二）二次回路原理图、展开图及安装接线图1、原理图图5-22（a）的原理图在图上所有仪表和继电器都是以整体形式的设备图形符号表示，不画出内部拉线，而只画出接点的连接。并将二次部分的电流回路、电压回路、直流回路和一次回路图绘制在一起。特点：能使看图人对整个装置的构成有一个整体概念，可清楚了解二次回路各设备间的电气联系和动作原理。2、展开图实际应用中，大多采用展开图。展开图中，电流回路、电压回路、直流回路是分开的。弥补了原理图没有元件内部接线、没有元件端子号码和回路标号等缺陷。图5-22（b）、（c）为展开图3、安装接线图由于二次设备布置分散，需要用控制电缆将它们互相连接起来，因此单凭原理图和展开图来安装是困难的。为此在二次接线安装时，须绘制安装接线图。包括：屏面布置图、屏背面接线图和端于排图。二、二次回路的编号与设备标志（略）三、变电所的信号装置按用途可分为：中央信号、位置信号以及其他类信号装置。位置信号的主要作用：指示断路器的跳合闸位置和隔离开关的分、合闸位置。中央信号装置分为事故信号和预告信号两种。事故信号的主要作用：在断路器事故跳闸时，能及时地发出音响信号，并使相应的断路器灯光位置信号闪光。预告信号的主要作用：在运行设备发生异常现象时，瞬时或延时发出音响信号，并使光字牌显示出异常状况的内容。一）中故信号装置1、中央复归不能重复动作的事故信号装置缺点：不能重复动作，当第一次音响发出后，值班人员用按钮将音响解除，而不对应回路未复归前，如第二台断路器不发生事故跳闸时，事故信响信号就不能再次起动，这样第二台断路器的事故跳闸就可能发现不了。2、中央复归能重复动作的事故信号装置解决了上面提到的问题。事故信号装置中的“重复动作”是利用不对应回路中的附加电阻R来实现的。二）预告信号装置分瞬时预告信号和延时预告信号。四、断路器的控制回路一）电磁操作机构的断路控制回路1、没有电气防跳设施的断路器控制电路下图为具有CD2型操作机构的断路器控制电器。由于操作机构本身具有防跳设施，因此该控制电路不含电气防跳。1）分闸操作此时断路器KK处于合闸后位置，KK手柄13-16触点接通，红灯发平光。（由于回路有电阻，TQ不起动）手动分闸时，6-7触点接通，将红灯电阻和附加电阻短接，TQ起动，断路器跳闸。松开KK手柄，KK回到跳闸后位置，KK的10-11接通，绿灯发平光。2）合闸操作此时断路器KK处于跳后位，KK的10-11触点接通，绿