第八章 發(fā)電廠(chǎng)與變電所二次系統(tǒng)

第七章發(fā)電廠(chǎng)和變電站的二次系統(tǒng)§7.1二次系統(tǒng)概述§7.2繼電保護(hù)的一般問(wèn)題§7.3過(guò)電流保護(hù)§7.4變壓器保護(hù)主要內(nèi)容§7-1二次系統(tǒng)概述1、二次接線(xiàn)2、二次接線(xiàn)圖中的常用圖形符號(hào)3、原理接線(xiàn)圖4、展開(kāi)圖主要內(nèi)容對(duì)一次設(shè)備進(jìn)行測(cè)量、保護(hù)、監(jiān)視、控制和調(diào)節(jié)的設(shè)備。如：測(cè)量表計(jì)、繼電保護(hù)、控制與信號(hào)裝置等。二次設(shè)備通過(guò)電壓互感器和電流互感器與一次設(shè)備相互關(guān)聯(lián)。一、二次接線(xiàn)圖的內(nèi)容1.二次設(shè)備2.二次回路由二次設(shè)備組成的回路。二次回路按用途可分為：測(cè)量表計(jì)回路、控制回路、信號(hào)回路、操作電源回路、繼電保護(hù)回路和自動(dòng)裝置回路等。按電源性質(zhì)可分為：交流回路和直流回路。3.二次接線(xiàn)圖定義：用二次設(shè)備特定的圖形符號(hào)和文字符號(hào)來(lái)表示二次設(shè)備相互連接情況的電氣接線(xiàn)圖。

原理接線(xiàn)圖互連接線(xiàn)圖端子接線(xiàn)圖電纜配置圖分類(lèi)：歸總式原理接線(xiàn)圖展開(kāi)式原理接線(xiàn)圖安裝接線(xiàn)圖二、二次接線(xiàn)圖中的圖形和文字符號(hào)1.圖形符號(hào)在二次接線(xiàn)圖中，任何一個(gè)設(shè)備或元件，須用具有一定特征的圖形符號(hào)來(lái)表示，使接線(xiàn)圖清晰實(shí)用。說(shuō)明：元件常態(tài)是指元件不帶電（或斷路器未合閘）或者通電未達(dá)到動(dòng)作值時(shí)的狀態(tài)。2.文字符號(hào)在二次接線(xiàn)圖中，為了標(biāo)明各種設(shè)備或元件的名稱(chēng)、類(lèi)型和功能，應(yīng)在設(shè)備或元件的近旁注上規(guī)定的文字符號(hào)。

基本文字符號(hào)輔助文字符號(hào)分類(lèi)：?jiǎn)巫帜阜?hào)多字母符號(hào)如：ON,OFF,RD,GN等三、歸總式原理接線(xiàn)圖——原理圖歸總式與展開(kāi)式的區(qū)別：歸總式展開(kāi)式各部件按集中形式畫(huà)出各部件按展開(kāi)形式畫(huà)出10kV線(xiàn)路過(guò)電流保護(hù)原理接線(xiàn)圖QSQF++++KA1KA2KTKS--至信號(hào)QFYTABCTAaTAc優(yōu)點(diǎn)：

各設(shè)備都以完整的圖形符號(hào)表示出來(lái)，能有一個(gè)整體的概念。缺點(diǎn)：①對(duì)于一個(gè)復(fù)雜的二次回路，用原理圖表示起來(lái)會(huì)顯得很繁亂；②不能用于安裝、調(diào)試和維護(hù)。四、展開(kāi)式原理接線(xiàn)圖——展開(kāi)圖10kV線(xiàn)路過(guò)流保護(hù)原理圖10kV線(xiàn)路過(guò)流保護(hù)展開(kāi)圖TAaTAcKA1KA2+-QFYTKTKS至信號(hào)KA1KA2KTKSQSQF++++KA1KA2KTKS--至信號(hào)QFYTABCTAaTAc§7-2繼電保護(hù)的一般問(wèn)題1、繼電保護(hù)的作用與要求2、繼電保護(hù)的基本原理和保護(hù)裝置的構(gòu)成主要內(nèi)容一、繼電保護(hù)的作用與要求短路（最常見(jiàn)，危害最大）故障線(xiàn)路斷線(xiàn)變壓器、旋轉(zhuǎn)電機(jī)繞組的匝間短路不正常工作狀態(tài)：電力系統(tǒng)中電氣元件的正常工作遭到破壞，但沒(méi)有發(fā)生故障的運(yùn)行狀態(tài)。如：過(guò)負(fù)荷、頻率降低、過(guò)電壓、電力系統(tǒng)振蕩等。

事故事故：系統(tǒng)全部或部分的正常運(yùn)行被破壞，以致造成對(duì)用戶(hù)停電、少送電，電能質(zhì)量變壞以及毀壞設(shè)備等。保護(hù)裝置：熔斷器繼電保護(hù)裝置1、繼電保護(hù)裝置的基本任務(wù)定義：能反映電力系統(tǒng)中電氣元件故障或不正常工作狀態(tài)，并動(dòng)作于斷路器跳閘或發(fā)出信號(hào)的自動(dòng)裝置。基本任務(wù)：發(fā)生故障時(shí)，自動(dòng)地、迅速地、有選擇性地將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，以保證其他無(wú)故障部分迅速恢復(fù)正常運(yùn)行，并使故障元件免于繼續(xù)遭到破壞；反映電氣元件地不正常工作狀態(tài)，并根據(jù)運(yùn)行維護(hù)的條件，動(dòng)作于信號(hào)裝置、減負(fù)荷或跳閘。2、對(duì)繼電保護(hù)裝置的基本要求選擇性：僅將故障元件從系統(tǒng)中切除，盡量減小停電范圍，保證無(wú)故障部分繼續(xù)運(yùn)行。ⅠⅡⅢ1234QF1QF2QF3QF4QF5QF6QF7d1d2d356D3點(diǎn)故障：保護(hù)4動(dòng)作，QF4跳閘若保護(hù)4或QF4拒絕動(dòng)作，則應(yīng)由保護(hù)3動(dòng)作使QF3跳閘，保護(hù)3所起的作用稱(chēng)為相鄰元件的后備保護(hù)。速動(dòng)性：快速切除故障提高發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行的穩(wěn)定性避免用戶(hù)在低電壓下運(yùn)行的時(shí)間減小故障元件的損壞程度避免故障進(jìn)一步擴(kuò)大故障切除時(shí)間：保護(hù)動(dòng)作時(shí)間，一般0.06~0.12s，最快0.01~0.04s斷路器動(dòng)作時(shí)間，一般0.06~0.15s，最快0.02~0.06s靈敏性：對(duì)保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生故障或不正常工作狀態(tài)的反映能力。滿(mǎn)足靈敏性要求的保護(hù)裝置應(yīng)在區(qū)內(nèi)故障時(shí)，不論短路點(diǎn)的位置和短路的類(lèi)型如何，都能靈敏地正確的反映出來(lái)。靈敏性常用靈敏系數(shù)KLM來(lái)衡量。

①對(duì)于反映于故障參數(shù)數(shù)值上升而動(dòng)作的保護(hù)（過(guò)流保護(hù)）：

②對(duì)于反映于故障參數(shù)數(shù)值下降而動(dòng)作的保護(hù)（低壓保護(hù)）：可靠性：在保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生屬于它應(yīng)該動(dòng)作的故障或不正常狀態(tài)時(shí)，應(yīng)可靠動(dòng)作，即不發(fā)生拒絕動(dòng)作（簡(jiǎn)稱(chēng)拒動(dòng)）；其他不應(yīng)由它動(dòng)作的，它應(yīng)不動(dòng)作，即不發(fā)生錯(cuò)誤動(dòng)作（簡(jiǎn)稱(chēng)誤動(dòng)）。影響可靠性的因素：①內(nèi)在的：元件的質(zhì)量、接線(xiàn)簡(jiǎn)單、觸點(diǎn)多少等②外在的：運(yùn)行維護(hù)、正確地安裝和調(diào)試等。二、繼電保護(hù)的基本原理和構(gòu)成1、基本原理區(qū)分電力系統(tǒng)正常運(yùn)行狀態(tài)與故障或不正常工作狀態(tài)，找差別，即特征。①電流增大：在故障點(diǎn)與電源點(diǎn)間直接聯(lián)系的電氣設(shè)備上的電流會(huì)增大。

過(guò)電流保護(hù)

②電壓降低：系統(tǒng)故障相的相電壓或相間電壓會(huì)降低，離故障點(diǎn)越近，電壓降低越多，甚至降為零。

低電壓保護(hù)

③電壓電流間的相位角變化：正常：20°左右；短路：60°~85°。

方向保護(hù)

④電壓與電流間的比值會(huì)發(fā)生變化：

正常運(yùn)行時(shí)，Ｚ基本上是負(fù)荷阻抗，其值較大；系統(tǒng)短路時(shí)，Ｚ是保護(hù)安裝處到短路點(diǎn)的阻抗，其值較小。

距離保護(hù)

⑤正?；蛲獠抗收希簝啥穗娏鞣较蛳嗤?；內(nèi)部短路：兩端電流方向相反。

差動(dòng)保護(hù)⑦非電量的保護(hù)：瓦斯保護(hù)、過(guò)熱保護(hù)2、構(gòu)成一般由測(cè)量元件、邏輯元件和執(zhí)行元件三部分組成。故障參數(shù)測(cè)量元件邏輯元件執(zhí)行元件整定值⑥高頻保護(hù)：利用高頻信號(hào)比較線(xiàn)路兩端電氣量的差動(dòng)保護(hù)。QSQF++++KA1KA2KTKS--至信號(hào)QFYT+SBABCTAaTAcＩＩt（1）測(cè)量部分測(cè)量部分是測(cè)量從被保護(hù)對(duì)象輸入的有關(guān)電氣量，并與已給定的整定值進(jìn)行比較，根據(jù)比較的結(jié)果，從而判斷保護(hù)是否應(yīng)該起動(dòng)。（2）邏輯部分邏輯部分是根據(jù)測(cè)量部分各輸出量的大小、性質(zhì)、輸出的邏輯狀態(tài)、確定是否應(yīng)該使斷路器跳閘或發(fā)出信號(hào)，將有關(guān)命令傳給執(zhí)行部分。繼電保護(hù)中常用的邏輯回路有“或”、“與”、“否”、“延時(shí)起動(dòng)”、“延時(shí)返回”以及“記憶”等回路。（3）執(zhí)行部分執(zhí)行部分是根據(jù)邏輯部分輸出的信號(hào)，最后完成保護(hù)裝置所擔(dān)負(fù)的任務(wù)。如故障時(shí)，動(dòng)作于跳閘；不正常運(yùn)行時(shí)，發(fā)出信號(hào)；正常運(yùn)行時(shí)，不動(dòng)作等。3、分類(lèi)(1)按保護(hù)所起的作用分：主保護(hù)、后備保護(hù)、輔助保護(hù)主保護(hù)：能以最快速度有選擇性地切除被保護(hù)設(shè)備和線(xiàn)路故障的保護(hù)。后備保護(hù)：主保護(hù)或斷路器拒動(dòng)時(shí)用來(lái)切除故障的保護(hù)。分為遠(yuǎn)后備保護(hù)和近后備保護(hù)。遠(yuǎn)后備保護(hù)：主保護(hù)或斷路器拒動(dòng)時(shí)，由相鄰元件的保護(hù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的后備保護(hù)。近后備保護(hù)：主保護(hù)或斷路器拒動(dòng)時(shí)，由本元件的另一種保護(hù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的后備保護(hù)。輔助保護(hù)：為補(bǔ)充主保護(hù)或后備保護(hù)的性能或當(dāng)主保護(hù)或后備保護(hù)退出運(yùn)行而增設(shè)的簡(jiǎn)單保護(hù)。(2)按保護(hù)裝置的實(shí)現(xiàn)技術(shù)分：機(jī)電型保護(hù)、整流型保護(hù)、晶體管型保護(hù)、集成電路型保護(hù)和微機(jī)保護(hù)等。線(xiàn)路變壓器發(fā)電機(jī)110kV以下110kV220kV500kV繼電保護(hù)配置一覽表過(guò)流保護(hù)距離保護(hù)、過(guò)流保護(hù)高頻保護(hù)、距離保護(hù)光纖差動(dòng)、高頻保護(hù)、距離保護(hù)瓦斯保護(hù)、差動(dòng)保護(hù)過(guò)電流保護(hù)、復(fù)合電壓起動(dòng)的過(guò)流保護(hù)、低電壓起動(dòng)的過(guò)流保護(hù)、零序過(guò)流保護(hù)、過(guò)負(fù)荷保護(hù)、過(guò)勵(lì)磁保護(hù)差動(dòng)保護(hù)、匝間短路保護(hù)、單相接地保護(hù)、負(fù)序過(guò)流保護(hù)、過(guò)負(fù)荷保護(hù)（定子、轉(zhuǎn)子）、過(guò)電壓保護(hù)、轉(zhuǎn)子接地保護(hù)、失磁保護(hù)、逆功率保護(hù)§7-3過(guò)電流保護(hù)一、定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)原理1、保護(hù)原理QSQF++++KA1KA2KTKS--至信號(hào)QFYT+SBABCTAaTAcＩＩt保護(hù)裝置啟動(dòng)：電流繼電器KA動(dòng)作。保護(hù)裝置動(dòng)作：信號(hào)繼電器動(dòng)作和斷路器跳閘。保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí)間：從啟動(dòng)到動(dòng)作所需的時(shí)間。2、整定計(jì)算(1)、啟動(dòng)電流：按躲過(guò)最大負(fù)荷電流來(lái)整定。(2)、動(dòng)作時(shí)限：按階梯時(shí)限特性選取。tAQF2QF3ItItItABC△t△ttBtCtQF13、原理接線(xiàn)QSQF+++KAKMKS--至信號(hào)QFYTTAＩ中間繼電器的作用:（延時(shí)0.06~0.08s）增加保護(hù)動(dòng)作時(shí)間，避免管型避雷器放電（0.04~006s）而誤動(dòng)作?！?-4變壓器的繼電保護(hù)1.故障類(lèi)型及不正常運(yùn)行狀態(tài)

a.變壓器的內(nèi)部故障可分為油箱內(nèi)和油箱外故障兩種：油箱內(nèi)故障包括繞組的相間短路、接地短路、匝間短路以及鐵心的燒損，油箱外的故障主要是套管和引出線(xiàn)上發(fā)生相間短路和接地短路。b.變壓器的不正常運(yùn)行狀態(tài)主要有：由于變壓器外部相間短路引起的過(guò)電流和外部接地短路引起的過(guò)電流和中性點(diǎn)過(guò)電壓；由于負(fù)荷超過(guò)額定容量引起的過(guò)負(fù)荷。2.相應(yīng)保護(hù)類(lèi)型

a.瓦斯保護(hù)：針對(duì)變壓器油箱內(nèi)的各種故障以及油面的降低而裝設(shè)，反應(yīng)于油箱內(nèi)部所產(chǎn)生的氣體或油流而動(dòng)作。b.差動(dòng)保護(hù)：c.電流和電壓保護(hù)：根據(jù)變壓器容量和系統(tǒng)短路電流水平的不同，實(shí)現(xiàn)保護(hù)的方式有：過(guò)電流保護(hù)、低電壓起動(dòng)的過(guò)電流保護(hù)d.過(guò)負(fù)荷保護(hù)e.過(guò)勵(lì)磁保護(hù)

電流保護(hù)只反映同一端電氣量的變化，要保證保護(hù)裝置的選擇性只能迅速切除一部分長(zhǎng)度內(nèi)的故障，而其余部分故障靠增加時(shí)限來(lái)切除，這對(duì)大系統(tǒng)是不允許的。同時(shí)如下圖，保護(hù)測(cè)量到的k1點(diǎn)和k2點(diǎn)電流幾乎是相同的，k1點(diǎn)和k2點(diǎn)的故障無(wú)法區(qū)分?？梢?jiàn)單側(cè)測(cè)量保護(hù)無(wú)法實(shí)現(xiàn)全線(xiàn)速動(dòng)。3、差動(dòng)保護(hù)簡(jiǎn)介為了實(shí)現(xiàn)全線(xiàn)速動(dòng)保護(hù)，保護(hù)判據(jù)由線(xiàn)路兩側(cè)的電氣量或保護(hù)動(dòng)作行為構(gòu)成，進(jìn)行雙側(cè)測(cè)量。正常運(yùn)行或外部故障時(shí)兩側(cè)電流大小相等，相位相同（以右圖參考方向時(shí)電流和為0）。當(dāng)線(xiàn)路內(nèi)部故障時(shí)，線(xiàn)路兩次電流大小和方向都不同。因此這種保護(hù)可區(qū)分內(nèi)外部故障。理論上可保護(hù)線(xiàn)路全長(zhǎng)。3、差動(dòng)保護(hù)簡(jiǎn)介為了實(shí)現(xiàn)上述保護(hù)原理，可在被保護(hù)設(shè)備的兩端安裝特性變比相同的兩個(gè)電流互感器，按環(huán)流法連