《企業(yè)供電系統(tǒng)及運行》課件-第四章 企業(yè)供電系統(tǒng)的保護及二次回路

第四章企業(yè)供電系統(tǒng)的保護及二次回路1§4-1繼電保護裝置的作用和基本特性§4-2常用的保護繼電器§4-3電力變壓器繼電保護§4-4高壓線路繼電保護§4-5高壓電動機繼電保護類型§4-6企業(yè)變配電站的操作電源與自動裝置§4-7企業(yè)變配電站的控制和信號回路2§4-1繼電保護裝置的作用和基本特性學(xué)習(xí)目標：1.?了解繼電保護裝置的概念、作用和基本特性。2.?了解繼電保護裝置的組成。繼電器是一種在輸入的物理量達到規(guī)定值時，其電氣輸出電路接通或斷開的自動電器。繼電保護裝置是指一個或多個保護元件（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)中某項特定保護功能的裝置。當供電系統(tǒng)中的電氣元件（如發(fā)電機、線路等）或電力系統(tǒng)本身發(fā)生了故障或出現(xiàn)不正常工作狀態(tài)時，它能使斷路器跳閘或啟動信號裝置發(fā)出預(yù)報信號。3§4-1繼電保護裝置的作用和基本特性一、繼電保護裝置的作用1.繼電器及繼電保護裝置的定義繼電保護裝置主要用于監(jiān)視電力系統(tǒng)的正常運行，實現(xiàn)電力系統(tǒng)的自動化和遠程操作，以及工業(yè)生產(chǎn)的自動控制。繼電保護裝置的主要作用是：（1）供電系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，自動、迅速、有選擇性地將故障電氣元件從供電系統(tǒng)中切除，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，能正確反應(yīng)電氣設(shè)備的不正常運行狀態(tài)，并根據(jù)要求，發(fā)出預(yù)報信號。（3）繼電保護裝置與供電系統(tǒng)的自動裝置（如自動重合閘裝置ARD、備用電源自動投入裝置APD等）配合，可以大大縮短事故停電時間，從而提高供電系統(tǒng)的運行可靠性。4§4-1繼電保護裝置的作用和基本特性2.繼電保護裝置的作用5繼電保護裝置具備動作的選擇性、速動性、靈敏性和可靠性四個基本特性，這四者之間緊密聯(lián)系，既矛盾又統(tǒng)一?！?-1繼電保護裝置的作用和基本特性二、繼電保護裝置的基本特性1.動作選擇性動作選擇性是指切斷系統(tǒng)中的故障部分后，其他非故障部分能繼續(xù)供電。通常由故障設(shè)備或線路本身的保護裝置切除故障，當故障設(shè)備或線路本身的保護裝置或斷路器拒絕動作時，才允許由相鄰設(shè)備保護裝置來切除故障。6動作速動性是指保護裝置能盡快切除故障，其目的是提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，減輕故障設(shè)備和線路的損壞程度，縮小故障波及范圍，提高自動重合閘和備用設(shè)備自動投入的效果?！?-1繼電保護裝置的作用和基本特性2.動作速動性3.動作靈敏性動作靈敏性是指在保護范圍內(nèi)發(fā)生故障或不正常工作狀態(tài)時，無論位置如何、程度輕重，保護裝置都能有足夠的反應(yīng)能力，保證動作。動作可靠性是指繼電保護裝置在保護范圍內(nèi)需要動作時能可靠動作，在正常運行狀態(tài)下，不應(yīng)動作時能可靠不動作。任何電力設(shè)備（線路、母線、變壓器等）都不允許在無繼電保護的狀態(tài)下運行，可靠性是對繼電保護裝置性能的最根本的要求。7§4-1繼電保護裝置的作用和基本特性4.動作可靠性8§4-2常用的保護繼電器學(xué)習(xí)目標：1.?了解典型的電磁式繼電器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和文字代號、圖形符號。2.?掌握電磁式電流繼電器、時間繼電器、中間繼電器、信號繼電器等的作用、工作原理。9電磁式電流繼電器在繼電保護裝置中是比較鑒別單元部件，屬于測量繼電器，用來反應(yīng)被保護元件電流的特性變化。電磁式電流繼電器的文字符號為KA，圖形符號如右圖所示?！?-2常用的保護繼電器一、電磁式電流繼電器1.作用及符號電磁式電流繼電器圖形符號a）集中表示的圖形符號b）分開表示的圖形符號10電磁式電流繼電器由電流線圈、電磁鐵、觸頭、反作用彈簧等組成，如右圖所示。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3—Z形銜鐵（鋼舌片）4—靜觸頭5—動觸頭6—啟動電流調(diào)節(jié)手柄7—銘牌（標度盤）8—軸承9—反作用彈簧10—軸§4-2常用的保護繼電器2.結(jié)構(gòu)組成11§4-2常用的保護繼電器3.工作原理當繼電器線圈通過電流時，電磁鐵中產(chǎn)生磁通，使Z形銜鐵（鋼舌片）向磁極偏轉(zhuǎn)，而軸上的反作用彈簧則阻止銜鐵偏轉(zhuǎn)。當繼電器線圈中的電流增大到使銜鐵所受轉(zhuǎn)矩大于彈簧的反作用力矩時，銜鐵被吸近磁極，使常開觸頭4、5閉合，此時稱為繼電器的動作或啟動。能使電流繼電器動作的最小電流，稱為電流繼電器的動作電流。繼電器動作后，當線圈中電流減小到一定數(shù)值時，銜鐵由于電磁力矩小于彈簧的反作用力矩而返回起始位置，常開觸頭4、5斷開，此時稱為繼電器返回。12§4-2常用的保護繼電器3.工作原理能使電流繼電器由動作狀態(tài)返回到起始位置的最大電流，稱為電流繼電器的返回電流。繼電器的返回電流與動作電流之比，稱為電流繼電器的返回系數(shù)。繼電器動作電流有兩種調(diào)節(jié)方法：一是粗調(diào)，改變兩個線圈的連接方式（串聯(lián)或并聯(lián)），這是階段調(diào)整，即線圈并聯(lián)時其動作電流比串聯(lián)時增大1倍；二是細調(diào)，轉(zhuǎn)動啟動電流調(diào)節(jié)手柄6，改變反作用彈簧9的反作用力矩，實現(xiàn)平滑調(diào)節(jié)。13電磁式電流繼電器的優(yōu)點是消耗功率小、靈敏度高、動作迅速（0.02~0.04s）；缺點是觸頭容量小，不能直接用于接通斷路器分斷線圈使斷路器斷開。因此它常用于保護裝置的啟動元件?！?-2常用的保護繼電器3.工作原理14企業(yè)供電系統(tǒng)中，常用的電磁式電壓繼電器（KV）的結(jié)構(gòu)和工作原理與上述電磁式電流繼電器類似，只是電壓繼電器的線圈匝數(shù)多，阻抗大，反應(yīng)的參數(shù)是電壓，多做成低壓（欠電壓）繼電器。它也常用于保護裝置的啟動元件?！?-2常用的保護繼電器知識鏈接：企業(yè)供電系統(tǒng)電磁式電壓繼電器的特點15電磁式時間繼電器圖形符號a）通電延時型b）斷電延時型電磁式時間繼電器在繼電保護裝置中，屬于處理單元部件，用來使保護裝置獲得所要求的延時（時限）。其文字符號為KT，圖形符號如右圖所示?！?-2常用的保護繼電器二、電磁式時間繼電器1.作用及符號16企業(yè)供電系統(tǒng)常用的DS-110（用于直流）、DS-120（用于交流）系列電磁式時間繼電器由線圈、電磁鐵、可動鐵芯、觸頭、傳動機構(gòu)等組成，如右圖所示?！?-2常用的保護繼電器2.結(jié)構(gòu)組成DS-110、DS-120系列電磁式時間繼電器內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖1—線圈2—電磁鐵3—可動鐵芯4—返回彈簧5、6—瞬時靜觸頭7—絕緣件8—瞬時動觸頭9—壓桿10—平衡錘11—擺動卡板12—扇形齒輪13—傳動齒輪14—主動觸頭15—主靜觸頭16—動作時限標度盤17—拉引彈簧18—彈簧拉力調(diào)節(jié)機構(gòu)19—摩擦離合器20—主齒輪21—小齒輪22—掣輪23、24—鐘表機構(gòu)傳動齒輪17§4-2常用的保護繼電器3.工作原理在時間繼電器線圈中接上工作電壓后，可動鐵芯（銜鐵）被瞬時吸入線圈中，扇形齒輪的壓桿被釋放，在拉引彈簧的作用下使扇形齒輪按順時針方向轉(zhuǎn)動，并帶動傳動齒輪，經(jīng)摩擦離合器，使同軸的主齒輪轉(zhuǎn)動，帶動鐘表機構(gòu)傳動齒輪。因鐘表機構(gòu)中擺動卡板和平衡錘的作用，使主動觸頭恒速運動，經(jīng)過一定時間后與主靜觸頭相接觸，完成了時間繼電器的動作過程。通過改變主靜觸頭的位置，也就是改變主動觸頭的行程，即可調(diào)整時間繼電器的動作時間。18§4-2常用的保護繼電器3.工作原理當線圈斷電時，在返回彈簧的作用下，可動鐵芯被頂回原來位置，同時扇形齒輪的壓桿也立即被頂回原處，使扇形齒輪復(fù)原。繼電器返回原來位置，返回過程是瞬時完成的。19

§4-2常用的保護繼電器三、電磁式中間繼電器1.作用及符號電磁式中間繼電器在繼電保護裝置中屬于處理單元部件，用來彌補其他繼電器觸頭數(shù)量或觸頭容量的不足。其文字符號為KM（接觸器文字符號也是KM，當其和中間繼電器在一起時，用K或KA表示中間繼電器），圖形符號如右圖所示。20電磁式中間繼電器由線圈、電磁鐵、彈簧、銜鐵、觸頭等組成，如右圖所示。§4-2常用的保護繼電器2.結(jié)構(gòu)組成

21電磁式中間繼電器一般都按電磁原理構(gòu)成，當其線圈通電時，銜鐵被快速吸向電磁鐵，并帶動觸頭動作，常開觸頭閉合，常閉觸頭斷開。當斷開電源時，銜鐵被快速釋放，觸頭全部返回到起始位置?！?-2常用的保護繼電器3.工作原理22電磁式信號繼電器在繼電保護裝置中屬于信號單元部件，用來發(fā)出保護裝置動作的指示信號。其文字符號為KS，圖形符號如右圖所示?！?-2常用的保護繼電器四、電磁式信號繼電器1.作用及符號

23企業(yè)供電系統(tǒng)常用的DX-11型電磁式信號繼電器由線圈、電磁鐵、銜鐵、觸頭等組成，如右圖所示?！?-2常用的保護繼電器2.結(jié)構(gòu)組成

24在正常狀態(tài)時（未通電時），其信號牌被銜鐵支持住，當繼電器線圈通電時，銜鐵被吸向鐵芯使信號牌掉下，顯示動作信號，同時帶動轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)90°，固定在轉(zhuǎn)軸上的動觸頭（導(dǎo)電條）與靜觸頭接通，從而接通信號回路，發(fā)出音響或燈光信號。若要信號停止，需旋轉(zhuǎn)外殼上的復(fù)位旋鈕，斷開信號回路，同時使信號牌復(fù)位?！?-2常用的保護繼電器3.

DX-11型電磁式信號繼電器工作原理25微機綜合保護裝置適用于110kV及以下電壓等級的保護、監(jiān)控及測量，可用于線路、變壓器、電容器、電動機、母線PT檢測、備用電源自投回路及主設(shè)備的保護、控制與監(jiān)視，可以實現(xiàn)定時限/反時限保護等近20種保護?！?-2常用的保護繼電器知識鏈接：微機綜合保護裝置

26§4-2常用的保護繼電器知識鏈接：微機綜合保護裝置通用型微機綜合保護裝置還可用于35kV及以下電壓等級的不接地系統(tǒng)、小電阻接地系統(tǒng)、消弧線圈接地系統(tǒng)、直接接地系統(tǒng)的各類電氣設(shè)備和線路的保護及測控。微機綜合保護裝置常安裝在變電站高壓開關(guān)柜的進線柜、變壓器柜或母線柜上，可通過通信口將測量數(shù)據(jù)及保護信息遠程傳到上位機，方便實現(xiàn)變電所控制自動化。27§4-3電力變壓器繼電保護學(xué)習(xí)目標：1.?了解電力變壓器的故障類型。2.?了解變壓器常見的繼電保護方式：瓦斯保護、過電流保護、電流速斷保護、差動保護等。28電力變壓器是企業(yè)供電系統(tǒng)的核心設(shè)備，做好對它的保護和維護至關(guān)重要。從實際經(jīng)驗來看，其常見故障類型有內(nèi)部故障和外部故障兩大類。內(nèi)部故障是指油箱內(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、中性點接地側(cè)的單相接地短路。外部故障是指油箱外引出線的短路故障，包括相間短路、單相接地短路。除此之外，變壓器還可能有不正常工作狀態(tài)，主要包括：過負荷、油面降低、變壓器油溫過高、繞組溫度過高、油箱壓力過高、產(chǎn)生瓦斯或冷卻系統(tǒng)故障等?！?-3電力變壓器繼電保護一、電力變壓器故障類型29GB50062—2008《電力裝置的繼電保護和自動裝置設(shè)計規(guī)范》規(guī)定，電力變壓器在下列故障及異常運行方式中，應(yīng)裝設(shè)相應(yīng)的保護裝置：繞組及其引出線的相間短路、中性點直接接地或經(jīng)小電阻接地側(cè)的單相接地短路、繞組的匝間短路、外部相間短路引起的過電流、不正常工作狀態(tài)等。變壓器常見的繼電保護措施有瓦斯保護、過電流保護、電流速斷保護、差動保護等?！?-3電力變壓器繼電保護二、變壓器繼電保護措施瓦斯保護又稱氣體保護，是利用瓦斯繼電器（氣體繼電器）來保護油浸式電力變壓器內(nèi)部故障的一種基本保護。瓦斯繼電器安裝在油浸式變壓器的油箱與油枕（儲油柜）之間的連通管中部，結(jié)構(gòu)如右圖所示。30§4-3電力變壓器繼電保護二、變壓器繼電保護措施1.瓦斯保護

31（1）瓦斯繼電器工作原理1）輕瓦斯動作當變壓器油箱內(nèi)部發(fā)生輕微故障時（如匝間短路），故障產(chǎn)生的少量氣體會慢慢上升，進入瓦斯繼電器的容器，并由上而下排除其中的油，使油面下降，上油杯中盛有殘余的油，力矩大于另一端平衡錘的力矩，從而降落。此時，上觸頭閉合接通信號回路，發(fā)出音響和燈光信號?！?-3電力變壓器繼電保護1.瓦斯保護32§4-3電力變壓器繼電保護1.瓦斯保護（1）瓦斯繼電器工作原理2）重瓦斯動作當變壓器油箱內(nèi)部發(fā)生嚴重故障時（如相間短路、鐵芯起火），故障產(chǎn)生的氣體很多，會帶動油流迅速地從油箱通過連通管進入油枕。這些油氣混合體經(jīng)過瓦斯繼電器時沖擊擋板，使下油杯下降。此時，下觸頭閉合，通過中間繼電器接通跳閘回路，使斷路器跳閘，同時發(fā)出音響和燈光信號。33（2）變壓器瓦斯保護的控制線路右圖所示是變壓器瓦斯保護的控制線路圖?！?-3電力變壓器繼電保護1.瓦斯保護變壓器瓦斯保護的控制線路圖T—電力變壓器KG—瓦斯繼電器KS—信號繼電器KM—中間繼電器QF—斷路器YR—跳閘線圈XB—切換片34（2）變壓器瓦斯保護的控制線路當變壓器油箱內(nèi)部發(fā)生輕微故障時，瓦斯繼電器KG的上觸頭KG1-KG2閉合，動作于報警信號。當變壓器油箱內(nèi)部發(fā)生嚴重故障時，瓦斯繼電器KG的下觸頭KG3-KG4閉合，經(jīng)中間繼電器KM動作于斷路器QF的跳閘機構(gòu)YR，同時，通過信號繼電器KS發(fā)出跳閘信號?！?-3電力變壓器繼電保護1.瓦斯保護35瓦斯繼電器實物圖如下圖所示。§4-3電力變壓器繼電保護1.瓦斯保護瓦斯繼電器實物圖36過電流保護是當電流超過預(yù)定最大值時，使保護裝置動作的一種保護方式。如右圖所示，當一次回路k處發(fā)生相間短路時，保護裝置的各個部件依次動作，最終使斷路器QF跳閘，切除故障。§4-3電力變壓器繼電保護2.過電流保護過電流保護框圖KA—電流繼電器KT—時間繼電器KS—信號繼電器KM—中間繼電器37變壓器的過電流保護包括定時限過電流保護和反時限過電流保護兩種。定時限過電流保護是指保護裝置的動作時間是按整定（計算后設(shè)定）的動作時間固定不變的，與故障電流大小無關(guān)；反時限過電流保護是指保護裝置的動作時間與故障電流大小成反比關(guān)系，故障電流越大，動作時間越短。§4-3電力變壓器繼電保護2.過電流保護38定時限過電流保護裝置由電流互感器、斷路器、電流繼電器（DL型）、時間繼電器、信號繼電器、中間繼電器等組成，如右圖所示。1.定時限過電流保護裝置的組成和工作原理§4-3電力變壓器繼電保護知識拓展：過電流保護裝置的組成和工作原理定時限過電流保護的原理與接線圖a）原理圖b）接線圖QF—斷路器KA1、KA2—電流繼電器KT—時間繼電器KS—信號繼電器KM—中間繼電器YR—QF跳閘線圈TA1、TA2—電流互感器39當一次回路發(fā)生相間短路時，KA1、KA2至少有一個瞬時動作，其常開觸頭閉合，KT線圈得電，經(jīng)過整定的時限后，其延時觸頭閉合，使KS、KM得電動作。KS動作后，其指示牌掉下，同時接通信號回路，發(fā)出燈光信號和音響信號。KM動作后，接通YR回路，使QF跳閘，切除短路故障。在短路故障被切除后，繼電保護裝置除KS外，繼電器均自動返回起始狀態(tài)，KS可以手動復(fù)位。1.定時限過電流保護裝置的組成和工作原理§4-3電力變壓器繼電保護知識拓展：過電流保護裝置的組成和工作原理40反時限過電流保護裝置由電流互感器、電流繼電器（GL型）、斷路器等組成，如下圖所示。2.反時限過電流保護裝置的組成和原理§4-3電力變壓器繼電保護反時限過電流保護的原理與接線圖a）原理圖b）接線圖QF—斷路器KA1、KA2—電流繼電器YR1、YR2—QF跳閘線圈TA1、TA2—電流互感器41當一次回路發(fā)生相間短路時，KA1、KA2至少有一個動作，經(jīng)過一定延時后，其常開觸頭先閉合，常閉觸頭后斷開（這是兩對先合后斷觸頭），QF因YR1或YR2回路分流而跳閘，切除短路故障。在GL型電流繼電器分流跳閘的同時，其信號牌掉下，指示保護裝置已經(jīng)動作。故障被切除后，繼電器自動返回，其信號牌可利用外殼上的旋鈕手動復(fù)位。帶時限的過電流保護的缺點是越靠近電源的保護裝置，動作時間越長，而短路電流則是越靠近電源，其值越大，危害也更加嚴重。2.反時限過電流保護裝置的組成和原理§4-3電力變壓器繼電保護42GB50062—2008《電力裝置的繼電保護和自動裝置設(shè)計規(guī)范》規(guī)定，在過電流保護動作時間超過0.5～0.7s時，應(yīng)裝設(shè)瞬時動作的電流速斷保護裝置。電流速斷保護就是一種瞬時動作的過電流保護，用電流繼電器等來實現(xiàn)。采用DL系列電流繼電器的速斷保護，在電流繼電器之后直接接信號繼電器和中間繼電器，最后由中間繼電器觸點接通斷路器的跳閘回路。3.電流速斷保護§4-3電力變壓器繼電保護43如右圖所示，其中，KA1、KA2、KT、KS1和KM屬于定時限過電流保護，KA3、KA4、KS2和KM屬于電流速斷保護，中間繼電器KM為兩種保護公用部件。3.電流速斷保護§4-3電力變壓器繼電保護定時限過電流保護和電流速斷保護電路圖44采用GL系列電流繼電器，則是利用該繼電器的電磁元件來實現(xiàn)電流速斷保護，其感應(yīng)元件則用來作反時限過電流保護，簡單經(jīng)濟。DL系列、GL系列電流繼電器實物如右圖所示。3.電流速斷保護§4-3電力變壓器繼電保護DL系列、GL系列電流繼電器實物圖a）DL-20C電流繼電器b）GL-20電流繼電器45差動保護是根據(jù)基爾霍夫第一定律原理，利用故障時產(chǎn)生的不平衡電流觸發(fā)保護用繼電器動作，使被保護設(shè)備的電源斷路器跳閘，切斷故障的一種保護，主要元件是差動繼電器。變壓器的差動保護主要用來保護變壓器內(nèi)部以及引出線和絕緣套管的相間及相對外殼的短路，也可用來保護變壓器的匝間短路，其保護區(qū)在變壓器一、二次側(cè)所裝電流互感器之間，保護靈敏度很高、動作迅速。4.差動保護§4-3電力變壓器繼電保護46差動保護把被保護的電氣設(shè)備看成是一個接點，正常時流進被保護設(shè)備的電流和流出的電流相等，差動電流等于零。當設(shè)備出現(xiàn)故障時，流進被保護設(shè)備的電流和流出的電流不相等，差動電流大于零。當差動電流大于差動保護裝置的整定值時，保護動作，使被保護設(shè)備的電源斷路器跳閘，故障設(shè)備斷開電源。4.差動保護§4-3電力變壓器繼電保護47學(xué)習(xí)目標：1.?了解高壓線路常見故障及采取的保護措施。2.?了解高壓線路電流速斷保護的死區(qū)及對策。3.?掌握繼電保護裝置常見的接線方式。4.?掌握高壓線路定時限保護、電流速斷保護的工作原理?！?-4高壓線路繼電保護實踐證明，企業(yè)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。對電纜來說，因其直接埋地或敷設(shè)在管道、隧道中等，受外界因素影響少，特殊條件下才會發(fā)生相間或相、地之間的絕緣擊穿、斷裂。電纜接頭連接不良或由于污穢而產(chǎn)生的故障占其全部故障的70%以上。針對以上故障，常采取相間短路保護、單相接地保護和過負荷保護等。48§4-4高壓線路繼電保護一、企業(yè)高壓線路常見故障49§4-4高壓線路繼電保護一、企業(yè)高壓線路常見故障線路的相間短路保護主要采用帶時限的過電流保護和瞬時動作的電流速斷保護。線路的單相接地保護有兩種方式，一是絕緣監(jiān)視裝置，裝設(shè)在變配電站的高壓母線上，動作于信號（即發(fā)出音響或燈光信號等）；二是零序電流保護，也動作于信號，但當單相接地故障危及人身和設(shè)備安全時，應(yīng)動作于跳閘。對于可能經(jīng)常過負荷的電纜線路，應(yīng)裝設(shè)過負荷保護。50線路中允許連續(xù)通過而不至于使電路過熱的電流稱為線路的安全載流量或安全電流；如線路中流過的電流超過了安全電流，就稱為線路過負荷?！?-4高壓線路繼電保護一、企業(yè)高壓線路常見故障小提示51如右圖所示，這種接線又稱兩相電流差接線。正常工作時，流入繼電器的電流為兩相電流互感器二次電流之差。

§4-4高壓線路繼電保護二、繼電保護裝置的接線方式1.兩相一繼電器式接線52§4-4高壓線路繼電保護2.兩相兩繼電器式接線如右圖所示，這種接線是將兩只電流繼電器分別與裝設(shè)在U、W兩相的電流互感器連接，因此又稱為不完全星形聯(lián)結(jié)。

53由于V相沒有裝設(shè)電流互感器和電流繼電器，因此，它不能反應(yīng)單相短路，只能反應(yīng)相間短路，不能保護某些兩相接地短路和未裝電流互感器那一相的單相接地短路故障。這種接線方式所用設(shè)備較少，接線方式比較簡單，多用于中性點不接地或經(jīng)消弧線圈接地的系統(tǒng)中。如果一次回路發(fā)生三相短路或任意兩相短路，都至少有一個繼電器動作，而使一次回路的斷路器跳閘。比較可知：兩相一繼電器式接線能反應(yīng)各種相間短路，但保護靈敏度不足，較為簡單經(jīng)濟；兩相兩繼電器式接線保護靈敏度高。§4-4高壓線路繼電保護2.兩相兩繼電器式接線54在被保護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，這種接線方式對各種形式的短路故障都有反應(yīng)。當發(fā)生任何形式的相間短路時，最少有兩個電流互感器二次側(cè)的繼電器中流過故障相對應(yīng)的二次故障電流，故至少有兩個繼電器動作。在中性點直接接地系統(tǒng)中，發(fā)生單相接地時，有一相流過短路電流，只有流過接在故障相電流互感器二次側(cè)的繼電器動作。§4-4高壓線路繼電保護3.三相三繼電器式接線55高壓電力線路定時限過電流保護的結(jié)構(gòu)組成、工作原理與變壓器過電流保護相同。定時限過電流保護的動作電流應(yīng)避開線路的最大負荷電流，以免在最大負荷電流通過時保護裝置誤動作?！?-4高壓線路繼電保護三、定時限過電流保護高壓電力線路電流速斷保護的結(jié)構(gòu)組成、工作原理與變壓器電流速斷保護相同。由于電流速斷保護的動作電流要避開線路末端的最大短路電流（避免誤動作），因此，靠近末端的一段線路上電流速斷保護可能不會動作，即電流速斷保護不能保護線路的全長。這種保護裝置不能保護的區(qū)域稱為死區(qū)。為彌補這種缺陷，凡裝設(shè)有電流速斷保護的線路，必須配備帶時限的過電流保護。56§4-4高壓線路繼電保護四、電流速斷保護57學(xué)習(xí)目標：1.?了解高壓電動機及其優(yōu)缺點。2.?了解高壓電動機相間短路保護、過負荷保護的原理、接線方法及要求?！?-5高壓電動機繼電保護類型58高壓電動機是指額定電壓在1kV以上的電動機，常使用的是6kV和10kV電壓，由于國外的電網(wǎng)不同，也有3.3kV和6.6kV的電壓等級。高壓電動機優(yōu)點是功率大，承受沖擊能力強；缺點是慣性大，啟動和制動都困難。企業(yè)大型通風(fēng)機、壓縮機、水泵、破碎機、軋鋼機、切削機床、運輸機械等需要用具有大功率的高壓電動機來驅(qū)動。高壓電動機常見的故障有定子繞組相間短路、定子繞組單相接地、定子繞組低電壓、定子繞組過負荷等。GB50062—2008《電力裝置的繼電保護和自動裝置設(shè)計規(guī)范》規(guī)定，高壓電動機在運行時需裝設(shè)相應(yīng)的保護裝置。§4-5高壓電動機繼電保護類型一般采用兩相一繼電器式接線。電流速斷保護的動作電流應(yīng)按避開電動機的最大啟動電流來整定。59§4-5高壓電動機繼電保護類型一、相間短路保護1.采用電流速斷保護接線在3~10kV系統(tǒng)中，電動機差動保護可以采用兩相兩繼電器式接線，可以選用DL-11型電流繼電器，也可以選用專門的差動繼電器。差動保護的動作電流應(yīng)按避開電動機的額定電流來整定。60§4-5高壓電動機繼電保護類型一、相間短路保護2.采用縱聯(lián)差動保護接線對生產(chǎn)過程中易發(fā)生過負荷的高壓電動機，應(yīng)裝設(shè)過負荷保護。引起過負荷的原因一般是電動機所帶機械負載過大、電動機端電壓降低或消失引起轉(zhuǎn)速降低、供電回路一相斷線、電動機機械部分發(fā)生故障等。過負荷保護可采用一相一繼電器式接線。過負荷保護的動作時間應(yīng)大于電動機啟動所需的時間，一般取10~15s。61§4-5高壓電動機繼電保護類型二、過負荷保護當電源電壓短時降低或短時中斷后又恢復(fù)時，需要斷開的次要電動機和有備用自動投入機械的電動機，一般要求欠電壓保護經(jīng)0.5s動作于跳閘；生產(chǎn)過程不允許或不需要自啟動的電動機，一般要求欠電壓保護經(jīng)0.5~1.5s動作于跳閘；在電源電壓長時間消失后須從電網(wǎng)中自動斷開的電動機，一般要求欠電壓保護經(jīng)5~20s動作于跳閘。62§4-5高壓電動機繼電保護類型三、欠電壓保護63學(xué)習(xí)目標：了解變配電站的操作電源與自動裝置的種類、作用等。§4-6企業(yè)變配電站的操作電源與自動裝置在變配電系統(tǒng)中，高壓斷路器的合閘回路、跳閘回路、控制回路、信號回路、保護回路以及繼電保護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，常用的有以下幾種：（1）蓄電池組直流操作電源。（2）硅整流電容器儲能直流操作電源。（3）復(fù)式整流裝置。（4）由電流互感器或電壓互感器及所用變壓器供電的交流操作電源。64§4-6企業(yè)變配電站的操作電源與自動裝置一、操作電源蓄電池組直流操作電源的種類、組成和相關(guān)說明見右表。65§4-6企業(yè)變配電站的操作電源與自動裝置一、操作電源1.由蓄電池組供電的直流操作電源

鎘鎳蓄電池如果維護不當，會因為電解液的溢出而出現(xiàn)“爬堿”現(xiàn)象。實踐證明，鎘鎳蓄電池因“爬堿”原因造成的直流系統(tǒng)和電池損壞現(xiàn)象是影響鎘鎳蓄電池推廣和使用的主要原因之一。66§4-6企業(yè)變配電站的操作電源與自動裝置一、操作電源知識鏈接：“爬堿”現(xiàn)象目前在變配電站中，直流操作電源主要采用帶電容儲能的直流裝置或帶鎘鎳電池儲能的直流裝置。67§4-6企業(yè)變配電站的操作電源與自動裝置一、操作電源2.由整流裝置供電的直流操作電源68右圖所示為具有兩組不同容量的帶電容器儲能的直流裝置?！?-6企業(yè)變配電站的操作電源與自動裝置2.由整流裝置供電的直流操作電源

其中硅整流器的交流電源由不同的所用變壓器供給，一路工作，另一路備用，用接觸器自動切換。在正常情況下，兩臺硅整流器同時工作，1號較大容量的硅整流器（VC1）供斷路器合閘用；2號較小容量的硅整流器（VC2）只供控制、保護（跳閘）及信號電源用。在2號硅整流器故障時，1號硅整流器可以通過V3向控制母線供電。當電力系統(tǒng)發(fā)生故障，380V交流電源電壓下降時，直流220V母線電壓也相應(yīng)下降。此時利用并聯(lián)在保護回路中的電容器C1和C2的儲能放電來使繼電保護裝置動作，達到斷路器跳閘的目的。69§4-6企業(yè)變配電站的操作電源與自動裝置2.由整流裝置供電的直流操作電源在正常情況下，各斷路器的直流控制系統(tǒng)中的信號燈及重合閘繼電器由信號回路供電，使這些元件不消耗電容器中儲存的電能。在保護回路裝設(shè)二極管V1及V2的目的也是使電容器中儲存的電能僅用來維持保護回路的電源，而不向其他與保護（跳閘）無關(guān)的元件放電。70§4-6企業(yè)變配電站的操作電源與自動裝置2.由整流裝置供電的直流操作電源帶電容器儲能的直流裝置的優(yōu)點是投資少、建設(shè)快，運行維護方便，但可靠性不如右圖所示的帶鎘鎳電池組儲能的直流裝置。71§4-6企業(yè)變配電站的操作電源與自動裝置2.由整流裝置供電的直流操作電源

采用交流操作電源時，對控制、信號、自動裝置及事故照明等均由所用變壓器供電。而對于某些繼電保護裝置，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。72§4-6企業(yè)變配電站的操作電源與自動裝置3.交流操作電源運行實踐表明，電力線路（特別是架空線路）的短路故障大多數(shù)是暫時性的（例如因雷擊閃絡(luò)、禽畜跨接導(dǎo)線等造成）。這些故障在斷路器跳閘后，多數(shù)都能很快地自行恢復(fù)。因此，采用自動重合閘裝置（ARD），使斷路器自動重新合閘，可迅速恢復(fù)供電，提高供電的可靠性。73§4-6企業(yè)變配電站的操作電源與自動裝置二、自動裝置1.電力線路的自動重合閘裝置電氣一次自動重合閘基本原理電路圖如下圖所示。74§4-6企業(yè)變配電站的操作電源與自動裝置二、自動裝置1.電力線路的自動重合閘裝置

當一次線路發(fā)生短路故障時，繼電保護裝置動作，接通跳閘線圈YR回路，使斷路器QF自動跳閘。與此同時，重合閘繼電器KAR啟動；斷路器的輔助觸頭3、4閉合，使合閘接觸器KM得電而動作，接通合閘線圈YO，使斷路器QF重新合閘。如果短路是暫時性的，則合閘成功。如果短路是永久性的，則繼電保護裝置KA又一次動作，使斷路器QF再次跳閘。自動重合閘裝置具有防止二次動作功能，不能再次重合閘。75§4-6企業(yè)變配電站的操作電源與自動裝置二、自動裝置1.電力線路的自動重合閘裝置在企業(yè)供電系統(tǒng)中，為了保證不間斷供電，對于具有一級負荷和重要的二級負荷的變電站或重要用電設(shè)備、主要線路等，常采用備用電源自動投入裝置（APD），以保證工作電源電壓因故障而消失時，備用電源自動投入，繼續(xù)恢復(fù)供電。76§4-6企業(yè)變配電站的操作電源與自動裝置2.備用電源自動投入裝置右圖所示是有一條工作線路和一條備用線路的明備用情況，APD裝設(shè)在備用進線斷路器QF2上。正常運行時，備用電源斷開，當工作電源A一旦失去電壓后，便被APD切除，隨即將備用電源B自動投入。77§4-6企業(yè)變配電站的操作電源與自動裝置2.備用電源自動投入裝置

右圖所示為兩條獨立的工作線路分別供電的暗備用情況，APD裝設(shè)在母線分段斷路器QF3上。正常運行時，分段斷路器QF3斷開。當其中一條線路失去電壓后，APD能自動將失去電壓的線路斷路器斷開，隨即將分段斷路器自動投入，讓非故障線路供應(yīng)全部負荷。78備用電源自動投入裝置主電路圖—暗備用§4-6企業(yè)變配電站的操作電源與自動裝置2.備用電源自動投入裝置79學(xué)習(xí)目標：1.?了解變配電站斷路器的控制回路和信號回路。2.?了解變配電站中央信號裝置的工作原理?！?-7企業(yè)變配電站的控制和信號回路80§4-7企業(yè)變配電站的控制和信號回路一、斷路器的控制回路和信號回路在變配電站中，斷路器大部分采用遠距離控制，就是與控制室相隔一定距離的戶內(nèi)和戶外配電裝置中的斷路器都在控制室內(nèi)集中進行控制。為此，在控制室內(nèi)必須有發(fā)出斷路器跳、合閘操作命令的控制機構(gòu)，即控制開關(guān)。斷路器必須有執(zhí)行操作命令的操作機構(gòu)。控制機構(gòu)與操作機構(gòu)之間的電氣連接電路稱為控制回路。控制開關(guān)又稱萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)，是控制回路中的主要元件，運行人員通過控制開關(guān)，發(fā)出操作命令，對斷路器進行手動合閘或跳閘操作。控制開關(guān)是一種有轉(zhuǎn)動手柄的組合式開關(guān)。它由外殼、轉(zhuǎn)動手柄和觸點盒等幾部分組成，每個控制開關(guān)所裝觸頭的節(jié)數(shù)及形式可根據(jù)不同的控制回路進行組合。811.控制開關(guān)§4-7企業(yè)變配電站的控制和信號回路一、斷路器的控制回路和信號回路這種控制開關(guān)的手柄有六個位置：預(yù)備合閘、合閘、合閘后、預(yù)備跳閘、跳閘、跳閘后。用它進行操作的順序如下：合閘操作時，將手柄由水平位置順時針方向旋轉(zhuǎn)90°到垂直位置，指示預(yù)備合閘，再旋轉(zhuǎn)45°，發(fā)出合閘命令。操作人員將手柄放開后，在彈簧作用下，手柄反向旋轉(zhuǎn)45°回到垂直位置，此時指示合閘后位置。進行跳閘操作的順序與合閘操作相同，只是手柄旋轉(zhuǎn)方向相反。821.控制開關(guān)§4-7企業(yè)變配電站的控制和信號回路還有一種控制開關(guān)采用雙向自復(fù)式并具有保持觸頭，如LW5型萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)。手柄正常為垂直位置（0°）。順時針扳轉(zhuǎn)45°為合閘（ON）操作，手松開后即自動返回（復(fù)位），保持合閘狀態(tài)。反時針扳轉(zhuǎn)45°為跳閘（OFF）操作，手松開后也自動返回，保持跳閘狀態(tài)。這種開關(guān)經(jīng)常用開、閉圖形符號表示。831.控制開關(guān)§4-7企業(yè)變配電站的控制和信號回路842.斷路器的操作機構(gòu)§4-7企業(yè)變配電站的控制和信號回路斷路器的操作機構(gòu)是指使斷路器分、合閘操作的機構(gòu)。斷路器操作機構(gòu)的類型有電磁操作機構(gòu)（CD）、彈簧儲能操作機構(gòu)（CT）、手動操作機構(gòu)（CS）及液壓操作機構(gòu)（CY）等。目前用得最多的是電磁操作機構(gòu)，但66kV及以上的斷路器采用彈簧儲能型及液壓型操作機構(gòu)的也在逐漸增多。右圖所示為手動操作的斷路器控制回路和信號回路原理圖。853.手動操作的斷路器控制和信號回路§4-7企業(yè)變配電站的控制和信號回路手動操作的斷路器控制回路和信號回路WC—控制小母線WS—信號小母線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）KM—繼電保護觸頭QF1、QF2、QF3—斷路器QF的輔助觸頭QM—手動操作機構(gòu)輔助觸頭86合閘時，將操作手柄上推，使斷路器合閘。這時斷路器的常開輔助觸頭QF2閉合（它隨著斷路器主觸點同時動作），紅燈HR亮，指示斷路器已經(jīng)合閘通電。由于有電阻R2的限流作用，跳閘線圈YR中雖有電流通過，但電流很小，斷路器不會跳閘。紅燈HR亮還表示跳閘回路和控制回路的熔斷器均完好。跳閘時，扳下操作手柄使斷路器跳閘。這時，斷路器的常開輔助觸頭QF2斷開，切斷跳閘回路，與此同時，常閉輔助觸頭QF1閉合，綠燈HG亮，指示斷路器已經(jīng)跳閘。綠燈HG亮還表示控制回路的熔斷器是完好的。3.手動操作的斷路器控制和信號回路§4-7企業(yè)變配電站的控制和信號回路在正常操作斷路器合、跳閘時，因為操作機構(gòu)常開輔助觸頭QM與斷路器常閉輔助觸頭QF5、QF6串聯(lián)在一起，而且是同時切換的，所以此時事故信號回路總是不通的，不會錯誤地發(fā)出信號。873.手動操作的斷路器控制和信號回路§4-7企業(yè)變配電站的控制和信號回路當一次回路發(fā)生短路故障時，繼電保護裝置動作，其出口中間繼電器KM動作，常開觸頭閉合，接通跳閘線圈YR（由于斷路器還未跳閘，QF2是閉合狀態(tài)），使斷路器跳閘。隨后QF2斷開，紅燈HR滅，并切斷YR的電源；同時，QF1閉合，綠燈HG亮。這時操作機構(gòu)的操作手柄雖然仍在合閘位置，但其黃色指示牌已掉下，表示斷路器自動跳閘。在信號回路中，由于操作手柄仍在合閘位置，其輔助觸頭QM閉合，而斷路器已經(jīng)因事故跳閘，QF3閉合，因此事故信號接通，發(fā)出燈光信號和音響信號。事故信號的解除是由值班人員將操作手柄扳下后完成的。883.手動操作的斷路器控制和信號回路§4-7企業(yè)變配電站的控制和信號回路右圖所示是電磁操作的斷路器控制回路和信號回路原理圖。894.電磁操作的斷路器控制回路和信號回路§4-7企業(yè)變配電站的控制和信號回路電磁操作的斷路器控制回路和信號回路原理圖WC—控制小母線WL—燈光指示小母線WF—閃光信號小母線WS—信號小母線WAS—事故信號音響小母線WO—合閘小母線SA—控制開關(guān)KM—合閘接觸器YO—合閘線圈YR—跳閘線圈KA—繼電保護觸頭QF1～3—斷路器QF的輔助觸頭HG—綠色指示燈HR—紅色指示燈ON—合閘操作方向OFF—跳閘操作方向控制開關(guān)SA（采用LW5型萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)）及信號燈HG和HR裝在控制臺上；控制小母線WC、閃光信號小母線WF（+）與信號音響信號小母線WAS均裝設(shè)在控制柜的柜頂上。為了在控制回路中出現(xiàn)短路故障時切斷電源，在正、負支線上都裝有熔斷器。斷路器QF及其操作機構(gòu)裝設(shè)在配電裝置室內(nèi)。在操作機構(gòu)中有合閘線圈YO、跳閘線圈YR及斷路器QF的輔助觸頭QF1、QF2等。在配電裝置中還備有接通合閘線圈YO回路的合閘接觸器KM及合閘小母線WO。904.電磁操作的斷路器控制回路和信號回路§4-7企業(yè)變配電站的控制和信號回路斷路器的控制回路和信號回路的動作過程如下：（1）跳閘狀態(tài)斷路器在跳閘狀態(tài)時，控制開關(guān)SA在“跳閘后”位置，其觸頭③、④閉合，斷路器的輔助觸頭QF1閉合，綠色指示燈HG亮，一方面表示斷路器處于跳閘狀態(tài)，另一方面表示合閘回路完好。此時，因綠色指示燈回路串有限流電阻，合閘接觸器KM不會動作，斷路器不會合閘。914.電磁操作的斷路器控制回路和信號回路§4-7企業(yè)變配電站的控制和信號回路（2）手控合閘將控制開關(guān)SA手柄順時針方向扳轉(zhuǎn)45°，這時其觸頭①、②閉合，合閘接觸器KM通電（其中QF1原已閉合），其主觸頭閉合，使合閘線圈YO通電，斷路器合閘。合閘完成后，控制開關(guān)SA自動返回，其觸頭①、②斷開，切斷合閘回路，同時QF2閉合，紅色指示燈HR亮，表示斷路器已經(jīng)合閘。這時，因紅燈回路串有限流電阻，使通過跳閘線圈YR的電流很小，斷路器不會跳閘所以紅燈HR亮還表示跳閘YR回路完好。924.電磁操作的斷路器控制回路和信號回路§4-7企業(yè)變配電站的控制和信號回路934.電磁操作的斷路器控制回路和信號回路§4-7企業(yè)變配電站的控制和信號回路（3）手控跳閘將控制開關(guān)SA手柄逆時針方向扳轉(zhuǎn)45°，這時其觸頭⑦、⑧閉合，跳閘線圈YR通電（其中QF2原已閉合），使斷路器跳閘。跳閘完成后，控制開關(guān)SA自動返回，其觸頭⑦、⑧斷開，斷路器輔助觸頭QF2也斷開，切斷跳閘回路，同時觸頭③、④閉合，QF1也閉合，綠色指示燈HG亮，一方面表示斷路器已經(jīng)跳閘，另一方面表示合閘KM回路完好。（4）自動跳閘當一次回路發(fā)生短路故障時，相應(yīng)的繼電保護裝置動作，其觸頭KA閉合，接通跳閘YR回路（其中QF2原已閉合），使斷路器跳閘。隨后QF2斷開，使紅色指示燈HR熄滅，并切斷跳閘回路，同時QF1閉合，而SA仍在合閘位置，其觸頭⑤、⑥也閉合，接通閃光信號小母線WF（+），使綠色指示燈HG閃光，說明斷路器自動跳閘。944.電磁操作的斷路器控制回路和信號回路§4-7企業(yè)變配電站的控制和信號回路由于斷路器自動跳閘，SA仍在合閘位置，其觸頭⑨、⑩閉合，而斷路器已經(jīng)跳閘，其觸頭QF3也閉合，因此事故音響信號回路接通，又發(fā)出音響信號。當值班人員得知事故跳閘信號后，可將控制開關(guān)SA的手柄扳向跳閘位置，使SA的觸頭與QF的輔助觸頭恢復(fù)對應(yīng)關(guān)系，全部事故信號立即解除。由于紅綠指示燈兼起監(jiān)視跳、合閘回路是否完好的作用，需長時間運行，因此耗能較多。為了減少操作電源中儲能電容器能量的過多消耗，因此另設(shè)燈光指示小母線WL（+），專門用來接入紅綠指示燈。儲能電容器的能量只用來供電給控制小母線WC。954.電磁操作的斷路器控制回路和信號回路§4-7企業(yè)變配電站的控制和信號回路中央信號裝置是指裝設(shè)在變配電站值班室或控制室中的信號裝置。中央信號裝置包括事故信號裝置和預(yù)告信號裝置兩種。96§4-7企業(yè)變配電站的控制和信號回路二、中央信號裝置事故信號的作用是在斷路器事故跳閘時，通過聲、光報警通知值班人員。斷路器事故跳閘時有兩種信號，一是音響信號，通常采用的電笛（蜂鳴器），音響信號是公用的，用以引起值班人員的注意；二是燈光信號（綠燈閃光），燈光信號是獨立的，用以指明事故跳閘的斷路器。音響信號解除的方法有就地復(fù)歸和中央復(fù)歸兩種。971.事故信號裝置§4-7企業(yè)變配電站的控制和信號回路二、中央信號裝置就地復(fù)歸的音響信