電工電子技術教學課件：16－有關保護間的二次回路連接

1、第四篇 電氣二次回路第十六章 有關保護間的二次回路連接一、保護裝置雙重化的接線保護裝置雙重化的接線（1）在電網中，220kV及以上聯絡線保護、220kV及以上微機型主變壓器保護、以及大型發(fā)變組保護均采用雙重化配置，即每個設備安裝兩套功能完備的主保護與后備保護。一、保護裝置雙重化的接線保護裝置雙重化的接線（2）保護裝置雙重化的前提是高性能的微機保護得到大量應用，使一套微機保護中集成了全部的主保護與后備保護功能，使二次回路接線得以大大簡化。雙重化配置的兩套保護可以采用不同廠家或不同原理的設備，在原理及性能形成互補，對可靠切除故障有利。在運行中如其中一套發(fā)生故障或因故退出，一次設備仍可以由另一套保護

2、裝置繼續(xù)維持運行，提高了電網的可靠性。一、保護裝置雙重化的接線保護裝置雙重化的接線（3）保護雙重化后，二次回路的連接需要作相應的配置。一、保護裝置雙重化的接線保護裝置雙重化的接線（4）一、線路保護一、線路保護對電流回路，為保證兩套保護的相對獨立，應該接入電流互感器的兩個次級。對于電壓回路，不同的電壓等級及不同的主接線有所不同，在雙母線等主接線的220kV保護上，由于電壓需要進行正、副母切換，雙重化后電壓回路的接線過于復雜，加上現在該電壓等級及一下的電壓互感器一般未配置兩個主次級，所以現在220kV及一下的保護還是用同一組電壓互感器次級。 一、保護裝置雙重化的接線保護裝置雙重化的接線（4）從這一

3、點上講，該保護還不是真正意義上的雙重化。330kV及以上電壓等級的系統(tǒng)，常采用3/2斷路器的主接線，保護用接在線路則的電壓互感器，一組電壓互感器只供本單元及與本單元有關的設備使用，沒有電壓聯絡與正、副母切換問題，而且這一電壓等級的電網更為主要，對保護裝置的可靠性要求更高，一般都有兩個主次級線圈，每套分別接一個次級，即電壓的二次回路也是雙重化的。圖161 雙套保護公用一個電壓互感器次級的接線圖一、保護裝置雙重化的接線保護裝置雙重化的接線（5）保護跳閘回路，如果使用的是雙跳圈的斷路器，則應該將兩個跳閘回路完全獨立，分別使用單獨的控制電源，每套保護可以通過操作相分別跳兩個跳圈，為簡化接線，在正常運行

4、時如沒有單套保護的運行方式，也可以每套保護分別跳一個跳圈。當斷路器為單跳圈時，則兩套保護通過操作箱共同經該跳圈去跳斷路器，但是每套保護有獨立的壓板，可以單獨投退，這時每套保護的電源是獨立的，單斷路器的控制電源則公用一組。 一、保護裝置雙重化的接線保護裝置雙重化的接線（6）3/2接線的開關保護一般是按斷路器配置的，每個斷路器只有一套。220kV及以下系統(tǒng)的斷路器保護（如重合閘）一般按保護配置，兩套保護裝置就配有兩套重合閘。在現場運行中，為防止斷路器出現多次重合，一般只投入一套重合閘的合閘壓板，而將另一套停用。 一、保護裝置雙重化的接線保護裝置雙重化的接線（7）變電所的旁路斷路器是用來供其它斷路器

5、檢修、故障退出代路或做新設備起動時調整特殊方式的，平時運行在對旁路母線充電狀態(tài)，為了簡化接線、節(jié)約投資，旁路斷路器一般只配置一套的沒有收發(fā)訊機或光電接口設備的主保護及完備的后備保護。在代出線斷路器時，一般將一套保護的收發(fā)訊機或光電接口切至旁路保護，對側的一套保護停用。見圖162。圖162 高頻保護在旁路代線路時的切換一、保護裝置雙重化的接線保護裝置雙重化的接線（8）二、主變與發(fā)變組保護二、主變與發(fā)變組保護只設一套主保護與后備保護時，主變、發(fā)變組保護是由多套不同保護功能的保護裝置來組成的，雙重化的保護則將相對完備的主保護與后備保護功能集中在一套裝置中。 一、保護裝置雙重化的接線保護裝置雙重化的接

6、線（9）主變及發(fā)變組保護的電壓回路、跳閘回路的接線方式與線路保護接入方式一樣，由于主變與發(fā)變組有差動保護，在旁路斷路器代路時，旁路的保護無法滿足主變與發(fā)變組保護的要求，一般停用或只作為后備保護，這時需要將旁路的電流二次回路切入主變或發(fā)變組保護，以滿足其保護范圍及功能的要求。 一、保護裝置雙重化的接線保護裝置雙重化的接線（10）在主保護、后備保護使用相對獨立裝置時，常常主保護與后備保護分別接一組電流互感器的次級，一般為差動保護接獨立電流互感器，后備保護接主變壓器套管電流互感器的次級，在雙母帶旁路主接線方式下，旁路開關代主變壓器開關時，差動保護的電流回路進行相應切換，后備保護的電流回路不用切換。

7、一、保護裝置雙重化的接線保護裝置雙重化的接線（11）如圖163為220kV主變保護接入各則電流互感器位置圖。其中差動保護的保護范圍包括主變獨立電流互感器至套管的引線，當旁代時則包括旁路母線。 圖163 主變保護電流互感器二次線圈配置圖一、保護裝置雙重化的接線保護裝置雙重化的接線（12）保護雙重化后一般將第一套保護接原差動保護電流互感器次級，即獨立電流互感器，旁代時需切換；第二套保護接原后備保護電流互感器次級，即套管電流互感器，旁代時不需要切換，但對降壓變的高壓側來說，無論是差動保護還是該側的后備保護，其保護范圍不包括開關電流互感器到變壓器套管的引線，對低壓側來說，應其后備保護的保護范圍指向非電

8、源側，所以引線故障將由后備保護切除。兩套保護電流接入的具體位置如圖163括內所表示的名稱。 一、保護裝置雙重化的接線保護裝置雙重化的接線（13）在獨立電流互感器次級足夠時，可以將第二保護也接入獨立電流互感器，旁代時切套管電流互感器，這樣可以確保正常運行時兩套保護均有足夠的保護范圍，當第一保護因故退出時，不至于因第二套保護存在死區(qū)而影響主變的正常運行。但現場進行電流二次回路的切換較麻煩，因操作不當引起差動保護誤動的情況時有發(fā)生，所以在保護方式滿足要求時，不建議過多進行電流回路的切換。 一、保護裝置雙重化的接線保護裝置雙重化的接線（14）為了避免電流回路的切換，也可以兩套保護均使用套管電流互感器，

9、在降壓變的高壓側增設簡單電流保護，接獨立電流互感器作為引線的保護，當旁代時停用該保護，起用旁路保護作引線及旁路母線的保護，這樣保護配置較復雜，該電流保護與旁路保護整定時要考慮勵磁涌流的影響。二、保護的跳閘回路保護的跳閘回路（1）保護裝置動作以后都要經專門的跳閘回路去對斷路器進行跳閘，為了提高跳閘回路的可靠性，在回路設計、調試及運行操作中，對跳閘回路有一些具體的要求。 二、保護的跳閘回路保護的跳閘回路（2）1）用于跳閘的繼電器為防止其線圈回路斷線，電壓為220V的直流中間繼電器線圈線徑不宜小于0.09mm。如線徑小于0.09mm時，其線圈須密封處理。當采用110V中間繼電器串聯電阻方式時，串聯電

10、阻的一端應接于電源的負極。串聯防跳繼電器的電壓保持線圈回路的保持觸點也應接到負極，防止因電蝕使線圈斷線。二、保護的跳閘回路保護的跳閘回路（3）2）各種保護的跳閘出口繼電器和控制回路的跳閘繼電器的起動電壓不宜低于直流額定電壓的50，以防止繼電器線圈正極接地時，因直流系統(tǒng)過大的對地電容放電引起誤動作。但也不應高于直流額定電壓的65，以保證滿足直流電源降低時的可靠動作和正常情下的快速動作的要求。二、保護的跳閘回路保護的跳閘回路（4）2）保護對于動作功率較大的中間繼電器（動作功率大于5W），因快速動作的要求，允許動作電壓略低于額定電壓的50，但此時必須采取措施保證繼電器的線圈正極回路有足夠的絕緣強度，

11、杜絕可能發(fā)生的接地故障。如果提高起動電壓還不能滿足防止誤動作的要求，可以考慮在繼電器的線圈兩端并聯適當的電阻、增加動作功率以作補充。 二、保護的跳閘回路保護的跳閘回路（5）3）當有一組保護去端子幾組斷路器跳閘的情況下，例如，母線保護、斷路器失靈保護、變壓器差動保護、3/2斷路器接線、雙斷路器接線、角型接線的主保護等等，保護裝置應由專用的熔斷器供電。而每一組熔斷器的控制回路也由專用熔斷器供電。不允許將保護與斷路器的控制回路合用熔斷器或幾組斷路器的控制回路合用熔斷器。在配有雙重化主保護的線路、變壓器、母線等，每一套主保護應由專用的熔斷器供電。 二、保護的跳閘回路保護的跳閘回路（6）3）后備保護的直

12、流回路可單獨設熔斷器，也可將后備保護適當的分配到兩套主保護的直流供電回路中。在主設備只要一套主保護和一套后備保護的情況下，主保護和后備保護應分別由不同的熔斷器供電，以防止保護回路的熔斷器熔斷時，主設備失去保護。保護跳閘信號有空接點送斷路器控制回路。有兩組跳閘線圈的斷路器，每一跳閘線圈的控制回路應由專用的熔斷器供電。 二、保護的跳閘回路保護的跳閘回路（7）4）在由一組熔斷器供電給幾組保護的情況下，在保護屏的接線上應對每一組不（包括跳閘出口繼電器線圈回路），由端子排上單獨引正負電源。不允許一組電流保護的任一直流回路，包括跳閘繼電器，接到另一組獨立保護的直流回路。當一組獨立保護的直流回路需延伸到另一

13、保護屏上時，延伸部分的直流電源也來自同一端子排。這樣接線可以作到，只要在端子排上將某一部分的直流電源斷開，該組保護就能真正作到斷開直流。 二、保護的跳閘回路保護的跳閘回路（8）5）在查找直流接地需要斷開保護直流電源時，應首先斷開保護的出口壓板，再斷開保護的直流電源。需恢復時，應首先恢復直流電源，在接通保護出口壓板。 二、保護的跳閘回路保護的跳閘回路（9）6）除公用綜合重合閘的出口跳閘回路外，其它直接控制跳閘線圈的出口繼電器觸點，其跳閘壓板應裝在跳閘線圈與出口繼電器的觸點之間。經由共用重合閘的選項元件的220kV線路的各套保護回路的跳閘壓板，應分別經切換壓板接到各自起動重合閘的選相跳閘回路不重合

14、的端子上。綜合重合閘中三相電流速斷共用跳閘壓板，但應在各分相回路中串入隔離二極管。 二、保護的跳閘回路保護的跳閘回路（10）3跳閘壓板的開口端應裝在上方，接到斷路器的跳閘回路，壓板在落下時不應和相鄰板相碰。關于壓板的接入點及間距要求見圖164。穿過保護屏的壓板導桿必須有絕緣套，防止壓板接地。圖164跳閘回路有關壓板的連接圖 二、保護的跳閘回路保護的跳閘回路（11）7）在變壓器、電抗器瓦斯保護的動作不應經微機保護等處理后再跳閘，而應直接跳閘或經中間繼電器重動后直接跳閘。因瓦斯繼電器觸點至中間繼電器間的連接電量很長，電纜的電容值大，為避免電源正極接地引起誤動作，應采取動作功率較大的延時返回中間繼電

15、器，不引起快速動作。瓦斯繼電器應有獨立的投退壓板，與差動保護能分別投退。 二、保護的跳閘回路保護的跳閘回路（12）8）端子排宜布置在屏柜的兩側。端子排中跳（合）引出端子與正電源間應至少隔開一個空端子。強電回路與弱電回路之間、交流回路與直流回路之間、各套獨立保護的交直流回路之間都應用空端子隔開。二、保護的跳閘回路保護的跳閘回路（13）9）斷路器跳（合）閘回路的控制電纜截面選擇，要注意校驗包括各串聯保持線圈、控制電纜在內的電壓降。在跳（合）閘回路操作時，控制母線至跳（合）閘線圈的總電壓降不應超過額定電壓的10。斷路器的跳閘線圈、繼電保護按雙重化設置時，兩系統(tǒng)的電纜回路、電壓回路、直流電源、控制回路

16、的電纜也應分開，而不應合用一根多芯電纜。 二、保護的跳閘回路保護的跳閘回路（14）9）為滿足電源降要求，需增大電纜截面時，首先應選擇大截面的控制電纜。一般不采用多芯并聯的方式。當采用多芯并聯時，要采取有效措施防止并聯中的部分電纜芯斷開。 三、斷路器失靈保護回路斷路器失靈保護回路（1）失靈保護的作用：在電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，相應的保護裝置將動作跳開斷路器，如果該斷路器因故不能跳閘，故障將不能切除，這時將有遠后備保護來切除故障，但遠后備保護的動作時間較長，這對系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行帶來不利影響。所以在220kV及以上系統(tǒng)中配置失靈保護在斷路器拒動時快速切除故障。 三、斷路器失靈保護回路斷路器失靈保護回路

17、（2）失靈保護的起動回路一般對于斷路器設置，當具備起動條件時經延時通過母差保護的出口回路跳閘。圖165是常規(guī)接線的雙母線接線的斷路器失靈保護起動回路圖，其中虛線框內為各線路保護裝置提供的起動回路。 圖165 失靈起動回路接線圖三、斷路器失靈保護回路斷路器失靈保護回路（3）LJA、LJB、LJC是鑒定是否有故障電流的電流繼電器接點，一般按對系統(tǒng)最小故障電流有靈敏度整定，當系統(tǒng)故障未切除時，該繼電器處于動作狀態(tài)。TJA、TJB、TJC為該線路的分相跳閘繼電器，TJQ、TJR為三相跳閘繼電器。 三、斷路器失靈保護回路斷路器失靈保護回路（4）從圖中可以看出，當保護發(fā)出跳閘信號而故障相電流仍然存在時，起

18、動回路接通，經正、副母切換繼電器接點起動對應的失靈延時動作繼電器1SJ或2SJ，時間繼電器動作后通過母差保護的跳閘回路跳開該單元所運行母線上的全部斷路器，從而切除故障電流。 三、斷路器失靈保護回路斷路器失靈保護回路（5）圖166為微機型失靈起動裝置的邏輯圖，其判斷失靈基本判據與圖165相同，差別主要是增加了零序啟動元件與突變量元件作為輔助判據。在出現跳閘信號存在而相應電流為消失時，首先發(fā)重跳信號對該相斷路器再跳一次，這對于雙跳圈斷路器因跳閘回路故障而造成的失靈極為有用，如果重跳成功將有效避免失靈保護跳開整個母線上的其它元件，防止跳閘范圍的擴大。圖166 微機失靈起動裝置邏輯圖三、斷路器失靈保護

19、回路斷路器失靈保護回路（6）由于變壓器的短路阻抗較大，當主變低壓側故障而主變斷路器失靈時，母差保護的復壓元件可能因靈敏度不夠而不動作，失靈起動后無法跳閘，所以主變斷路器失靈起動前，首先要提供一對接點解除母差保護中的復壓閉鎖，只要失靈起動時間一到，即使母差保護中復壓閉鎖元件不動作，出口跳閘。 四、母差保護的跳閘回路（1）在變電所中，母差是一套極其重要的保護裝置，它能以極快的速度有選擇性地切除母線故障，減小母線故障對設備及系統(tǒng)的影響，防止系統(tǒng)穩(wěn)定破壞，這一定對220kV及以上的樞紐變電所尤其重要。母差保護不能拒動，但一旦誤動后果也是非常嚴重的，特別對220kV及以下主接線為單母線或雙母線的系統(tǒng)，誤

20、動時將切除一條母線甚至一個電壓等級母線上的全部斷路器，這往往就意味著全所停電。所以確保不誤動是母差保護中考慮的一個重要問題。 四、母差保護的跳閘回路（2）采用復合電壓閉鎖母差保護出口是防止誤動的一個有效辦法。在母差保護中除電流差動繼電器外，還設有測量母線電壓的電壓元件。為了確保足夠的靈敏度，常常同時采用低電壓元件及負序電壓元件，無論哪個電壓元件動作，就開放母差保護的出口回路，這時如果差動繼電器同時動作來，母差保護將出口跳閘。 四、母差保護的跳閘回路（3）當母差保護的電流二次回路開路或短接等引起差流，造成差動繼電器動作時，由于系統(tǒng)電壓無異常，復合電壓元件不會動作，差動保護只會發(fā)信號而不會出口跳閘

21、。圖167為常用母差保護的出口回路接線圖。圖16-7 常用差動保護出口回路接線圖四、母差保護的跳閘回路（4）為提高母差保護的可靠性，微機型母差中常將差動元件與復合電壓元件做在不同的機箱中，其使用的CPU及逆變電源都相對獨立，兩者的接點與電磁型母線差動保護一樣，串聯后出口跳閘。也有微機型母線差動保護裝置參照線路保護的做法，將電壓元件與差動元件做在一起，經與門判斷后直接出口跳閘的。其原理接線見圖168圖16-8 直接跳閘的差動保護出口回路接線圖四、母差保護的跳閘回路（5）母差至各斷路器的跳閘回路中應有單獨的壓板，各斷路器的跳閘回路可以單獨停用。母差保護動作跳閘后，不允許線路開關的重合閘動作，因此母

22、差保護的跳閘回路必須接入不起動重合閘的跳閘端子。如果所用保護沒有專用的不起動重合閘跳閘端子，則應該有母差保護在跳閘的同時，給出一個閉鎖重合閘的接點，圖169為其原理接線圖。圖16-9差動保護出口閉鎖重合閘回路接線圖五、三相不一致保護的回路（1）斷路器一相跳開，而其它兩項仍在合閘位置，我們稱之為非全相運行，是一種非正常的運行方式。當系統(tǒng)發(fā)生非全相異常運行時，會產生零序分量和負序分量，它們會對發(fā)電機、電動機造成危害，對通訊系統(tǒng)產生干擾，同時也影響系統(tǒng)保護裝置的正確動作，所以電力系統(tǒng)不允許常時間地非全相運行。為此在分相操作的斷路器安裝有非全相保護，當系統(tǒng)出現非全相達到一定時間就跳開其它兩相。 五、三

23、相不一致保護的回路（2）非全相保護也稱為三相不一致保護，實現三相不一致保護有兩種方式。一種是由斷路器自身實現，一種是安裝單獨的三相不一致保護裝置。 五、三相不一致保護的回路（3）由斷路器自身實現的接線如圖1610，它由斷路器的一組A、B、C三相常開接點并聯，另一組A、B、C三相常閉接點并聯，再將兩者串聯后起動一只帶延時的繼電器K16來判斷是否出現非全相運行。當三相均在合閘位置或分閘位置時，總有一組輔助接點處于分開位置，繼電器K16不動作。當三相斷路器不一致，有一相或兩相處于分閘位置時，兩組輔助接點中總有接點處于接通狀態(tài)，K16繼電器動作，到整定延時其接點接通，使繼電器K61動作。 五、三相不一

24、致保護的回路（4）K61一方面去斷路器跳閘回路跳開三相斷路器，有一付接點進行自保持，需要通過按鈕S4才能復歸。自保持是因為出現非全相情況一般為斷路器操作機構或其二次控制回路出現了故障，需要查明原因才能進行再次操作。圖16-10斷路器中的三相不一致保護五、三相不一致保護的回路（5）當斷路器中沒有三相不一致保護時，也可以安裝獨立的三相不一致保護裝置來實現這一功能。獨立的三相不一致保護除了用斷路器輔助接點或位置接點構成判斷三相不一致的起動回路外，還可以用零序電流與負序電流閉鎖回路，用以提高該回路的可靠性。當出現三相不一致的異常運行情況時，只要有電流，就一定會出現零序電流或負序電流，當三相不一致起動回來溝通，同時又有零序電流或負序電流時，經過一定延時才發(fā)三相不一致的跳閘命令。 五、三相不一致保護的回路（6）圖16-11為經零序或負序電流閉鎖的三相不一致保護原理接線圖，圖中在判斷三相位置不對應回路后串入了負序及零序電流繼電器的接點，這時只有負序或零序繼電器同時動作才能起動跳閘繼電器CKJ。零序與負序閉鎖電流的整定要有足夠的靈敏度，一般考慮躲過可能出現的最大不平衡電流即可。圖16-11經零序或負序電流閉鎖的三相不一致保護原理接線圖五、三相不一致保護的回路（7）為了防止三相不一