水電站繼電保護及二次回路設計

1、-作者xxxx-日期xxxx水電站繼電保護及二次回路設計【精品文檔】水電站繼電保護及二次回路設計目錄摘要.1關鍵詞.1前言.1一、繼電保護的概述.21.繼電保護的概述.2.2.3二、水電站電氣主接線圖.5三、發(fā)電機保護.61.發(fā)電機可能發(fā)生的故障及其相應的保護.62.發(fā)電機的不正常工作狀態(tài)及其機器相應的保護.7四、主變保護.7.8.93.構成變壓器縱聯(lián)差動保護的基本原則.104.變壓器縱差保護的整定計算.14.16.16五、母線保護.17.17.18.20.20六、二次回路設計.201、二次回路的概述.20.23結論.26致謝.27參考文獻.28【精品文檔】水電站繼電保護及二次回路設計學生：劉

2、明指導教師：王?。ㄈ龒{大學成人教育學院）摘要：本文闡述了繼電保護的基本概念和繼電保護的整定計算和靈敏度校驗，全 面的介紹了水電站中各種繼電保護的作用以及分類。關鍵詞：繼電保護、發(fā)電機、變壓器、母線、整定計算、靈敏度校驗前言：由于大型水電站的母線、發(fā)電機和變壓器的結構比較復雜，在運行過程中都可能會發(fā)生各種各樣的故障和異常運行狀態(tài)為了確保在保護范圍內(nèi)發(fā)生故障，都能有選擇性的快速切除故障，需要配置多種繼電保護裝置，必要時進行多重化配置，從而將水電站中重要設備的危害和損失降到最小，對電力系統(tǒng)的影響最小。發(fā)電廠和變電所母線是電力系統(tǒng)中的中的一個重要組成部件，發(fā)電機的安全運行對保證電力系統(tǒng)的正常工作和電能

3、質量起著決定性的作用；而變壓器是電力系統(tǒng)十分重要的供電元件,再者發(fā)電機、變壓器本身就是十分貴重的電氣元件，所以繼電保護裝置對大型水電站的正常運行起著至關重要的作用。根據(jù)水電站的接線圖及相關資料。本設計共包括六章分別對母線發(fā)電機變壓器的繼電保護進行詳細介紹并給出相關的整定計算，畫出部分二次接線圖。本文主要通過分析原始資料中主要設備的參數(shù)首先需要對電力系統(tǒng)保護原理進行全面系統(tǒng)的復習、查閱相關資料加深理解；其次結合相關參數(shù)和各種繼電保護原理確定適用于水電站的保護方案，最后分別對母線處、發(fā)電機和變壓器進行整定計算和配置并且根據(jù)系統(tǒng)一次設計圖給出部分二次設計及其配置圖和一般原理圖。水電站繼電保護及二次回

4、路設計一、繼電保護的概述研究電力系統(tǒng)故障和危及安全運行的異常工況，以探討其對策的反事故自動化措施。因在其發(fā)展過程中曾主要用有觸點的繼電器來保護電力系統(tǒng)及其元件（發(fā)電機、變壓器、輸電線路、母線等）使之免遭損害，所以簡稱繼電保護?；救蝿帐钱旊娏ο到y(tǒng)發(fā)生故障或異常工況時，在可能實現(xiàn)的最短時間和最小區(qū)域內(nèi)，自動將故障設備從系統(tǒng)中切除，或發(fā)出信號由值班人員消除異常工況根源，以減輕或避免設備的損壞和對相鄰地區(qū)供電的影響。繼電保護裝置必須具有正確區(qū)分被保護元件是處于正常運行狀態(tài)還是發(fā)生了故障，是保護區(qū)內(nèi)故障還是區(qū)外故障的功能。保護裝置要實現(xiàn)這一功能，需要根據(jù)電力系統(tǒng)發(fā)生故障前后電氣物理量變化的特征為基礎來

5、構成。電力系統(tǒng)發(fā)生故障后，工頻電氣量變化的主要特征是：電流增大。短路時故障點與電源之間的電氣設備和輸電線路上的電流將由負荷電流增大至大大超過負荷電流。電壓降低。當發(fā)生相間短路和接地短路故障時，系統(tǒng)各點的相間電壓或相電壓值下降，且越靠近短路點，電壓越低。電流與電壓之間的相位角改變。正常運行時電流與電壓間的相位角是負荷的功率因數(shù)角，一般約為20°，三相短路時，電流與電壓之間的相位角是由線路的阻抗角決定的，一般為60°85°，而在保護反方向三相短路時，電流與電壓之間的相位角則是180°+(60°85°)。測量阻抗發(fā)生變化。測量阻抗即測量點(

6、保護安裝處)電壓與電流之比值。正常運行時，測量阻抗為負荷阻抗；金屬性短路時，測量阻抗轉變?yōu)榫€路阻抗，故障后測量阻抗顯著減小，而阻抗角增大。不對稱短路時，出現(xiàn)相序分量，如兩相及單相接地短路時，出現(xiàn)負序電流和負序電壓分量；單相接地時，出現(xiàn)負序和零序電流和電壓分量。這些分量在正常運行時是不出現(xiàn)的。利用短路故障時電氣量的變化，便可構成各種原理的繼電保護。此外，除了上述反應工頻電氣量的保護外，還有反應非工頻電氣量的保護，如瓦斯保護。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、速動性、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

7、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）可靠性保護裝置的可靠性是只在規(guī)定的保護區(qū)內(nèi)發(fā)生故障時，保護裝置不應該拒絕動作，而在正常運行或保護區(qū)外發(fā)生故障是，在不應該誤動作?？煽啃灾饕轻槍ΡＷo裝置本身的質量和運行維護水平而言。不可靠的保護本身就成了事故的根源。因此，可靠性是對繼電保護裝置的最根本要求。為保證可靠性，一般來說，宜選用盡可能簡單的保護裝置及有運行經(jīng)驗的微機保護產(chǎn)品；因采用有可靠的原件和簡單的接線構成的性能良好的保護裝置，并應采取必要的檢測、閉鎖和雙重化的措施。當電力系統(tǒng)中發(fā)生故障而主保護拒動時，靠后備保護的動作切除故障，有時不僅擴大了停電范圍，而且拖延了切

8、除故障的時間，從而給電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行帶來很大的危害。此外，保護裝置應便于整定、調試和運行維護，這對保證其可靠性也具有重要的作用。（2）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。（3）靈敏性靈敏性是指電氣設備或線路在被保護范圍內(nèi)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。能滿足靈敏性要求的繼電保護，在規(guī)定的范圍內(nèi)故障時，不論短路點的位置和短路的類型如何，以及短路點是否有過渡電阻，都能正確反應動作，即要求不但在系統(tǒng)最大運行方式下三相短路時能可靠動作，而且在

9、系統(tǒng)最小運行方式下經(jīng)過較大的過渡電阻兩相或單相短路故障時也能可靠動作。系統(tǒng)最大運行方式：被保護線路末端短路時，系統(tǒng)等效阻抗最小，通過保護裝置的短路電流為最大運行方式；系統(tǒng)最小運行方式：在同樣短路故障情況下，系統(tǒng)等效阻抗為最大，通過保護裝置的短路電流為最小的運行方式。保護裝置的靈敏性是用靈敏系數(shù)來衡量。（4）速動性速動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。一般必須快速切除的故障有：使發(fā)電廠或重要用戶的母線電壓低于有效值(一般為0.7倍額定電壓)。大容量的發(fā)電機、變壓器和電動機內(nèi)部故障。中、低壓線路導線截面過

10、小，為避免過熱不允許延時切除的故障?？赡芪＜叭松戆踩?、對通信系統(tǒng)造成強烈干擾的故障。故障切除時間包括保護裝置和斷路器動作時間，一般快速保護的動作時間為0.04s0.08s，最快的可達0.01s0.04s，一般斷路器的跳閘時間為0.06s0.15s，最快的可達0.02s0.06s。對于反應不正常運行情況的繼電保護裝置，一般不要求快速動作，而應按照選擇性的條件，帶延時地發(fā)出信號。二、水電站電氣主接線圖圖1該水電站的一次接線圖設計參數(shù)如下：水輪發(fā)電機-型號：SF75-68/11350；額定電壓：13.8kV；額定功率：75MW；功率因數(shù)cos=0.85；主變壓器-型號：SFP8-90000/220；

11、接線方式：YN,d11水輪發(fā)電機型號：SF-J26-40/6400；額定電壓：10.5kV；額定功率：24.5MW；功率因數(shù)cos=0.85；主變壓器型號：SF8-31500/220接線方式：YN,d11三、發(fā)電機保護發(fā)電機是電力系統(tǒng)中十分重要和貴重的設備，發(fā)電機的安全運行直接影響電力系統(tǒng)的安全。發(fā)電機由于結構復雜，在運行中可能發(fā)生故障和不正常工作狀態(tài)，這會對發(fā)電機造成危害。同時，系統(tǒng)故障也可能損壞發(fā)電機，特別是現(xiàn)代的大中型發(fā)電機的單機容量大對系統(tǒng)影響大，損壞后的修復工作復雜且工期長，所以對繼電保護提出了更高的要求。針對發(fā)電機的故障和不正常工作狀態(tài)，應裝設性能完善的繼電保護裝置。（1）發(fā)電機定

12、子繞組相間短路定子繞組相間短路會產(chǎn)生很大的短路電流嚴重損壞發(fā)電機甚至引起火災應裝設縱聯(lián)差動保護。（2）發(fā)電機定子繞組匝間短路定子繞組匝間短路會產(chǎn)生很大的環(huán)流，引起故障處溫度升高使絕緣老化甚至擊穿絕緣發(fā)展為單相接地或相間短路，擴大發(fā)電機損壞范圍。應裝設定子繞組的匝間短路保護。（3）發(fā)電機定子繞組單相接地定子繞組單相接地是發(fā)電機易發(fā)生的一種故障。單相接地后，其電容電流流過故障點的定子鐵芯，當此電流較大或持續(xù)時間較長時，會使鐵芯局部熔化，給修復工作帶來很大困難。因此，應裝設靈敏反映全部繞組任一點接地故障的100%定子繞組單相接地保護。（4）發(fā)電機轉子繞組一點接地和兩點接地轉子繞組一點接地，由于沒有構

13、成通路，對發(fā)電機沒有直接危害，但若再發(fā)生另一點接地，就造成兩點接地，則轉子繞組一部分被短接，不但會燒毀轉子繞組，而且由于部分繞組短接會破壞磁路的對稱性，造成磁勢不平衡而引起機組劇烈振動，產(chǎn)生嚴重后果因此。因此，應裝設轉子繞組一點接地保護和兩點接地保護。（5）發(fā)電機失磁由于轉子繞組斷線，勵磁回路故障或滅磁開關誤動等原因，將造成轉子失磁，失磁故障不僅對發(fā)電機造成危害，而且對電力系統(tǒng)安全也會造成嚴重影響，因此應裝設失磁保護。（1）由于外部短路、非周期合閘以及系統(tǒng)振蕩等原因引起的過電流，應裝設過電流保護，作為外部短路和內(nèi)部短路的后備保護。對于50MW及以上的發(fā)電機，應裝設負序過電流保護。（2）由于負荷

14、超過發(fā)電機額定值，或負序電流超過發(fā)電機長期允許值允許值所造成的對稱或不對稱過負荷。針對對稱過負荷，應裝設只接于一相的過負荷信號保護；針對不對稱過負荷，一般在50MW及以上發(fā)電機應裝設負序過負荷保護。（3）發(fā)電機突然甩負荷引起過電壓，特別是水輪發(fā)電機因其調速系統(tǒng)慣性大和中間再熱式大型汽輪發(fā)電機功頻調節(jié)器的調節(jié)過程比較緩慢，在突然甩負荷時，轉速急劇上升從而引起過電壓。因此，在水輪發(fā)電機和大型汽輪發(fā)電機上應裝設過電壓保護。（4）當汽輪發(fā)電機主汽門突然關閉而發(fā)電機斷路器未斷開時，發(fā)電機變?yōu)閺南到y(tǒng)吸收無功而過渡到同步發(fā)電機運行狀態(tài)，對汽輪發(fā)電機葉片特別是尾葉，可能過熱而損壞。因此應裝設逆功率保護。為了消

15、除發(fā)電機故障，其保護動作跳開發(fā)電機斷路器的同時還應作用于自動滅磁開關斷開發(fā)電機勵磁電流。四、主變保護電力變壓器是電力系統(tǒng)中非常重要的電氣設備之一，它的安全運行對于保證電力系統(tǒng)的正常運行和供電的可靠性起著決定性的作用，同時大容量電力變壓器的造價也十分昂貴。因此，針對電力變壓器可能發(fā)生的各種故障和不正常運行狀態(tài)應裝設相應的繼電保護裝置，并合理進行整定計算。變壓器的故障可分為油箱內(nèi)故障和油箱外故障兩類。油箱內(nèi)故障主要包括繞組的相間短路、匝間短路、接地短路、鐵芯燒毀等，油箱外故障主要是繞組引出線及出線套管上發(fā)生的相間短路和接地短路。變壓器油箱內(nèi)故障十分危險，由于油箱內(nèi)充滿了變壓器油，故障點的電弧將使變

16、壓器油急劇分解汽化，產(chǎn)生大量的可燃性氣體（瓦斯），很容易引起油箱爆炸。油箱外故障所產(chǎn)生的短路電流若不及時切除將導致設備燒毀。電力變壓器不正常的運行狀態(tài)主要有外部短路引起的過電流、負荷超過其額定容量引起的過負荷、油箱漏油引起的油面降低以及過電壓、過勵磁等。（1）瓦斯保護。800KVA及以上的油浸式變壓器和400KVA以上的車間內(nèi)油浸式變壓器，均應裝設瓦斯保護。瓦斯保護用來反映變壓器油箱內(nèi)部的短路故障及油面降低，其中重瓦斯保護動作于跳開變壓器各側斷路器，輕瓦斯保護動作于發(fā)出信號。（2）縱差保護或電流速斷保護。6300kVA及以上并列運行的變壓器、10000kVA及以上單獨運行的變壓器、發(fā)電廠廠用電

17、變壓器和工業(yè)企業(yè)中630OkvA及以上重要的變壓器，應裝設縱差保護。10000kVA及以下的電力變壓器，應裝設電流速斷保護，其過電流保護的動作時限應大于0.5s。對于2000kVA以上的變壓器，當電流速斷保護靈敏度不能滿足要求時，也應裝設縱差保護?？v差保護或電流速斷保護用于反映電力變壓器繞組、出線套管及引出線發(fā)生的相間短路故障，保護動作于跳開變壓器各側斷路器。（3）相間短路的后備保護。相間短路的后備保護用于反映外部相間短路引起的變壓器過電流，同時作為瓦斯保護和縱差保護（或電流速斷保護）的后備保護，其動作時限按電流保護的階梯形原則來整定，延時動作于跳開變壓器各側斷路器。相間短路的后備保護的形式較

18、多，過電流保護和低電壓啟動的過電流保護，宜用于中小容量的降壓變壓器；復合電壓啟動的過電流保護，宜用于升壓變壓器和系統(tǒng)聯(lián)絡變壓器，以及過電流保護靈敏度不能滿足要求的降壓變壓器；6300kVA及以上的升壓變壓器，應采用負序電流保護及單相式低電壓啟動的過電流保護；對大容量升壓變壓器或系統(tǒng)聯(lián)絡變壓器，為了滿足靈敏度要求，還可采用阻抗保護。（4）接地短路的零序保護。對于中性點直接接地系統(tǒng)中的變壓器，應裝設零序電流保護，用于反映變壓器高壓側（或中壓側），以及外部元件的接地短路；變壓器中性點可能接地或不接地運行時，應裝設零序電流、電壓保護。零序電流保護延時跳開變壓器各側斷路器；零序電壓保護延時動作于發(fā)出信號

19、。（5）過負荷保護。對于400kVA以上的變壓器，當數(shù)臺并列運行或單獨運行并作為其他負荷的備用電源時，應裝設過負荷保護。過負荷保護通常只裝在一相，其動作時限較長，延時動作于發(fā)信號。（6）其他保護。高壓側電壓為500kVA及以上的變壓器，對頻率降低和電壓升高而引起的變壓器勵磁電流升高，應裝設變壓器過勵磁保護。對變壓器溫度和油箱內(nèi)壓力升高，以及冷卻系統(tǒng)故障，按變壓器現(xiàn)行標準要求應裝設相應的保護裝置。2.變壓器縱聯(lián)差動保護變壓器縱聯(lián)差動保護在正常運行和外部故障時，理想情況下，流入差動繼電器的電流等于零。但實際上由于變壓器的勵磁電流、接線方式和電流互感器誤差等因素的影響，繼電器中有不平衡電流流過。由于

20、這些特殊因素的影響，變壓器差動保護的不平衡電流遠比發(fā)電機差動保護的大。因此，變壓器差動保護需要解決的主要問題之一是采取各種措施避免不平衡電流的影響。在滿足選擇性的條件下，還要保證在內(nèi)部故障時有足夠的靈敏系數(shù)和速動性。按照勵磁涌流方法的不同，變壓器差動繼電器可按不同的工作原理來實現(xiàn)。目前，國內(nèi)廣泛應用有以下幾種類型繼電器構成差動保護：帶短路線匝的BCH-2型差動繼電器；帶磁制動特性的BCH-1型差動繼電器；多側磁制動特性的BCH-4型差動繼電器；鑒別涌流間斷角的差動繼電器；二次諧波制動的差動繼電器。3.構成變壓器縱聯(lián)差動保護的基本原則圖2雙繞組單相變壓器縱差動保護的原理接線圖如圖2所示，其中：、

21、分別為變壓器高壓側和低壓側的一次電流，參考方向為母線指向變壓器；、為相應的電流互感器二次電流；差動繼電器。流入差動繼電器的差動電流為（2-1）縱差保護的動作判據(jù)為（2-2）式中，為縱差動保護的動作電流；為差動電流的有效值。設變壓器的變比為，式（2-1）可進一步表示為變形為（2-3）式中，、分別為兩側電流互感器的變比。若選擇電流互感器的變比，使之滿足（2-4）這樣式（2-3）變?yōu)椋?-5）忽略變壓器的損耗，正常運行和區(qū)外故障時一次電流的關系為。根據(jù)式（2-5），正常運行和變壓器外部故障時，差動電流為零，保護不會動作；變壓器內(nèi)部（包括變壓器與電流互感器之間的引線）任何一點故障時，相當于變壓器內(nèi)部多

22、了一個故障支路，流入差動繼電器的差動電流等于故障點電流（變換到電流互感器二次側），只要故障電流大于差動繼電器的動作電流，差動保護就能迅速動作。因此，式（2-4）成為變壓器縱差動保護中電流互感器變比選擇的依據(jù)。實際電力系統(tǒng)都是三相變壓器（或三相變壓器組），并且通常采用Y，d11接線方式，如圖2(a)所示（假定一次電流從同名端流入，二次電流從同名端流出）。這樣的接線方式造成了變壓器一、二次電流的不對應，以A相為例，正常運行時，由于，超前，如圖2（b）所示。若仍用上述針對單相變壓器的差動繼電器的接線方式，將一、二次電流直接引入差動保護，則會在繼電器中產(chǎn)生很大的差動電流?？梢酝ㄟ^改變縱差動保護的接線方

23、式消除這個電流，就是將引入差動繼電器的Y側的電流也采用兩相電流差，即（2-6）式中，、分別為流入三個差動繼電器的差動電流（a）接線圖(b)對稱工況下的向量關系圖2雙繞組三相變壓器縱差動保護原理接線圖這樣就可以消除兩側電流不對應。由于Y側采用了兩相電流差，該側流入差動繼電器的電流增加了倍。為了保證正常運行及外部故障情況下差動回路沒有電流，該側電流互感器的變比也要相應地增大倍，即兩側電流互感器變比的選擇應該滿足（2-7）為了滿足式（2-6），變壓器兩側電流互感器采用不同的接線方式，如圖2（a）所示。d側采用Y，d12的接線方式，將各相電流直接接入差動繼電器內(nèi)；Y側采用Y，d11的接線方式，將兩相電

24、流差接入差動繼電器內(nèi)。模擬式的差動保護都是采用圖2（a）所示的接線方式；對于數(shù)字式差動保護，一般將Y側的三相電流直接接入保護裝置內(nèi)，由計算機的軟件實現(xiàn)式（2-6）的功能，以簡化接線。電力系統(tǒng)中常常采用三繞組變壓器。三繞組變壓器的縱差動保護原理與雙繞組變壓器是一樣的。圖3所示的是Y，y,d11接線方式三繞組變壓器縱差動保護單相示意圖，接入縱差動繼電器的差電流為:（2-8）圖3三繞組變壓器縱差動保護接線單相示意圖三相變壓器各側電流互感器的接線方式和變比的選擇也要參照Y，d11雙繞組變壓器的方式進行調整，即d側電流互感器用Y接線方式；兩個Y側電流互感器則采用d接線方式。設變壓器的高-低側（1-3）和

25、中-低側（2-3）的變比為和，考慮到正常運行和區(qū)外故障時變壓器各側電流滿足，電流互感器變比的選擇應該滿足（2-9）4.變壓器縱差保護的整定計算（1）-變壓器縱差保護整定計算當外部發(fā)生短路時，已知=10%取=100WVA則將發(fā)電機和變壓器的電抗標幺值折算到變壓器故障點的值為：=+×=+/=16.7 kA躲過電流互感器二次回路斷線時引起的差動電=×躲過保護范圍外部短路時的最大不平衡電流=（×10%+）則=（1×0.1+0.025+0.05）×躲過變壓器的最大勵磁涌流×1×取上述三個之中最大者作為縱差保護的動作電流，則靈敏系數(shù)校驗

26、=3.53>2（2）變壓器總差保護整定計算同理得發(fā)電機：躲過電流互感器二次回路斷線時引起的差動電流=×躲過保護范圍外部短路時的最大不平衡電流=（×10%+）根據(jù)前面計算可知=（1×0.1+0.025+0.05）×躲過變壓器的最大勵磁涌流×1×取上述三個之中最大者作為縱差保護的動作電流，則靈敏系數(shù)校驗=4.8>25.過電流保護整定計算保護的啟動電流按躲過變壓器可能出現(xiàn)的最大負荷電流來整定，即=式中并聯(lián)變壓器的最少臺數(shù)每臺變壓器的額定電流=式中變壓器可能出現(xiàn)的最大負荷電流6.低電壓啟動的過電流保護整定計算（1）T1T4的低電壓

27、啟動的過電流保護整定計算低電壓繼電器動作的的動作電壓按以下條件整定，并取最小值。按躲過正常運行時可能出現(xiàn)的最低電壓整定，計算式為:式中則計算得=150V按躲過電動機自啟動時的電壓整定：當?shù)蛪豪^電器有變壓器低壓側繼電器供電時，計算式為：=（0.50.6）則當?shù)蛪豪^電器有變壓器高壓側繼電器供電時，計算式為則則低電壓繼電器的的動作電壓為：（2）T0的低電壓啟動的過電流保護整定計算同理，T0低電壓繼電器的的動作電壓為：五、母線保護母線是電能集中和分配的重要場所，是電力系統(tǒng)的重要組成元件之一。母線發(fā)生故障，將使接于母線的所有元件被迫切除，造成大面積用戶停電，電氣設備遭到嚴重破壞，甚至使電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行破

28、壞，導致電力系統(tǒng)瓦解，后果是十分嚴重的。母線上可能發(fā)生單相接地或者相間短路故障。運行經(jīng)驗表明，單相接地故障占母線故障的絕大多數(shù)，而相間短路則較少。發(fā)生母線故障的原因很多，其中主要有：因空氣污染損壞絕緣，從而導致母線絕緣子、斷路器、隔離開關套管閃絡，裝于母線上的電壓互感器和裝在母線上和斷路器之間的電流互感器的故障，倒閘操作時引起母線隔離開關和斷路器的支持絕緣子損壞，運行人員的誤操作，例如帶負荷拉隔離開關與帶地線合閘等。由于母線故障后果特別嚴重，對重要母線應裝設專門的母線保護，有選擇地迅速切除母線故障。按照差動原理構成的母線保護，能夠保證有較好的選擇性和快速性，因此得到廣泛的應用。對母線保護的基本

29、要求是：（1）保護裝置在動作原理和接線上必須十分可靠，母線故障時應有足夠的靈敏度，區(qū)外故障時及保護裝置本身故障時保證不誤動。（2）保護裝置應能快速、有選擇地切除故障母線。（3）大接地電流系統(tǒng)的母線保護，應采用三相式接線，以便反映相間故障和接地故障；小接地電流系統(tǒng)的母線保護，應采用兩相式接線，只要求反映相間故障。母線保護總的來說可以分為兩大類型：利用供電元件的保護來保護母線裝設母線保護專用裝置圖4 利用發(fā)電機過的電流保護切除母線故障一般來說，不用采用專門的母線保護，而利用供電元件的保護裝置就可以把母線故障切除。例如：如圖4所示的發(fā)電廠采用單母線接線，若接于母線的線路對側沒有電源，此時母線的故障就

30、可以利用發(fā)電機的過電流保護的斷路器跳閘予以切除。如圖5所示的降壓變電站，其低壓側母線正常時分開運行，若接于母線上的電路為饋線電路，低壓側目線上的故障就可以由相應變壓器的過電流保護使變壓器斷路器跳閘予以切除；如圖6所示的雙側電源網(wǎng)絡（或環(huán)形網(wǎng)絡），當變壓器B母線上k點短路時，則可以有保護1、4的第II段動作予以切除，等等。圖5 利用變壓器過電流保護切除低壓母線故障圖6 在雙側電源網(wǎng)絡上，利用電源側的保護切除母線故障當利用供電元件的保護裝置切除母線故障時，故障切除時間一般較長。此外，當母線同時運行或母線為分段母線時，上述保護不能保證有選擇性的切除母線故障；當超高壓樞紐變電站和大型發(fā)電廠母線為分段母

31、線時，上述保護不能有選擇性的切除母線故障。超高壓樞紐變電站和大型發(fā)電廠的母線聯(lián)系著各個地區(qū)系統(tǒng)和各臺大型發(fā)電機組，母線發(fā)生短路直接破壞了各部分系統(tǒng)之間或各臺機組之間的同步運行，嚴重影響了電力系統(tǒng)的安全供電。雖然母線短路幾率比輸電線短路低得多，但一旦發(fā)生，后果特別嚴重。因此，對那些威脅電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行、使發(fā)電廠廠用電及重要負荷的供電電壓低于允許值（一般為額定電壓的60%）的母線故障，必須有選擇性的快速母線保護。因此，在下列情況下應裝設專門的母線保護：(1) 在110kV及以上的雙母線和分段母線上，為保證有選擇性的切除一組（或段）母線上發(fā)生的故障，而另一組（或段）無故障母線仍能繼續(xù)運行，應裝設專門

32、的母線保護。(2) 110kV及以上的單母線上，重要發(fā)電廠的35kV母線或高壓側為110kV及以上的重要變電所的35kV母線，按照裝設全線速動保護的要求必須快速切除母線上故障時，應裝設專門的母線保護。對220500kV母線，應裝設能快速有選擇地切除故障的母線保護。對3/2接線，每組母線宜裝設兩套相同原理的母線保護。對220kV母線 ，一般還是一套母差，重要母線可考慮兩套。（3）對變電所的35110kV電壓的母線，在下列情況下應裝設專用的母線保護。110kV雙母線110kV單母線，重要發(fā)電廠或110kV以上重要變電所的35kV母線，需快速切除母線上的故障時。35kV電網(wǎng)中，主要變電所的35kV雙

33、母線或分段母線需快速切除一段或一組母線上的故障時。（1）在雙母線同時運行或具有分斷斷路器的雙母線或分斷單母線，由于供電可靠性要求較高，要求快速而又有選擇性地切除故障母線時，應考慮裝設專用母線保護。（2）由于電力系統(tǒng)穩(wěn)定的要求，當母線上發(fā)生故障必需快速切除時，應考慮裝設專用母線保護。（3）當母線發(fā)生故障，主要電站廠用電母線上的殘余電壓低于額定電壓的（5060）時，為保證廠用電及其它重要用戶的供電質量時，應考慮裝設專用母線保護。應能快速、靈敏而有選擇地將故障部分切除。對于中性點直接接地電網(wǎng)的母線保護，應采用三相式接線，以便反應相間短路和單相接地短路；對于中性點非直接接地電網(wǎng)的母線保護，可采用兩相式

34、接線，因為此時不需要反應單相接地故障。六、二次回路設計1、二次回路的概述二次回路是指用來控制、指示、監(jiān)測和保護一次電路運行的電路。二次回路又稱二次系統(tǒng)。按功能二次回路可分為斷路器控制回路、信號回路、保護回路、監(jiān)測回路和自動化回路，為保證二次回路的用電，還有相應的操作電源回路等。供電系統(tǒng)的二次回路功能示意圖如下圖所示。二次回路功能示意圖二次回路是一個具有多種功能的復雜網(wǎng)絡，其內(nèi)容包括高壓電氣設備和輸電線路的控制、調節(jié)、信號、測量與監(jiān)察、繼電保護與自動裝置、操作電源等系統(tǒng)。分析如下：（1）控制系統(tǒng)由各種控制器具、控制對象和控制網(wǎng)絡構成。其主要作用是對變配電所的開關設備進行遠方跳、合閘操作，以滿足改

35、變電力系統(tǒng)運行方式及處理故障的要求?？刂葡到y(tǒng)按自動化程度的不同分為手動控制、半自動控制和自動控制；按控制方式的不同分為分散控制和集中控制；按控制距離的不同分為就地控制和遠方控制；按操作電源的不同分為直流控制、交流控制、強電控制和弱電控制等。強電控制采用直流110V或220V，交流額定值100V、5A；弱電控制采用直流60V及以下，交流50V、1A及以下。（2）信號系統(tǒng)由信號發(fā)送機構、接收顯示原件及其網(wǎng)絡構成。其作用是準確、及時地顯示出相應一次設備的工作狀態(tài)，為運行人員提供操作、調節(jié)和處理故障的可靠依據(jù)。信號系統(tǒng)按信號性質的不同分為事故信號、預告信號、指揮信號、位置信號、繼電保護及自動裝置動作信

36、號等；按信號的顯示方式不同分為燈光信號、音響信號和其他顯示信號；按信號的相應時間不同分為瞬時動作信號和延時動作信號；按信號的復歸方式不同分為手動復歸和自動復歸信號。（3）測量與監(jiān)察系統(tǒng)由各種電氣測量儀表、監(jiān)測裝置、切換開關及其網(wǎng)絡構成。其作用是指示或記錄主要電氣設備和輸電線路的運行參數(shù)，作為生產(chǎn)調度和值班人員掌握電氣一次系統(tǒng)的運行情況，進行經(jīng)濟核算和故障處理的主要依據(jù)。（4）繼電保護與自動裝置系統(tǒng)由互感器、變換器、各種繼電保護及自動裝置、選擇開關及其網(wǎng)絡構成。其作用是監(jiān)視電氣一次系統(tǒng)的運行狀況，一旦出現(xiàn)故障或不正常狀態(tài)便自動進行處理，并發(fā)出信號。（5）調節(jié)系統(tǒng)由測量機構、傳送設備、執(zhí)行元件及其網(wǎng)絡構成。其作用是調節(jié)某些一次設備的參數(shù)，以保證一次設備和電力系統(tǒng)的安全、經(jīng)濟、穩(wěn)定運行。調節(jié)方式分手動、半自動和自動三種。（6）操作電源系統(tǒng)由直流電源設備和供電電網(wǎng)構成。其