发电厂和变电所二次系统

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1、第七章 发电厂和变电所二次系统 第 一 节 二 次 系 统 概 述 一 、 二 次 回 路 的 功 用 、 分 类 二 次 设 备 凡 对 一 次 电 气 设 备 进 行 监 视 、 测 量 、操 纵 、 控 制 及 起 保 护 作 用 的 辅 助 性 电 气 设 备 。 二 次 回 路 由 二 次 设 备 连 接 成 的 回 路 称 为 二 次 回路 或 二 次 系 统 。 按 二 次 设 备 各 种 不 同 的 用 途 可 分 为 ： 继 电 保 护 二 次 回 路 、 自 动 装 置 二 次 回 路 、 控 制系 统 二 次 回 路 、 测 量 仪 表 二 次 回 路 、 信 号 装 置

2、 二 次 回路 等 。 n自 动 重 合 闸 装 置n断 路 器 的 控 制 回 路n变 电 所 的 信 号 装 置 回 路位 置 信 号 ： 指 示 断 路 器 的 跳 合 闸 位 置 和 隔 离 开关 的 分 、 合 闸 位 置 。中 央 信 号 装 置 。 事 故 信 号 :在 断 路 器 事 故 跳 闸 时 ， 发 出 音 响 信 号 预 告 信 号 :设 备 发 生 异 常 现 象 发 出 音 响 信 号例 ： 电 气 设 备 的 控 制 、 信 号 回路 变 电 站 综 合 自 动 化 系 统 指 变 电 站 的 二 次 设 备 （ 包 括 控 制 、 信 号 、 测 量 、保 护

3、 、 自 动 装 置 、 运 动 装 置 ） ， 利 用 微 机 及 网 络 技 术 ，经 过 功 能 的 重 新 组 合 和 优 化 设 计 ， 对 变 电 站 执 行 自 动监 控 、 测 量 、 运 行 操 作 及 其 协 调 的 一 种 综 合 性 的 自 动化 系 统 。 二 、 二 次 接 线 图 中 常 用 的 图 形 符 号 （ 部 分 ） 三 、 二 次 回 路 原 理 图 、 展 开 图 及 安 装 接 线 图1、 原 理 图 在 图 上 所 有 仪 表 和 继 电 器 都 是 以 整 体 形 式 的设 备 图 形 符 号 表 示 ， 不 画 出 内 部 拉 线 ， 而 只

4、 画 出接 点 的 连 接 。 并 将 二 次 部 分 的 电 流 回 路 、 电 压 回路 、 直 流 回 路 和 一 次 回 路 图 绘 制 在 一 起 。 特 点 ： 能 使 看 图 人 对 整 个 装 置 的 构 成 有 一 个 整 体概 念 ， 可 清 楚 了 解 二 次 回 路 各 设 备 间 的 电 气 联 系和 动 作 原 理 。 原理图 2、 展 开 图 实 际 应 用 中 ， 大多 采 用 展 开 图 。 展 开 图 中 ， 电 流回 路 、 电 压 回 路 、直 流 回 路 是 分 开的 。 弥 补 了 原 理图 没 有 元 件 内 部接 线 、 没 有 元 件端 子 号

5、 码 和 回 路标 号 等 缺 陷 。 。 由 于 二 次 设 备 布 置 分 散 ， 需 要 用 控 制 电 缆 将 它们 互 相 连 接 起 来 ， 因 此 单 凭 原 理 图 和 展 开 图 来 安 装是 困 难 的 。 为 此 在 二 次 接 线 安 装 时 ， 须 绘 制 安 装 接线 图 。 包 括 ： 屏 面 布 置 图 、 屏 背 面 接 线 图 和 端 于 排 图 。安 装 接 线 图 是 制 造 厂 加 工 制 造 屏 （ 屏 盘 ） 和 现 场施 工 安 装 所 必 不 可 少 的 图 ， 也 是 运 行 试 验 、 检 修 和事 故 处 理 等 的 主 要 参 考 图

6、。3、 安 装 接 线 图 屏 面 布 置 图 ： 说 明 屏 上 各 个 元 件 及 设备 的 排 列 位 置 和 其 相 互 间 距 离 尺 寸 的图 ， 要 求 按 照 一 定 的 比 例 尺 绘 制 。屏 背 面 接 线 图 ： 在 屏 上 配 线 所 必 需 的图 ， 其 中 应 标 明 屏 上 各 设 备 在 屏 背 面的 引 出 端 子 之 间 的 连 接 情 况 ， 以 及 屏上 设 备 与 端 子 排 的 连 接 情 况 。端 子 排 图 ： 表 示 屏 上 需 要 装 设 的 端 子数 目 、 类 型 及 排 列 次 序 以 及 它 与 屏 外设 备 连 接 情 况 的 图

7、 。3、 安 装 接 线 图 屏 背 面 接 线 图 和 端 子 排 图 必 须 说 明 导 线 从 何 处 来 ， 到 何 处去 ， 以 防 接 错 导 线 。 我 国 广 泛 采 用 “ 相 对 编 号 法 ” ， 例 如甲 、 乙 两 个 端 子 需 用 导 线 连 接 起 来 ， 则 在 甲 端 子 旁 边 标 上乙 端 子 的 编 号 ， 而 在 乙 端 子 旁 边 标 上 甲 端 子 的 编 号 ； 如 果一 个 端 子 需 引 出 两 根 导 线 ， 那 么 ， 在 它 旁 边 就 标 出 所 要 连接 的 两 个 端 子 编 号 。 第 二 节 继 电 保 护 的 基 本 知

8、识n故 障 :包 括 各 种 短 路 和 断 线n不 正 常 运 行 状 态 :电 力 系 统 中 电 气 元 件 的 正 常 工 作遭 到 破 坏 ， 但 没 有 发 生 故 障 的 运 行 状 态 。 如 ： 过负 荷 、 频 率 降 低 、 过 电 压 、 电 力 系 统 振 荡 等 。n 事 故 ： 系 统 或 其 中 一 部 分 的 正 常 工 作 遭 到 破 坏 ，并 造 成 对 用 户 少 送 电 或 电 能 质 量 变 坏 到 不 能 容 许的 地 步 ， 甚 至 造 成 人 身 伤 亡 和 电 气 设 备 的 损 坏 。一 、 继 电 保 护 的 作 用 电 力 系 统 的

9、经 常 出 现 各 种 故 障 和 不 正 常 运 行 状 态 。 继 电 保 护 装 置 ： 是 指 能 反 映 电 力 系 统 中 电 器元 件 发 生 故 障 或 不 正 常 工 作 状 态 ， 并 动 作 于 断路 器 跳 闸 或 发 出 信 号 的 自 动 装 置 的 任 务 ： 为 了 保 证 系 统 的 安 全 可 靠 运 行 ， 一 旦 发生 故 障 后 必 须 迅 速 地 、 有 选 择 地 将 故 障 原 件切 除 ， 以 缩 小 故 障 范 围 。 因 此 每 个 原 件 必 须配 备 保 护 装 置 。 (1)自 动 、 迅 速 、 有 选 择 性 地 将 故 障 元

10、件 从 电力 系 统 中 切 除 ， 使 故 障 元 件 免 于 继 续 遭 到 破坏 ， 保 证 其 他 无 故 障 部 分 迅 速 恢 复 正 常 运 行 。(2)反 应 电 气 元 件 的 不 正 常 运 行 状 态 ， 并 根 据运 行 维 护 的 条 件 (例 如 有 无 经 常 值 班 人 员 )，而 动 作 于 发 出 信 号 、 减 负 荷 或 跳 闸 。继 电 保 护 装 置 的 任 务 ： 1、 选 择 性 ； 2、 快 速 性 ； 3、 灵 敏 性 ； 4、 可 靠 性 。对 继 电 保 护 的 要 求 继 电 保 护 动 作 的 选 择 性 是 指 保 护 装 置 动

11、作 时 ， 仅将 故 障 元 件 从 电 力 系 统 中 切 除 ， 使 停 电 的 范 围 尽 量 小 ，以 保 证 系 统 中 的 无 故 障 部 分 仍 能 继 续 工 作 。 1、 选 择 性 当 k1短 路 时 ， 保 护 1、 2动 跳 1QF、 2QF， 有 选 择 性 ； 当 k2短 路 时 ， 保 护 5、 6动 跳 5QF、 6QF， 有 选 择 性 ； 当 k3短 路 时 ， 保 护 7、 8动 跳 7QF、 8QF， 有 选 择 性 ； 快 速 地 切 除 故 障 可 以 提 高 电 力 系 统 并 联 运 行 的稳 定 性 ， 减 少 用 户 在 电 压 降 低 的

12、情 况 下 工 作 的 时 间 ，以 及 缩 小 故 障 元 件 的 损 坏 程 度 。2、 速 动 性 故 障 切 除 的 总 时 间 等 于 保 护 装 置 动 作 时 间 和 断 路 器动 作 时 间 之 和 。一 般 的 快 速 保 护 的 动 作 时 间 为 0.04 0.08s， 最 快 的可 达 0.01 0.02s；一 般 的 断 路 器 的 动 作 时 间 为 0.06 0.15s， 最 快 的 可达 0.02 0.06s。 继 电 保 护 的 灵 敏 性 ， 是 指 对 于 其 保 护 范 围 内发 生 故 障 或 不 正 常 运 行 状 态 的 反 应 能 力 。 满 足

13、 灵 敏性 要 求 的 保 护 装 置 应 在 区 内 故 障 时 ， 不 论 短 路 点 的位 置 和 短 路 的 类 型 如 何 ， 都 能 灵 敏 地 正 确 反 应 。3、 灵 敏 性 通 过 用 灵 敏 系 数 Klm来 衡 量 。1、 对 于 反 应 故 障 时 参 数 量 增 加 的 保 护 装 置 ：灵 敏 系 数 =2、 对 于 反 应 故 障 时 参 数 量 降 低 的 保 护 装 置 ：灵 敏 系 数 = 定 值保 护 装 置 动 作 参 数 的 整 值时 故 障 参 数 的 最 小 计 算保 护 区 末 端 金 属 性 短 路 值时 故 障 参 数 的 最 大 计 算保

14、 护 区 末 端 金 属 性 短 路 定 值保 护 装 置 动 作 参 数 的 整 其 中 故 障 参 数 的 最 小 、 最 大 计 算 值 是 根 据 实 际 可能 的 最 不 利 运 行 方 式 、 故 障 类 型 和 短 路 点 来 计 算 的 .3、 灵 敏 性 4、 可 靠 性 保 护 装 置 的 可 靠 性 是 指 在 该 保 护 装 置 规 定 的 保护 范 围 内 发 生 了 它 应 该 动 作 的 故 障 时 ， 它 不 应 该 拒绝 动 作 (拒 动 ） ， 而 在 任 何 其 他 该 保 护 不 应 该 动 作 的情 况 下 ， 则 不 应 该 错 误 动 作 （ 误

15、动 ） 。 影 响 可 靠 性 的 因 素 ： 内 在 的 ： 装 置 本 身 的 质 量 ， 包 括 元 件 好 坏 、 结 构 设计 的 合 理 性 、 制 造 工 艺 水 平 、 内 外 接 线 简 明 ， ； 外 在 的 ： 运 行 维 护 水 平 、 调 试 是 否 正 确 、 正 确 安 装 。 二 、 继 电 保 护 的 基 本 原 理 及 分 类 ：原 理 ： 电 力 系 统 发 生 短 路 故 障 时 ， 通 常 伴 有 电 流 增大 、 电 压 降 低 以 及 电 流 与 电 压 间 相 位 角 改 变 等 特 征 。利 用 这 些 基 本 参 数 在 故 障 与 正 常

16、运 行 时 的 差 别 ， 就可 以 构 成 各 种 不 同 原 理 的 继 电 保 护 装 置 。 例 如 ： 反 应 电 流 增 大 构 成 的 过 电 流 保 护 ； 反 应 电 压 降 低 构 成 的 低 电 压 保 护 ； 反 应 电 压 与 电 流 的 比 值 变 化 构 成 的 距 离 保 护 ； 同 时 反 应 被 保 护 元 件 两 端 电 气 量 的 差 动 保 护 ， 反 应 非 电 气 量 的 保 护 ， 如 瓦 斯 保 护 继 电 保 护 的 分 类 （ 1） 按 被 保 护 的 对 象 分 类 ： 输 电 线 路 保 护 、 发 电 机 保 护 、 变 压 器 保

17、护 、电 动 机 保 护 、 母 线 保 护 等 ；（ 2） 按 保 护 原 理 分 类 ： 电 流 保 护 、 电 压 保 护 、 距 离 保 护 、 差 动 保护 、 方 向 保 护 、 零 序 保 护 等 ； （ 3） 按 保 护 所 反 应 故 障 类 型 分 类 ：（ 4） 按 继 电 保 护 装 置 的 实 现 技 术 分 类 ：（ 5） 按 保 护 所 起 的 作 用 分 类 ： 主 保 护 、 后 备 保 护 等 ； 主 保 护 满 足 系 统 稳 定 和 设 备 安 全 要 求 ，能 以 最 快 速 度 有 选 择 地 切 除 被 保 护 设 备 和 线路 故 障 的 保 护

18、 。 后 备 保 护 主 保 护 或 断 路 器 拒 动 时 用来 切 除 故 障 的 保 护 三 、 继 电 保 护 装 置 的 组 成 一 般 由 测 量 部 分 、 逻 辑 部 分 和 执 行 部 分 组 成 。 （ 1） 测 量 部 分 测 量 部 分 是 测 量 从 被 保 护 对 象 输 入 的 有 关 电 气量 ， 并 与 已 给 定 的 整 定 值 进 行 比 较 ， 根 据 比 较 的 结果 ， 从 而 判 断 保 护 是 否 应 该 起 动 。 （ 2） 逻 辑 部 分 逻 辑 部 分 是 根 据 测 量 部 分 各 输 出 量 的 大 小 、 性 质 、输 出 的 逻 辑

19、 状 态 、 确 定 是 否 应 该 使 断 路 器 跳 闸 或 发出 信 号 ， 将 有 关 命 令 传 给 执 行 部 分 。 继 电 保 护 中 常用 的 逻 辑 回 路 有 “ 或 ” 、 “ 与 ” 、 “ 否 ” 、 “ 延 时起 动 ” 、 “ 延 时 返 回 ” 以 及 “ 记 忆 ” 等 回 路 。 （ 3） 执 行 部 分 执 行 部 分 是 根 据 逻 辑 部 分 输 出 的 信 号 ， 最 后 完 成保 护 装 置 所 担 负 的 任 务 。 如 故 障 时 ， 动 作 于 跳 闸 ；不 正 常 运 行 时 ， 发 出 信 号 ； 正 常 运 行 时 ， 不 动 作 等

20、 。 四 、 继 电 器 的 作 用 、 分 类1、 作 用 ： 继 电 器 是 组 成 继 电 保 护 装 置 的 基 本 元件 ， 当 其 输 入 达 到 或 低 于 一 定 值 时 它 便 动 作 ，并 通 过 执 行 元 件 发 出 信 号 或 动 作 于 跳 闸 。 2、 分 类 ：按 结 构 原 理 可 分 为 按 用 途 可 分 为 电 磁 型晶 体 管 型整 流 型 电 流 继 电 器时 间 继 电 器信 号 继 电 器中 间 继 电 器 3.常 用 继 电 器 的 作 用 、 电 流 继 电 器 它 反 应 电 流 的 增 加 而 动 作 ， 当 通 过 继 电器 的 电 流

21、 增 加 到 一 定 数 值 时 ， 继 电 器 动 作 。其 动 合 触 点 闭 合 （ 旧 称 常 开 接 点 ） 、 动 断 触点 （ 常 闭 接 点 ） 断 开 。 例 ： 电 磁 型 电 流 继 电 器1） 动 作 电 流 ： 能 使 电 流 继 电 器 动 作 的 最 小 电 流 ， 以 Iact表 示 ；2） 返 回 电 流 ： 能 使 电 流 继 电 器 返 回 的 最 大 电 流 ， 以 Ire表 示 。3） 返 回 系 数 ： 继 电 器 返 回 电 流 与 动 作 电 流 之 比 叫返 回 系 数 。 返 回 系 数 一 般 不 小 于 0.85。3.电 流 继 电 器

22、特 性 ： 当 输 入 电 流 I KIact时 ， 继 电 器 动 作 ， 动 合 触点 闭 合 ； 若 IK t2 t3或 tl = t2+ t = t3+2 t、 t2 = t3+ t式 中 的 t1、 t2、 t3分 别 为 保 护 装 置 1、 2、 3的 动 作 时间 ， t称 为 时 间 级 差 ， 一 般 取 0.5s； 图 还 给 出 了 各 保 护 装 置 动 作 时 间 特 性 图 。 由 图 可见 ， 各 保 护 装 置 的 动 作 时 间 大 小 是 从 用 户 到 电 源 逐级 增 加 的 ， 越 靠 近 电 源 侧 ， 过 电 流 保 护 的 动 作 时 间越 长

23、 ， 好 似 一 个 阶 梯 ， 故 称 选 择 时 间 的 阶 梯 时 限 特性 ， 由 于 各 保 护 装 置 动 作 时 间 都 是 分 别 固 定 的 ， 而与 短 路 电 流 的 大 小 无 关 ， 所 以 这 样 的 电 流 保 护 装 置称 为 定 时 限 过 电 流 保 护 。 2、 电 流 保 护 的 接 线 形 式1)两 相 不 完 全 星 形 接 线用 于 35kV及以 下 电 压 等 级小 电 流 接 地 系统 。 可 以 获得 A、 C相 电流 。 2、 电 流 保 护 的 接 线 形 式2) 三 相 完 全 星 形 接 线用 于 110kV及以 上 电 压 等 级大

24、 电 流 接 地 系统 ， 可 以 获 得三 相 相 电 流 。 3、 过 电 流 保 护 的 动 作 电 流 整 定1) 为 保 证 在 正 常 运 行 情 况 下 过 电 流 保 护 不 动 作 ， 保护 装 置 的 起 动 电 流 IQD必 须 大 于 该 线 路 上 可 能 出 现的 最 大 负 荷 电 流 Imax。2)外 部 短 路 时 如 电 流 继 电 器 已 起 动 ， 则 在 外 部 切 除 后电 流 降 到 最 大 负 荷 电 流 时 应 能 可 靠 返 回 。 其 返 回电 流 应 大 于 外 部 短 路 故 障 切 除 后 流 过 保 护 的 最 大自 起 动 电 流

25、 . 图 中 线 路 L2上 K点 短 路 ， 保 护 1、 2都 将 起 动 ，由 于 保 护 2的 时 限 短 ， 所 以 保 护 2先 动 作 ， 使 断 路 器2QF跳 闸 。 这 时 短 路 电 流 消 失 ， 但 在 变 电 所 B母 线 上仍 接 有 负 荷 ， 并 且 由 于 故 障 切 除 后 电 压 恢 复 ， 负 荷中 的 电 动 机 自 起 动 ， 可 能 出 现 最 大 负 荷 电 流 ， 为 使保 护 1的 电 流 继 电 器 返 回 ， 它 的 返 回 电 流 应 大 于 故障 切 除 后 的 最 大 负 荷 电 流 。 确 定 最 大 负 荷 电 流 时 ，必

26、须 考 虑 到 实 际 可 能 的 最 严 重 情 况 ， 例 如 平 行 线 供电 、 双 回 线 备 自 投 等 情 况 。 3)过 电 流 保 护 灵 敏 系 数 校 验 在 整 定 保 护 1的 动 作 电 流 时 ， 还 要 考 虑 与 保 护2灵 敏 度 的 配 合 问 题 。 如 图 所 示 ， 当 D2点 短 路 时 ，流 过 保 护 2的 短 路 电 流 可 能 接 近 于 它 的 动 作 电 流 ，而 流 过 保 护 1的 电 流 为 短 路 电 流 与 变 电 站 的 负荷 电 流 之 和 ， 比 保 护 2中 流 过 的 电 流 还 大 ， 可 能越 级 动 作 ， 故

27、 必 须 考 虑 增 加 一 个 配 合 系 数 。 可 能会 使 保 护 1的 保 护 范 围 缩 小 。 3、 定 时 过 电 流 保 护 特 点 由 于 过 流 保 护 的 动 作 电 流 是 按 最 大 负 荷电 流 整 定 的 ， 它 的 保 护 范 围 总 是 伸 长 到 相 邻的 下 一 段 线 路 。 为 了 获 得 选 择 性 ， 保 护 的 动作 时 间 必 须 按 阶 梯 原 则 来 整 定 。 这 样 ， 如 果线 路 段 较 多 ， 则 越 靠 近 电 源 的 保 护 ， 动 作 时间 越 长 ， 这 是 过 流 保 护 在 原 理 上 存 在 的 缺 点 ，为 了

28、克 服 这 个 缺 点 ， 可 采 用 电 流 速 断 保 护 。 二 、 无 时 限 电 流 速 断 保 护 （ 又 称 电 流 I段 保 护 ）整 定 原 则 ： 将 动 作 电 流 按 躲 过 被 保 护 线 路 外 部 短 路 时 最 大可 能 的 短 路 电 流 来 整 定 ， 使 保 护 范 围 预 先 限 制 在 线 路的 一 定 区 域 上 ， 也 就 是 保 护 范 围 不 超 过 被 保 护 线 路 之外 ， 因 而 在 时 间 上 就 不 需 要 与 下 一 段 线 路 相 配 合 ， 这样 就 可 以 作 成 瞬 动 保 护 。 这 种 按 躲 过 被 保 护 线 路

29、外 部短 路 的 最 大 短 路 电 流 来 整 定 ， 以 保 证 保 护 有 选 择 的 动作 ， 就 叫 做 电 流 速 断 保 护 。 无 时 限 电 流 速 断 保 护 特 点（ 1） 保 护 区 受 运 行 方 式 、 故 障 类 型 影 响 ， 短 路 电 流 大 小 由 以 下 因 素 决 定 ： a.系 统 运 行 方 式 （ 简 称 运 方 ） ： 系 统 电 源 等 效 阻 抗与 电 源 投 入 数 量 、 电 网 结 构 变 化 有 关 ， 最 大 时 短 路 电流 最 小 ， 称 为 最 小 运 行 方 式 ； 最 小 时 短 路 电 流 最 大 ，称 为 最 大 运

30、 行 方 式 。 b.故 障 点 远 近 ： 故 障 点 越 近 越 小 ， 短 路 电 流 越 大 。 c.短 路 类 型 ： 三 相 短 路 电 流 大 于 两 相 短 路 电 路 无 时 限 电 流 速 断 保 护 特 点（ 2） 电 流 速 断 保 护 不 能 保 护 本 线 全 长 ， 在 线 路 末端 发 生 短 路 时 ， 短 路 电 流 小 于 整 定 值 ， 保 护 不 动 作 ，所 以 线 路 上 只 配 有 电 流 段 不 能 切 除 所 有 故 障 。 曲 线 1表 示 当 短 路 点 沿 线 路 移 动 时 ， 在 系 统 最 大运 行 下 三 相 短 路 电 流 的

31、 变 化 曲 线 ； 将 电 流 速 断 动 作电 流 的 整 定 值 IDZ画 在 图 中 如 直 线 3所 示 ， 可 以 看 出， 曲 线 1与 直 线 3交 与 一 点 M， 在 交 点 至 保 护 安 装 处 的一 段 线 路 上 断 路 时 ， ID IDZ， 保 护 能 够 动 作 ； 在 交点 以 后 的 线 路 上 断 路 时 ， 短 路 电 流 小 于 动 作 电 流 ，保 护 不 动 作 ， 因 而 ， 瞬 时 电 流 速 断 保 护 只 能 保 护 线路 的 一 部 分 ， 而 不 能 保 护 线 路 全 长 。 当 运 行 方 式 改 变 时 ， 如 最 小 运 行

32、方 式 （ 或 两 相断 路 ） 时 ， 在 线 路 同 一 点 上 发 生 ， 短 路 流 必 然 比 三相 短 路 电 流 小 ， 见 上 图 可 知 ， 保 护 范 围 进 一 步 缩 小， 电 流 速 断 保 护 范 围 一 般 不 用 保 护 线 路 的 长 度 来 表示 ， 而 是 用 保 护 线 路 长 度 与 被 保 护 线 路 全 长 的 百 分比 来 表 示 。 即 ： 最 大 运 行 方 式 下 为 50%60% 最 小运 行 方 式 下 15%20%即 可 。 三 、 限 时 电 流 速 断 （ 又 称 电 流 II段 保 护 ） 、 由 于 无 时 限 电 流 速 断

33、 不 能 保 护 线 路 的 全 长 ， 其保 护 范 围 以 外 的 故 障 必 须 由 另 外 保 护 来 切 除 。 为 此 ，考 虑 增 设 第 二 套 电 流 速 断 保 护 ， 它 的 动 作 范 围 应 包 括线 路 全 长 ， 而 且 必 须 伸 长 到 下 一 段 线 路 。 （ 2） 为 获 得 动 作 的 选 择 性 ， 第 二 套 速 断 必 须 带 有一 定 的 时 限 ， 以 便 和 下 一 段 线 路 保 护 相 配 合 。 时 间 的大 小 与 保 护 范 围 延 伸 的 程 度 有 关 。 为 使 这 一 时 间 尽 量缩 短 ， 通 常 是 使 它 的 保

34、护 范 围 不 超 越 下 一 段 无 时 限 电流 速 断 的 保 护 范 围 ， 这 样 ， 它 的 整 定 时 间 只 要 取 得 比无 时 限 速 断 大 一 个 时 间 级 差 t（ 一 般 取 0.5秒 ） ， 所以 叫 做 限 时 电 流 速 断 。 （ 3） 限 时 电 流 速 断 的 保 护 范 围 ， 包 括 本 线 路 的 全 部 和下 段 线 路 的 一 部 分 。 要 求 在 最 小 运 行 方 式 下 本 线 路 末端 发 生 两 相 短 路 时 ， 必 须 具 有 一 定 的 灵 敏 度 ， 必 要 时可 适 当 降 低 动 作 电 流 ， 时 间 大 1.5 t

35、个 差 。 限 时 电 流 速 断 特 点 限 时 电 流 速 断 保 护 的 保 护 范 围 大 于 本 线 路 全 长 依 靠 动 作 电 流 值 和 动 作 时 间 共 同 保 证 其 选 择 性 与 第 段 共 同 构 成 被 保 护 线 路 的 主 保 护 。 四 、 三 段 式 电 流 保 护 原 理 1） 电 流 速 断 、 限 时 电 流 速 断 和 过 电 流 保 护 都 是反 应 于 电 流 升 高 而 动 作 的 保 护 装 置 。 它 们 之 间 的 区 别主 要 在 于 按 照 不 同 的 原 则 来 选 择 起 动 电 流 。l速 断 是 按 照 躲 开 某 一 点

36、 的 最 大 短 路 电 流 来 整 定 ；l限 时 速 断 是 按 照 躲 开 前 方 各 相 邻 元 件 电 流 速 断 保 护的 动 作 电 流 而 整 定l过 电 流 保 护 则 是 按 照 躲 开 最 大 负 荷 电 流 来 整 定 。 2) 由 于 电 流 速 断 不 能 保 护 线 路 全 长 ， 限 时 电 流 速断 又 不 能 作 为 相 邻 元 件 的 后 备 保 护 ， 因 此 ， 为 保 证 迅速 而 有 选 择 性 地 切 除 故 障 ， 常 常 将 电 流 速 断 、 限 时 电流 速 断 和 过 电 流 保 护 组 合 在 一 起 ， 构 成 三 段 式 电 流

37、保护 。 具 体 应 用 时 ， 可 以 只 采 用 速 断 加 过 电 流 保 护 ， 或限 时 速 断 加 过 电 流 保 护 ， 也 可 以 三 者 同 时 采 用 。三 段 式 电 流 保 护 原 理 3) 三 段 保 护 构 成 “ 或 ” 逻 辑 出 口 跳 闸 。 电 流 段 、电 流 段 为 线 路 的 主 保 护 ， 本 线 路 故 障 时 切 除 时 间 为数 十 毫 秒 （ 电 流 段 固 有 动 作 时 间 ） 至 0.5秒 。 电 流 段 保 护 为 后 备 保 护 ， 为 本 线 路 提 供 近 后 备 作 用 ， 同时 也 为 相 邻 线 路 提 供 后 备 作

38、用 。 五 、 对 三 段 式 电 流 保 护 的 评 价 、 选 择 性 无 时 限 速 断 保 护 是 依 靠 选 择 动 作 电 流 的 方 法 来获 得 选 择 性 的 ,而 限 时 速 断 保 护 则 同 时 依 靠 选 择 动作 电 流 和 动 作 时 间 来 获 得 选 择 性 。 所 以 ， 在 原 理 上它 们 用 于 多 电 源 和 较 复 杂 的 网 络 上 都 能 保 证 动 作 的选 择 性 。 这 是 速 断 保 护 的 优 点 。 过 电 流 保 护 完 全 依 靠 选 择 动 作 时 间 来 获 得 选 择性 ， 所 以 它 用 在 单 电 源 辐 射 形 线

39、路 上 ， 能 保 证 动 作的 选 择 性 。 但 在 两 端 电 源 的 线 路 上 ， 在 有 些 情 况 下则 不 能 保 证 动 作 的 选 择 性 ， 必 须 考 虑 采 用 方 向 元 件 。 、 快 速 性 无 时 限 速 断 保 护 没 有 限 时 元 件 ， 只 有 包 括 本 身 继 电器 固 有 的 动 作 时 间 0.06-0.1秒 ,所 以 动 作 是 迅 速 的 。限 时 速 断 保 护 的 动 作 时 间 一 般 为 0.5-0.6秒 有 时 为 1秒 。 它 的 动 作 范 围 通 常 是 被 保 护 线 路 靠 近 末 端 的 一部 分 。 当 这 部 分

40、短 路 时 ， 保 护 安 装 处 母 线 上 的 残 余 电压 还 有 相 当 的 数 值 ， 对 无 故 障 部 分 设 备 的 运 行 影 响 较小 ， 所 以 一 般 以 0.5秒 切 除 还 是 允 许 的 。 这 是 速 断 保 护的 主 要 优 点 。 过 电 流 保 护 的 动 作 时 间 一 般 比 较 长 ， 特 别 是 靠 近电 源 的 保 护 ,有 时 可 长 达 几 秒 ,这 是 它 的 主 要 缺 点 。 、 灵 敏 度 速 断 保 护 的 灵 敏 度 保 护 范 围 受 系 统 运 行 方 式改 变 的 影 响 较 大 ， 当 系 统 运 行 方 式 变 化 很

41、大 时 ， 它 的保 护 范 围 往 往 不 能 满 足 要 求 。 对 无 时 限 电 流 速 断 保 护 ，当 被 保 护 线 路 的 阻 抗 与 保 护 安 装 处 至 电 源 之 间 的 系 统综 合 阻 抗 相 比 很 小 时 ， 例 如 短 线 路 ， 它 的 保 护 范 围 有时 能 降 到 零 。 对 限 时 电 流 速 断 保 护 ， 当 相 邻 线 路 阻 抗很 小 时 ， 它 的 灵 敏 度 往 往 也 达 不 到 要 求 。 过 电 流 保 护 的 灵 敏 度 一 般 都 能 够 满 足 要 求 ， 但 用在 长 距 离 重 负 荷 的 线 路 上 ， 则 往 往 不

42、能 满 足 要 求 。 当相 邻 线 路 的 阻 抗 很 大 时 （ 如 长 线 路 、 带 电 抗 器 或 变 压器 的 线 路 等 ） ,过 电 流 保 护 作 为 下 一 元 件 的 后 备 保 护 ，灵 敏 度 也 往 往 不 够 。 、 可 靠 性 速 断 和 过 电 流 保 护 ， 都 是 采 用 最 简 单 的 继 电 器 ，且 数 量 不 多 ， 接 线 图 、 整 定 计 算 和 调 整 试 验 也 较简 单 ， 不 易 出 错 误 。 因 此 ， 是 继 电 保 护 中 最 简 单可 靠 的 保 护 。 根 据 以 上 的 分 析 ， 电 流 电 压 保 护 在 35千 伏

43、 及其 以 下 的 电 网 中 可 以 广 泛 采 用 。 1、 定 时 限 过 流 保 护 整 定 原 则 ： 按 照 避 开 被 保 护 线 路 的 最 大 工 作 电 流 来整 定 。 过 流 保 护 在 动 作 时 间 整 定 上 采 用 阶 梯 原 则 。2、 电 流 速 断 保 护 整 定 原 则 ： 按 躲 过 被 保 护 设 备 （ 线 路 ） 末 端 的 最 大短 路 电 流 来 整 定 。 因 此 ， 被 保 护 设 备 末 端 有 一 段 保护 不 到 的 死 区 ， 这 就 必 须 依 靠 过 电 流 保 护 作 为 后 备 。3、 限 时 电 流 速 断 保 护 用

44、来 弥 补 电 流 速 断 保 护 的 保 护 范 围 小 和 过 流 保 护 的时 限 长 的 不 足 。 整 定 原 则 ： 其 动 作 电 流 大 于 下 一 段 线 路 瞬 时 速 断 保护 可 动 作 电 流 ， 动 作 是 限 比 下 一 线 路 瞬 时 速 断 保 护大 一 个 时 间 阶 差 。 1.故 障 类 型 及 不 正 常 运 行 状 态 a.变 压 器 的 内 部 故 障 可 分 为 油 箱 内 和 油 箱 外 故 障两 种 ： 油 箱 内 故 障 包 括 绕 组 的 相 间 短 路 、 接 地 短 路 、匝 间 短 路 以 及 铁 心 的 烧 损 ， 油 箱 外 的

45、 故 障 主 要 是 套 管和 引 出 线 上 发 生 相 间 短 路 和 接 地 短 路 。 b.变 压 器 的 不 正 常 运 行 状 态 主 要 有 ： 由 于 变 压 器外 部 相 间 短 路 引 起 的 过 电 流 和 外 部 接 地 短 路 引 起 的 过电 流 和 中 性 点 过 电 压 ； 由 于 负 荷 超 过 额 定 容 量 引 起 的过 负 荷 。第 四 节 变 压 器 的 继 电 保 护 2.相 应 保 护 类 型 a.瓦 斯 保 护 ： 针 对 变 压 器 油 箱 内 的 各 种 故 障 以及 油 面 的 降 低 而 装 设 ， 反 应 于 油 箱 内 部 所 产 生

46、 的 气体 或 油 流 而 动 作 。 b. 差 动 保 护 ： c.电 流 和 电 压 保 护 ： 根 据 变 压 器 容 量 和 系 统 短 路 电 流 水 平 的 不 同 ， 实 现 保 护 的 方 式有 ： 过 电 流 保 护 、 低 电 压 起 动 的 过 电 流 保 护 d.过 负 荷 保 护 e.过 励 磁 保 护 电 流 保 护 只 反 映 同 一 端 电 气 量 的 变 化 ， 要 保 证 保护 装 置 的 选 择 性 只 能 迅 速 切 除 一 部 分 长 度 内 的 故 障 ，而 其 余 部 分 故 障 靠 增 加 时 限 来 切 除 ， 这 对 大 系 统 是 不允 许

47、 的 。 同 时 如 下 图 ， 保 护 测 量 到 的 k1点 和 k2点 电流 几 乎 是 相 同 的 ， k1点 和 k2点 的 故 障 无 法 区 分 。 可 见单 侧 测 量 保 护 无 法 实 现 全 线 速 动 。3、 差 动 保 护 简 介 为 了 实 现 全 线 速 动 保 护 ， 保护 判 据 由 线 路 两 侧 的 电 气 量或 保 护 动 作 行 为 构 成 ， 进 行双 侧 测 量 。 正 常 运 行 或 外 部故 障 时 两 侧 电 流 大 小 相 等 ，相 位 相 同 （ 以 右 图 参 考 方 向 时电 流 和 为 0） 。 当 线 路 内 部 故障 时 ， 线

48、 路 两 次 电 流 大 小 和方 向 都 不 同 。 因 此 这 种 保 护可 区 分 内 外 部 故 障 。 理 论 上可 保 护 线 路 全 长 。3、 差 动 保 护 简 介 为 了 实 现 上 述 保 护 原 理 ， 可 在 被 保 护 设 备 的两 端 安 装 特 性 变 比 相 同 的 两 个 电 流 互 感 器 ， 按 环流 法 连 接 ， 并 在 差 回 路 里 安 装 电 流 互 感 器 ， 就 构成 了 纵 联 差 动 保 护 。 纵 联 差 动 保 护 只 反 映 被 保 护 原 件 两 侧 电 流 互 感器 之 间 的 故 障 ， 本 身 有 选 择 性 ， 它 不 需 要 与 其 它元 件 保 护 配 合 ， 因 此 广 泛 应 用 于 线 路 、 发 电 机 、变 压 器 、 母 线 等 的 主 保 护 。3、 差 动 保 护 简 介 保 护 原 理 变 压 器 两 侧 的 电 流 互感 器 按 循 环 电 流 接 线 方 式接 入 差 动 继 电 器 。 正 常 运 行 或 外 部 短 路时 ， 流 入 继 电 器 的 电 流 为很 小 的 不 平 衡 电 流 ； 内 部 故 障 时 ， 流 入 继电 器 的 电 流 为 两 侧 的 短 路电 流 之 和 。 4、 变 压 器 的 差 动 保护