第四章工廠變配電系統(tǒng)的保護(hù)及二次回路

1、1. 了解什么是繼電保護(hù)裝置，有何作用，對(duì)其有了解什么是繼電保護(hù)裝置，有何作用，對(duì)其有哪些基本要求。哪些基本要求。2. 掌握繼電保護(hù)裝置的組成及基本原理。掌握繼電保護(hù)裝置的組成及基本原理。一、一、 繼電保護(hù)裝置的作用繼電保護(hù)裝置的作用1. 繼電器及繼電保護(hù)裝置定義繼電器及繼電保護(hù)裝置定義繼電器定義：一種在其輸入的物理量達(dá)到規(guī)定值時(shí)，其電氣輸出電路接通或分?jǐn)嗟淖詣?dòng)電器。繼電保護(hù)裝置定義：指一個(gè)或多個(gè)保護(hù)元件（如繼電器）和邏輯元件按要求組配在一起、并完成電力系統(tǒng)中某項(xiàng)特定保護(hù)功能的裝置。2. 繼電保護(hù)裝置的作用繼電保護(hù)裝置的作用（1）供電系統(tǒng)故障時(shí)，自動(dòng)、迅速、有選擇性地將故障電氣元件從供電系統(tǒng)中

2、切除，使其他非故障部分迅速恢復(fù)正常供電。（2）供電系統(tǒng)出現(xiàn)不正常工作狀態(tài)時(shí)，能正確反應(yīng)電氣設(shè)備的不正常運(yùn)行狀態(tài)，并根據(jù)要求，發(fā)出預(yù)報(bào)信號(hào)。（3）繼電保護(hù)裝置與供電系統(tǒng)的自動(dòng)裝置配合，可以大大縮短事故停電時(shí)間，從而提高供電系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性。3. 繼電保護(hù)裝置基本要求繼電保護(hù)裝置基本要求繼電保護(hù)裝置應(yīng)滿足可靠性、選擇性、靈敏性和速動(dòng)性的要求。 （1）動(dòng)作選擇性（2）動(dòng)作速動(dòng)性（3）動(dòng)作靈敏性（4）動(dòng)作可靠性 二、二、 繼電保護(hù)裝置的基本原理繼電保護(hù)裝置的基本原理 繼電保護(hù)裝置主要是利用電力系統(tǒng)中元件發(fā)生短路或異常情況時(shí)的電氣量（電流、電壓、功率、頻率等）的變化構(gòu)成繼電保護(hù)動(dòng)作的原理。繼電保護(hù)裝置原

3、理框圖（1）取樣單元（測(cè)量部分）（2）比較鑒別單元（邏輯部分）（3）處理單元（4）執(zhí)行單元（5）控制及操作電源1. 了解典型的電磁式繼電器內(nèi)部結(jié)構(gòu)和文字代了解典型的電磁式繼電器內(nèi)部結(jié)構(gòu)和文字代號(hào)、圖形符號(hào)。號(hào)、圖形符號(hào)。2. 掌握電磁式電流繼電器、時(shí)間繼電器、信號(hào)掌握電磁式電流繼電器、時(shí)間繼電器、信號(hào)繼電器等的作用、工作原理。繼電器等的作用、工作原理。一、電磁式電流繼電器（一、電磁式電流繼電器（KA） 1. 作用及符號(hào)作用及符號(hào)電磁式電流繼電器圖形符號(hào)a) 集中表示的圖形符號(hào)b) 分開(kāi)表示的圖形符號(hào)2. 結(jié)構(gòu)組成結(jié)構(gòu)組成DL -10 系列電磁式電流繼電器內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖1電流線圈2電磁鐵3Z 形鋼舌

4、片(銜鐵) 4靜觸點(diǎn)5動(dòng)觸點(diǎn)6啟動(dòng)電流調(diào)節(jié)手柄7銘牌(標(biāo)度盤) 8軸承9反作用彈簧10軸二、電磁式時(shí)間繼電器二、電磁式時(shí)間繼電器1. 作用及符號(hào)作用及符號(hào)時(shí)間繼電器圖形符號(hào)a) 通電延時(shí)型b) 斷電延時(shí)型 2. 結(jié)構(gòu)組成結(jié)構(gòu)組成DS -110、DS -120 系列時(shí)間繼電器內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖1線圈2電磁鐵3可動(dòng)鐵心4返回彈簧5、6瞬時(shí)靜觸點(diǎn)7絕緣件8瞬時(shí)動(dòng)觸點(diǎn)9壓桿 10平衡錘11擺動(dòng)卡板 12扇形齒輪13傳動(dòng)齒輪14主動(dòng)觸點(diǎn)15主靜觸點(diǎn) 16動(dòng)作時(shí)限標(biāo)度盤17拉引彈簧18彈簧拉力調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu) 19摩擦離合器 20主齒輪21小齒輪22掣輪23、24鐘表機(jī)構(gòu)傳動(dòng)齒輪三、電磁式中間繼電器（三、電磁式中間繼電器

5、（KM）1. 作用及符號(hào)作用及符號(hào)中間繼電器圖形符號(hào)（線圈和觸頭） 2. 結(jié)構(gòu)組成結(jié)構(gòu)組成DZ10 系列中間繼電器內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖1線圈2電磁鐵3彈簧4銜鐵5動(dòng)觸點(diǎn)6、7靜觸點(diǎn)8連接線9接線端子10底座四、電磁式信號(hào)繼電器（四、電磁式信號(hào)繼電器（KS）1. 作用及符號(hào)作用及符號(hào)電磁式信號(hào)繼電器在繼電保護(hù)裝置中，屬于信號(hào)單元器件，用來(lái)發(fā)出保護(hù)裝置動(dòng)作的指示信號(hào)。電磁式信號(hào)繼電器圖形符號(hào) 2. 結(jié)構(gòu)組成結(jié)構(gòu)組成DX -11 型電磁式信號(hào)繼電器內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖1線圈2電磁鐵3彈簧4銜鐵 5信號(hào)牌6玻璃窗口7復(fù)位旋鈕 8動(dòng)觸點(diǎn)9靜觸點(diǎn)10接線端子1. 了解變壓器常見(jiàn)的繼電保護(hù)方式了解變壓器常見(jiàn)的繼電保護(hù)方式: 瓦

6、斯保護(hù)、過(guò)電瓦斯保護(hù)、過(guò)電流保護(hù)、電流速斷保護(hù)、差動(dòng)保護(hù)等。流保護(hù)、電流速斷保護(hù)、差動(dòng)保護(hù)等。2. 掌握變壓器瓦斯保護(hù)、定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)的原理。掌握變壓器瓦斯保護(hù)、定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)的原理。 一、電力變壓器故障類型一、電力變壓器故障類型1. 內(nèi)部故障指油箱內(nèi)的短路故障：包括變壓器繞組的相間短路、變壓器繞組的匝間短路、中性點(diǎn)接地側(cè)的單相接地短路故障。2. 外部故障指油箱外引出線的短路故障：包括相間短路、單相接地短路故障。 二、變壓器繼電保護(hù)措施二、變壓器繼電保護(hù)措施1. 瓦斯保護(hù)瓦斯保護(hù)瓦斯保護(hù)又稱氣體保護(hù)，是利用瓦斯繼電器（氣體繼電器）來(lái)保護(hù)油浸式電力變壓器內(nèi)部故障的一種基本保護(hù)。FJ3 -80

7、 型瓦斯繼電器結(jié)構(gòu)圖1上開(kāi)口杯2永久磁鐵3干簧觸點(diǎn)4下開(kāi)口杯5進(jìn)油擋板6平衡錘7擋板8支架9探針10放氣閥（1）瓦斯繼電器保護(hù)原理1）輕瓦斯動(dòng)作2）重瓦斯動(dòng)作（2）變壓器瓦斯保護(hù)的接線瓦斯繼電器實(shí)物圖變壓器瓦斯保護(hù)原理圖T電力變壓器KG瓦斯繼電器KS信號(hào)繼電器KM中間繼電器QF斷路器YR跳閘線圈XB切換片2. 過(guò)電流保護(hù)過(guò)電流保護(hù)過(guò)電流保護(hù)框圖KA電流繼電器KT時(shí)間繼電器KS信號(hào)繼電器KM中間繼電器（1）定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)裝置的組成和工作原理定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)的原理與接線圖a) 原理圖b) 接線圖QF斷路器KA電流繼電器KT時(shí)間繼電器KS信號(hào)繼電器KM中間繼電器YRQF 跳閘線圈TA電流互感器（2

8、）反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)裝置的組成和原理反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)的原理與接線圖a) 原理圖b) 接線圖QF斷路器KA電流繼電器YRQF 跳閘線圈TA電流互感器 3. 電流速斷保護(hù)電流速斷保護(hù)定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)和電流速斷保護(hù)電路圖DL 系列、GL 系列電流繼電器實(shí)物圖a) DL -20C 電流繼電器 b) GL -20 電流繼電器 4. 差動(dòng)保護(hù)差動(dòng)保護(hù)差動(dòng)保護(hù)是根據(jù)基爾霍夫第一定律原理，利用故障時(shí)產(chǎn)生的不平衡電流使保護(hù)用繼電器動(dòng)作，使被保護(hù)設(shè)備的電源斷路器開(kāi)關(guān)跳閘，切斷故障的一種保護(hù)。變壓器的差動(dòng)保護(hù)主要用來(lái)保護(hù)變壓器內(nèi)部以及引出線和絕緣套管的相間及相對(duì)外殼的短路，也可用來(lái)保護(hù)變壓器的匝間短路，其保護(hù)區(qū)在變壓

9、器一、二次側(cè)所裝電流互感器之間。 1. 了解高壓線路常見(jiàn)故障及采取的保護(hù)措施。了解高壓線路常見(jiàn)故障及采取的保護(hù)措施。2. 了解高壓線路電流速斷保護(hù)的死區(qū)及對(duì)策。了解高壓線路電流速斷保護(hù)的死區(qū)及對(duì)策。3. 掌握繼電保護(hù)裝置常見(jiàn)的接線方式。掌握繼電保護(hù)裝置常見(jiàn)的接線方式。4. 掌握高壓線路定時(shí)限保護(hù)、電流速斷保護(hù)的工掌握高壓線路定時(shí)限保護(hù)、電流速斷保護(hù)的工作原理。作原理。一、工廠高壓線路常見(jiàn)故障一、工廠高壓線路常見(jiàn)故障工廠架空高壓線路易發(fā)生斷線、碰線、絕緣子被擊穿、相間飛弧、各種形式的短路等故障。針對(duì)以上故障，常采取相間短路保護(hù)、單相接地保護(hù)和過(guò)負(fù)荷保護(hù)等。二、繼電保護(hù)裝置的接線方式二、繼電保護(hù)裝

10、置的接線方式1. 兩相一繼電器式接線兩相一繼電器式接線兩相一繼電器式繼電保護(hù)接線圖2. 兩相兩繼電器式接線兩相兩繼電器式接線兩相兩繼電器式繼電保護(hù)接線圖3. 三相三繼電器式接線三相三繼電器式接線在被保護(hù)線路的每一相上都裝有電流互感器和電流繼電器，分別反應(yīng)每相電流的變化，這種接線方式對(duì)各種形式的短路故障都有反應(yīng)。當(dāng)發(fā)生任何形式的相間短路時(shí)，最少有兩個(gè)電流互感器二次側(cè)的繼電器中流過(guò)故障相對(duì)應(yīng)的二次故障電流，故至少有兩個(gè)繼電器動(dòng)作。 三、定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)三、定時(shí)限過(guò)電流保護(hù) 高壓電力線路定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)，其結(jié)構(gòu)組成、原理與變壓器過(guò)電流保護(hù)相同。定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)的動(dòng)作電流應(yīng)躲過(guò)線路的最大負(fù)荷電流，以免

11、在最大負(fù)荷電流通過(guò)時(shí)保護(hù)裝置誤動(dòng)作。四、電流速斷保護(hù)四、電流速斷保護(hù)高壓電力線路電流速斷保護(hù)，其結(jié)構(gòu)組成、原理與變壓器電流速斷保護(hù)相同。 這種保護(hù)裝置不能保護(hù)的區(qū)域稱為死區(qū)。為彌補(bǔ)這種缺陷，凡裝設(shè)有電流速斷保護(hù)的線路，必須配備帶時(shí)限的過(guò)電流保護(hù)。1. 了解什么是高壓電動(dòng)機(jī)及其優(yōu)缺點(diǎn)。了解什么是高壓電動(dòng)機(jī)及其優(yōu)缺點(diǎn)。2. 掌握高壓電動(dòng)機(jī)相間短路保護(hù)、過(guò)負(fù)荷保護(hù)的掌握高壓電動(dòng)機(jī)相間短路保護(hù)、過(guò)負(fù)荷保護(hù)的原理、接線方法及要求。原理、接線方法及要求。一、相間短路保護(hù)一、相間短路保護(hù)1. 采用電流速斷保護(hù)接線2. 采用縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)接線二、過(guò)負(fù)荷保護(hù)二、過(guò)負(fù)荷保護(hù)三、欠電壓保護(hù)三、欠電壓保護(hù)了解變配電站的

12、操作電源與自動(dòng)裝置的種類、了解變配電站的操作電源與自動(dòng)裝置的種類、作用等。作用等。 一、操作電源一、操作電源在變配電系統(tǒng)中，高壓斷路器的合閘回路、跳閘回路、控制回路、信號(hào)回路、保護(hù)回路以及繼電保護(hù)裝置中的操作回路等所需要的電源稱為操作電源。變配電站中的操作電源有交、直流兩大類。 1. 由蓄電池組供電的直流操作電源由蓄電池組供電的直流操作電源種類組成鉛酸蓄電池 鉛酸蓄電池的正極二氧化鉛 （PbO2 ）和負(fù)極鉛 （Pb）插入稀硫酸 (H2 SO4 )溶液里，就發(fā)生化學(xué)變化。在兩極板上產(chǎn)生不同的電位，這兩個(gè)電位在外電路斷開(kāi)時(shí)的電位差就是蓄電池的電勢(shì)。單個(gè)鉛蓄電池的額定端電壓為 2 V，當(dāng)多個(gè)鉛酸蓄電

13、池通過(guò)串、并聯(lián)的方式組合后，可獲得 220 V的直流操作電壓鎘鎳蓄電池 鎘鎳蓄電池的正極為氧化鎳氧化鎳 Ni (OH)3 或三氧化二鎳 ( Ni2 O3 )正極的活性物，負(fù)極為鎘 (Cd)，溶液為氧化鉀 (KOH)或氧化鈉 (NaOH)等堿溶液。鎘鎳蓄電池單個(gè)額定端電壓為1. 2 V，充電終了時(shí)端電壓可達(dá)1. 75 V蓄電池組電源2. 由整流裝置供電的直流操作電源由整流裝置供電的直流操作電源帶電容器儲(chǔ)能的直流裝置C1、C2儲(chǔ)能電容器WC控制小母線WF閃光信號(hào)小母線WO合閘小母線帶鎘鎳電池組儲(chǔ)能的直流裝置3. 交流操作電源交流操作電源采用交流操作電源時(shí)，對(duì)控制、信號(hào)、自動(dòng)裝置及事故照明等均由所用

14、變壓器供電。而對(duì)于某些繼電保護(hù)裝置，通常則由專用的電流互感器所傳遞的短路電流作為操作電源。二、自動(dòng)裝置二、自動(dòng)裝置1. 電力線路的自動(dòng)重合閘裝置電力線路的自動(dòng)重合閘裝置電氣一次自動(dòng)重合閘基本原理電路圖2. 備用電源自動(dòng)投入裝置備用電源自動(dòng)投入裝置備用電源自動(dòng)投入裝置主電路圖a) 明備用b) 暗備用1. 了解變配電所斷路器的控制回路和信號(hào)回路。了解變配電所斷路器的控制回路和信號(hào)回路。2. 了解變配電所中央信號(hào)裝置。了解變配電所中央信號(hào)裝置。一、斷路器的控制和信號(hào)回路一、斷路器的控制和信號(hào)回路1. 控制開(kāi)關(guān)控制開(kāi)關(guān)控制開(kāi)關(guān)又稱萬(wàn)能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，是控制回路中的主要元件，運(yùn)行人員通過(guò)控制開(kāi)關(guān)，發(fā)出操作命令

15、，對(duì)斷路器進(jìn)行手動(dòng)合閘或跳閘操作。控制開(kāi)關(guān)是一種有轉(zhuǎn)動(dòng)手柄的組合式開(kāi)關(guān)。它由外殼、轉(zhuǎn)動(dòng)手柄和觸點(diǎn)盒等幾部分組成，每個(gè)控制開(kāi)關(guān)所裝觸點(diǎn)的節(jié)數(shù)及形式可根據(jù)不同的控制回路進(jìn)行組合。2斷路器的操作機(jī)構(gòu)斷路器的操作機(jī)構(gòu)斷路器的操作機(jī)構(gòu)是指使斷路器分、合閘操作的機(jī)構(gòu)。斷路器操作機(jī)構(gòu)的類型有電磁操作機(jī)構(gòu)（CD）、彈簧儲(chǔ)能操作機(jī)構(gòu)（CT）、手動(dòng)操作機(jī)構(gòu)（CS）及液壓操作機(jī)構(gòu)（CY）等。目前用得最多的是電磁操作機(jī)構(gòu)。 3. 手動(dòng)操作的斷路器控制和信號(hào)回路手動(dòng)操作的斷路器控制和信號(hào)回路手動(dòng)操作的斷路器控制回路和信號(hào)回路WC控制小母線WS信號(hào)小母線HG綠色指示燈HR紅色指示燈R限流電阻器 YR跳閘線圈(脫扣器) K

16、M繼電保護(hù)觸點(diǎn)QF1 3斷路器QF 的輔助觸點(diǎn) QM手動(dòng)操作機(jī)構(gòu)輔助觸點(diǎn)4. 電磁操作的斷路器控制回路和信號(hào)回路電磁操作的斷路器控制回路和信號(hào)回路電磁操作機(jī)構(gòu)的斷路器控制回路和信號(hào)回路WC控制小母線WL燈光指示小母線WF閃光信號(hào)小母線WS信號(hào)小母線WAS事故信號(hào)音響小母線 WO合閘小母線SA控制開(kāi)關(guān)KO合閘接觸器YO電磁合閘線圈YR跳閘線圈KA繼電保護(hù)觸點(diǎn) QF1 3斷路器QF 的輔助觸點(diǎn)HG綠色指示燈HR紅色指示燈ON合閘操作方向OFF跳閘操作方向 二、中央信號(hào)裝置二、中央信號(hào)裝置中央信號(hào)裝置是指裝設(shè)在變配電所值班室或控制室中的信號(hào)裝置。1. 事故信號(hào)裝置事故信號(hào)裝置事故信號(hào)的作用是在斷路器事故跳閘時(shí)，通知值班人員。斷路器事故跳閘時(shí)有兩種信號(hào)：音響信號(hào)通常采用電笛（蜂鳴器）和燈光信號(hào)（綠燈閃光）。由ZC -23 型沖擊繼電器構(gòu)成的事故音響信號(hào)裝置WS信號(hào)小母線WA