《繼電保護及二次回路》

第一章

繼電保護工作基本知識第一節(jié)

電流互感器電流互感器（CT）是電力系統(tǒng)中很重要的電力元件，作用是將一次高壓側(cè)的大電流通過交變磁通轉(zhuǎn)變?yōu)槎坞娏鞴┙o保護、測量、錄波、計度等使用，本局所用電流互感器二次額定電流均為 5A，也就是銘牌上標注為 100/5，200/5等，表示一次側(cè)如果有 100A或者200A電流，轉(zhuǎn)換到二次側(cè)電流就是 5A。電流互感器在二次側(cè)必須有一點接地， 目的是防止兩側(cè)繞組的絕緣擊穿后一次高電壓引入二次回路造成設(shè)備與人身傷害。同時，電流互感器也只能有一點接地，如果有兩點接地，電網(wǎng)之間可能存在的潛電流會引起保護等設(shè)備的不正確動作。如圖1.1，由于潛電流IX的存在，所以流入保護裝置的電流IY≠I，當取消多點接地后IX＝0，則IY＝I。IY在一般的電流回路中都是選擇在該電流回路所在的端子箱接地。但是，如果保差動回路的各個比較電流都在各自護的端子箱接地，有可能由于地網(wǎng)的分裝I流從而影響保護的工作。所以對于差置IX動保護，規(guī)定所有電流回路都在差動CT繞組保護屏一點接地。圖1.1電流互感器實驗1、極性實驗功率方向保護及距離保護，高頻方向保護等裝置對電流方向有嚴格要求， 所以CT必2、變比實驗須做極性試驗，以保證二次回路能以 CT的減極性方式接線，從而一次電流與二次電流的方向能夠一致，規(guī)定電流的方向以母線流向線路為正方向，在CT本體上標注有L1、L2，接線盒樁頭標注有K1、K2，試驗時通過反復開斷的直流電流從L1到L2，用直流毫安表檢查二次電流是否從K1流向K2。線路CT本體的端一般安裝在母線側(cè)，母聯(lián)和分段間隔的CT本體的L1端一般都安裝在I母L1或者分段的I段側(cè)。接線時要檢查L1安裝的方向，如果不是按照上面一般情況下安裝，二次回路就要按交換頭尾的方式接線。CT需要將一次側(cè)電流按線性比例轉(zhuǎn)變到二次側(cè)，所以必須做變比試驗，試驗時的標準CT是一穿心CT，其變比為（600/N）/5，N為升流器穿心次數(shù)，如果穿一次，為600/5。對于二次是多繞組的CT，有時測得的二次電流誤差較大，是因為其他二次回路開路，是CT磁通飽和，大部分一次電流轉(zhuǎn)化為勵磁涌流，此時應當把其他未測的二次繞組短接即可。同理在安裝時候，未使用的繞組也應該全部短接，但是要注意，有些繞組屬于同一繞組上有幾個變比不同的抽頭，只要使用了一個抽頭，其他抽頭就不應該短接，如果該繞組未使用，只短接最大線圈抽頭就可以。變比試驗測試點為標準CT二次電流分別為0.5A，1A，3A，5A，10A，15A時CT的二次電流。3、繞組的伏安特性理想狀態(tài)下的CT就是內(nèi)阻無窮大的電流源，不因為外界負荷大小改變電流大小，實際中的CT只能在一定的負載范圍內(nèi)保持固定的電流值，伏安特性就是測量CT在不同的電流值時允許承受的最大負載，即10%誤差曲線的繪制。伏安特性試驗時特別注意電壓應由零逐漸上升，不可中途降低電壓再升高，以免因磁滯回線關(guān)系使伏安特性曲線不平滑，對于二次側(cè)是多繞組的CT，在做伏安特性試驗時也應將其他二次繞組短接。I110%誤差曲線通常以曲線形式由廠家提供，如圖1.2，橫坐標表示二次負荷，縱坐I1e標為CT一次電流對其額定一次電流的m0倍數(shù)。根據(jù)所測得U，I2值得到RX1，Rx1＝U/I2，找出與二次回路負載Rx最接近的值，在圖上找到該負荷對應的m0，該條線路有可RxZ能承受的最大負載的標準倍數(shù)m，比較m和fhm0的大小，如果m＞m0，則該CT不滿足回0路需求，如果m≤m，該CT可以使用。伏安特性測試點為I2在0.5A，1A，3A，5A，圖1.210A，15A時的二次繞組電壓值。第二節(jié)電壓互感器電壓互感器（PT）的作用是將高電壓成比例的變換為較低（一般為57V或者100V）的低電壓，母線PT的電壓采用星形接法，一般采用57V繞組，母線PT零序電壓一般采用100V繞組三相串接成開口三角形。線路PT一般裝設(shè)在線路A相，采用100V繞組。若有些線路PT只有57V繞組也可以，只是需要在DISA系統(tǒng)中將手動同期合閘參數(shù)中的100V改為57V。PT變比測試由高壓專業(yè)試驗。PT的一、二次也必須有一個接地點，以保護二次回路不受高電壓的侵害，二次接地點選在主控室母線電壓電纜引入點，由YMN小母線專門引一條半徑至少2.5mm永久接地線至接地銅排。 PT二次只能有這一個接地點（嚴禁在 PT端子箱接地），如果有多個接地點，由于地網(wǎng)中電壓壓差的存在將使PT二次電壓發(fā)生變化，這在《電力系統(tǒng)繼電保護實用技術(shù)問答》（以下簡稱《技術(shù)問答》）上有詳細分析。電流互感器二次繞組不允許開路。電壓互感器二次繞組不允許短路。CT與PT工作時產(chǎn)生的磁通機理是不同的。CT磁通是由與之串聯(lián)的高壓回路電流通過其一次繞組產(chǎn)生的。此時二次回路開路時，其一次電流均成為勵磁電流，使鐵芯的磁通密度急劇上升，從爾在二次繞組感應出高達數(shù)千伏的感應電勢。PT磁通是由與PT并聯(lián)的交流電壓產(chǎn)生的電流建立的，PT二次回路開路，只有一次電壓極小的電流產(chǎn)生的磁通產(chǎn)生的二次電壓，若一次電壓全部轉(zhuǎn)化為極大的電流而產(chǎn)生極大磁通，燒毀。

PT二次回路短路則相當于PT二次回路會因電流極大而第三節(jié) 瓦斯繼電器瓦斯繼電器是變壓器重要的主保護，安裝在變壓器油枕下的油管中。輕瓦斯主要反映在運行或者輕微故障時由油分解的氣體上升入瓦斯繼電器，氣壓使油面下降，繼電器的開口杯隨油面落下，輕瓦斯干簧觸點接通發(fā)出信號，當輕瓦斯內(nèi)氣體過多時，可以由瓦斯繼電器的氣嘴將氣體放出。重瓦斯主要反映在變壓器嚴重內(nèi)部故障（特別是匝間短路等其他變壓器保護不能快速動作的故障）產(chǎn)生的強烈氣體推動油流沖擊擋板，擋板上的磁鐵吸引重瓦斯干簧觸點，使觸點接通而跳閘。我局用瓦斯繼電器分有載瓦斯繼電器，油管半徑一般為50mm或者80mm,本體瓦斯繼電器，油管半徑一般80mm。瓦斯試驗1、輕瓦斯試驗將瓦斯繼電器放在實驗臺上固定，（繼電器上標注箭頭指向油枕），打開實驗臺上部閥門，從實驗臺下面氣孔打氣至繼電器內(nèi)部完全充滿油后關(guān)閉閥門，

放3 3平實驗臺，打開閥門，觀察油面降低到何處刻度線時輕瓦斯觸點導通，我局輕瓦斯定值一般為250mm—350mm，若輕瓦斯不滿足要求，可以調(diào)節(jié)開口杯背后的重錘改變開口杯的平衡來滿足需求。2、重瓦斯試驗（流速實驗）從實驗臺氣孔打入氣體至繼電器內(nèi)部完全充滿油后關(guān)上閥門，放平實驗臺，打開實驗臺表計電源，選擇表計上的瓦斯孔徑檔位，測量方式選在“流速”，再繼續(xù)打入氣體，觀察表計顯示的流速值為整定值止，快速打開閥門，此時油流應能推動檔板將重瓦斯觸點導通。重瓦斯定值一般為1.0—1.2m/s，若重瓦斯不滿足要求，可以通過調(diào)節(jié)指針彈簧改變檔板的強度來滿足需求。3、密閉試驗同上面的方法將起內(nèi)部充滿油后關(guān)上閥門， 放平實驗臺，將表計測量方式選在“壓力”，打入氣體，觀察表計顯示的壓力值數(shù)值為 0.25MPa，保持該壓力分鐘，檢查繼電器表面的樁頭跟部是否有油滲漏。第四節(jié)二次回路的標號為了便于二次回路的施工與日常維護，根據(jù)“四統(tǒng)一”的原則，必須對電纜和電纜所用芯進行編號， 編號應該做到使用者能根據(jù)編號了解回路用途，能正確接線。二次編號應根據(jù)等電位的原則進行，就是電氣回路中遇于一點的導線都用同一個數(shù)碼表示，當回路經(jīng)過接點或者開關(guān)等隔離后，因為隔離點兩端已不是等電位，所以應給予不同的編號，下面將具體的解釋些常用編號一、 電纜的編號本間隔電纜的編號該電纜所在一次間隔的種類該電纜所在一次間隔的調(diào)度編號尾數(shù)本間隔電纜的編號：通常從101開始編號，以先間隔各個電氣設(shè)備至端子箱電纜，再端子箱至主控室電纜，先電流回路，后控制回路，再信號回路，最后其他回路（如電氣聯(lián)鎖回路，電源回路）的順序，逐條編號，同一間隔電纜編號不允許重復。該電纜所在一次間隔的種類：采用英文大寫字母表示， 220KV出線間隔E，母聯(lián)EM，旁路EP，110KV出線間隔Y，母聯(lián)YM，旁路YP，分段YF，35KV出線間隔U，分段UF，10KV出線間隔S，分段SF，電容器C，主變及主變各側(cè)開關(guān)B，220KVPT：EYH，110KVPT：YYH，35KVPT：UYH，10KVPT：SYH。該電纜所在一次間隔的調(diào)度編號尾數(shù)：如白沙變電站的豆沙線調(diào)度編號 261，這里就編1，1#主變編1，1母PT編1，依此類推，如果該變電站只有一路旁路，或者一個母聯(lián)或者分段開關(guān)，不需要編號。各個安控裝置如備自投，故障解列，低周減載等的電纜不單獨編號，統(tǒng)一將電纜歸于裝置所控制的間隔依照上面的原則編號。電源電纜編號電纜號數(shù)：電源電纜聯(lián)系全站同一一次電壓等級的所有間隔，所以應該單電纜號數(shù)獨統(tǒng)一編號，一般從 01開始依順序編號電源種類：交流電源編 JL，直流電源編電ZL源種。類由上面可知，所有相同間隔的相同功能電纜除了首位數(shù)有區(qū)別，其他數(shù)字應該是一樣的。二、 號頭的編號電流回路電流流入裝置的順序：流入第一個裝置為 1，流出后進入下一個裝置為 2，電流流入裝置的依順次序類推。編號：一般的CT有四組繞組，保護用的編號41，遙測、錄波用42，計度用44，留一組備用。編號相別：A、B、C、N，N為接地端。相別比較特殊的電流回路：220KV母差：A320、B320、C320、N320；110KV母差：A310、B310、C310、N310；主變中性點零序電流：L401，N401；主變中性點間歇零序電流：L402，N402。電壓回路電壓等級：本變電站一次電壓等級，由羅馬數(shù)值表示，高壓側(cè)Ⅰ，中壓側(cè)Ⅱ，低壓側(cè)Ⅲ，零序電壓不標。電壓等級PT所在位置：PT在I母或者母線I段上PT，保所在護位遙置測等標630，計度用標630’，PT在II母或者母線II段上，則分別標640與640’。相別相別：A、B、C為三相電壓，L為零序電壓。線路電壓編號A609。電壓回路接地端都統(tǒng)一編號N600，但是開口三角形接地端編N600’或者N600△以示區(qū)別。100V抽頭用來與線路傳統(tǒng)的同期回路需要引入母線開口三角形電壓回路的電壓做同期比較，該抽頭編號Sa630或者a630?？刂苹芈穼τ诘?20KV關(guān)，在上前還要加相名加以白沙自動化站閘：或者

主變高壓側(cè)主變中壓側(cè)主變低壓側(cè)分相操作普通開關(guān)線路開開關(guān)開關(guān)開關(guān)面的編號控制正電源1101201301A、B、C控制負電源2102202302區(qū)分。合閘3或7103或107203或207303或307跳閘33或3733R3233或237333或337等非綜合133或137手動跳綜合自動化手動遙控正電源 L1，合閘L3，跳閘L33。母差跳閘R33。對于雙跳圈的220KV以上開關(guān)，母差跳閘編 R033與R133，跳閘回路編37與37’以示區(qū)別，這些方法也同樣適用與其他雙跳圈回路。主變非電量保護：正電源01，本體重瓦斯03，有載重瓦斯05，壓力釋放07等（輕瓦斯屬于信號回路）。信號回路：701—999范圍的奇數(shù)編號，一般信號正電源701，信號負電源702，801—899之間為遙測信號，901—999之間為光字牌信號。但在本局綜合自動化站也有用801表示正電源，803—899為遙測信號的。電壓切換回路：731、733、735、737，白沙站也有用61、63代替731和733。電壓并列回路：890、892、894、896。母差刀閘信號：01、71、73。電源回路：直流儲能電源 +HM，－HM，交流電源~A，~B、~C、~N。以上編號是工作中常用的編號，在下一章介紹二次回路時會做進一步的標注。第二章基本二次回路第一節(jié)電流與電壓回路一電流回路端子箱端子排1A21A1A411A412組頭端與尾端編號1A1，1A2第，第，如果是第二個繞組則用B412，其他同理。1B2B411一2A12A21B1二二、電壓回路1C1個C412個1C2C411裝裝母線電壓回路的星形接線采用單相二次額定電壓57V的繞組，星形接線也叫N411置N412置做中性點接地電壓接線。以變變電站高壓側(cè)母線電壓接線為例，如圖2.21YMa1YMb1YMcYMN1ZKYHaA601A602GA630IJD了快速動作自動開關(guān)ZK替代保險。1JBYH2ZK圖2.1B601B602B630I斷開電壓回路，防止PT停用時由二次側(cè)向一次側(cè)反饋電壓造成人身和設(shè)備事故，YHcC6013ZKC602C630IN600不經(jīng)過ZK和G切換，是為了N600有永久接地點，防止PT運行時因為ZK或者G接觸不良，PT二次側(cè)失去接地點。N600C（3）1JB是擊穿保險，擊穿保險實際上是一個放電間隙，正常時不放電，當加在其上的電壓超過一定圖數(shù)2.2值后，放電間隙被擊穿而接地，起到保護接地的作用，這樣萬一中性點接地不良，高電壓侵入二次回路也有保護接地點。（4）傳統(tǒng)回路中，為了防止在三相斷線時斷線閉鎖裝置因為無電源拒絕動作，必須在其中一相上并聯(lián)一個電容器C，在三相斷線時候電容器放電，供給斷線裝置一個不對稱的電源。（5）因母線PT是接在同一母線上所有元件公用的，為了減少電纜聯(lián)系，設(shè)計了電壓小母線1YMa,1YMb,1YMc,YMN（前面數(shù)值“1”代表I母PT。）PT的中性點接地JD選在主控制室小母線引入處。（6）在220KV變電站，PT二次電壓回路并不是直接由刀閘輔助接點G來切換，而是由G去啟動一個中間繼電器，通過這個中間繼電器的常開接點來同時切換三相電壓，該中間繼電器起重動作用，裝設(shè)在主控制室的輔助繼電器屏上。對于雙57V繞組的PT，另一組用于表計計度，接線方式與上面完全一致，公用一個擊穿保險1JB，只是編號略有不同，可以參見上一章的講解。母線零序電壓按照開口三角形方式接線，采用單相額定二次電壓100V繞組。如圖2.3。2JBYMn1SaYm1YML圖2.3YHaC相到A相依次頭尾相連。（1）開口三角形是按照繞組相反的極性端由Sa601N600△（2）零序電壓L630不經(jīng)過快速動作開關(guān) ZK，因為正常運行時 U0無電壓，4ZK此時若ZK斷開不能及時發(fā)覺，一旦電網(wǎng)發(fā)生事故時保護就無法正確動作。YHbL602Sa602GSa630I（3）零序電壓尾端N600△按照《反措》要求應與星形的N600分開，各自引入主控制室的同一小母線YMn，同樣，放電間隙也應該分開，用2JB。L601YHc（4）同期抽頭Sa630的電壓為－Ua，即－100V，經(jīng)過ZK和G切換后引入L630I小母線SaYm。補充知識：開口三角形為什么要接成相反的極性？在圖2.4中，電網(wǎng)D點發(fā)生不對稱故障，故障點 D出現(xiàn)零序電動勢 E0，零序電流I0從線路流向母線，母線零序電壓U0卻是規(guī)定由母線指向系統(tǒng)，所以必須將零序電壓按照相反方向接線才能使零序功率方向是由母線指向系統(tǒng)。這是傳統(tǒng)接線方式，在保護實現(xiàn)微機化后，零序電壓由保護計算三相電壓矢量和來自產(chǎn)，不再采用母線零序繞組，這樣接線是為了備用。線路電壓的接法

DMJI0線路PT一般安裝在線路的 A相，采用100V繞組。1）線路電壓的ZK裝在ZK各自的端子箱。保2N600）線路電YHx壓采A601用反極性接U法0，A609U?x=－100V護E，與零序電壓的抽頭Usa比較進行裝同期合閘。（3）線路電壓的尾端N600在保護屏的端子上通過短接線與小母線的下引線圖2.5圖2.4YMn端子相連。第二節(jié)電壓操作系統(tǒng)一、輔助繼電器屏前面介紹了在220KV變電站中，母線電壓引入時，并不是直接由PT刀閘輔助接點來切換，而是通過輔助接點啟動輔助繼電器屏上的中間繼電器，用中間繼電器的常開接點進行切換，該回路如圖2.6I母PT端子箱ZK1GQM5ZK1GMDL2G2GWJ7312GQM115II母PT端子箱ZK1QJ733A609 A609（1）PT刀閘輔助接點IG和IIG去啟動中間繼電器1GWJ，2GWJ，3GWJ，4GWJ，利用1GWJ與3GWJ的常開接點去代替圖2.2與圖2.3的G，為了防止輔助接點接觸不良，需要兩對接點并接。（2）1GQM和2GQM是電壓切換小母線，電壓切換用于雙母線接線方式，1GQM和2GQM分別是間隔運行于I母和II母的切換電源，由圖2.6可知，在該母線PT運行時（IG或IIG合上），電壓切換小母線才能帶電（2GWJ與4GWJ合上），要么是在電壓并列時，1QJ合上勾通1GQM和2GQM。5ZK開關(guān)在端子箱，可以根據(jù)需要人工切斷該小母線電源。（3）BK是電壓并列把手開關(guān)，電壓并列是指雙母線其中一條母線的PT退出運行，但是該母線仍然在運行中，將另外一條母線上的PT二次電壓自動切換到停運PT的電壓小母線上。二次電壓要并列，必須要求兩條母線的一次電壓是同期電壓，因此引入母聯(lián)的刀閘和開關(guān)的輔助接點。同時，即便兩條母線同期但分列運行，如果II母采用了I母的電壓，當連接在II母上的線路有故障時，I母電壓卻無變化，這樣II母線路的保護就可能拒動。所以只有母聯(lián)開關(guān)在運行時候才允許二次電壓并列。電壓并列回路由圖2.7表示。圖中只畫出A相電壓的并列，需要并列的有YMa,YMb,YMc,YML,SaYM。單母線分段接線的電壓并列同理。1YMa2YMa（4）信號2QJ701圖2.8圖2.7IG2GWJ901切換電源消失2GQM小母線的731和733電源，而是直接采用該間隔保護的第三組操作電源（下4GWJIIG一節(jié)將講述）來當該間隔的731和733。白沙變電站290開關(guān)既是。因此在白沙站工作要注意這兩種不同的方式。二、電壓切換回路（以1QJCZX-12型為代表）903電壓并列動作731計度表屏1021G7351ZZJ計度表屏1G圖2.9（1）圖2.9是線路或主變間隔的切換圖，旁路開關(guān)間隔沒有4G回路（結(jié)合1YQJ4D1714D169一次系統(tǒng)圖2.11）。線路運行在某一母線，該母線刀閘合上，導通電源，4G731’CZX-1或4D170和1ZZJ或2ZZJ動作。1ZZJ與2ZZJ是普通電磁型繼電器，裝設(shè)在計2YQJ旁路保護裝置度屏上，一般用型號4GDZY-207，用于計度電壓的切換（圖2.13），計度只切換A、733’B、C三相電壓，圖中只畫出A相。4D170CZX-14D1712G（2）當旁路帶路時，本線的4G合上，而旁路開關(guān)同樣要選擇是運行在I母還是II母，旁路的1YQJ1與2YQJ1同樣需要動作，所以，本線的1ZZJ和2ZZJ2G2ZZJ也可以動作，該線路表計仍可以繼續(xù)計度。737（3）圖2.10是CZX-12型操作箱內(nèi)部回路，1YQJ1與2YQJ1是自保持型I繼733電器，是動作II線圈，是返回線圈，運行于 I母時，1YQJ1動作，2YQJ1返回，運行于II母時，2YQJ1動作，1YQJ1返回，這樣母線電壓如圖 2.12就切換進保護裝置。自保持繼電器動作后必須要返回線圈通電才能返回， 可以防止運行中刀閘輔助接點斷開導致電壓消失，保護誤動。 1YQJ2與2YQJ2是普通繼電器用于信號回路，如圖2.14。2YQJ1II1YQJ1保A630IA720II母1YQJ1護2YQJ1裝4D169IA640I1ZZJII母1YQJ2保1YQA630I’A720I’切換繼電器1YQJ2和2YQ這里要注意，交流失壓不但2YQJ1用了901護2YQJ2的閉接點，還串聯(lián)了開關(guān)701圖2.12裝同時動作信號1G2G1G2ZZJ4D1702GI2YQJ2A640I’DL903（）圖只畫出1YQ2YQ、、失壓三信相號與2.12A相電壓的切換，現(xiàn)在保護一般需要A4B交流C圖2.131YQJ1本間隔開關(guān)輔助接點將使保護內(nèi)部電壓回路失去接地點，II而保護內(nèi)部相電壓也會不正確。同時，所有DLDLPT的N600是同一母線YMn,1YQJ1也不需要切換。圖2.14但是圖2.12也有缺陷，例如該裝置原運行在I母后轉(zhuǎn)為檢修狀態(tài)，因其II圖2.103G3GII不能返回，保護內(nèi)仍有I母電壓，所以該保護不能算母刀閘此時未合上，1YQJ1是徹底轉(zhuǎn)為檢修狀態(tài)。1YQJ1因此，現(xiàn)在的操作箱又做出了一點改動，示意圖2.15（未畫出旁路4G回路）。4GI1YQJ2旁母7312YQJ1102旁路間隔I1G735’2YQJ2線路或主7352YQJ1變間隔2G737II圖2.11737’733圖2.15該回路不再由另一把母線刀閘動作來返回本母線刀閘動作的繼電器，而是選用本刀閘的輔助常閉接點來返回繼電器，這樣就能解決上面的缺陷。在上了母差保護之后，圖2.9的電纜設(shè)計同樣遇到缺陷，比如在旁路帶路時候，旁路運行在I母，那么4G，1YQJ接通操作箱，本線的1YQJ1動作，那么在旁路倒母線刀閘時候，旁路兩把刀閘都合上，即4G，1YQJ，2YQJ都接通，這樣本線的1YQJ1，2YQJ1全部動作，這與本線實際情況不一致，母差保護報警“刀閘異?！?。因此在龍頭1#主變已經(jīng)取消了旁路刀閘和4G回路，在旁路帶路時候改由把手開關(guān)直接選擇那段母線電壓直接引進保護。（母差刀閘位置接線參見圖2.21）第三節(jié) 保護操作回路繼電保護操作回路是二次回路的基本回路， 110KV操作回路構(gòu)成該回路的基本結(jié)構(gòu)，220KV操作回路也是在該回路上發(fā)展而來，同時保護的微機化也是將傳統(tǒng)保護的電氣量、開關(guān)量進行邏輯計算后交由操作回路， 因此微機保護僅僅是將傳統(tǒng)的操作回路小型化，板塊化。下面就講解 110KV的操作回路。圖 2.16。LD綠燈，表示分閘狀態(tài) HD紅燈，表示合閘狀態(tài)TWJ跳閘位置繼電器HWJ合閘位置繼電器HBJI合閘保持繼電器，電流線圈啟動TBJI跳閘保持繼電器，電流線圈啟動TBJV跳閘保持繼電器，電壓線圈保持手動跳合閘把手開關(guān)DL1斷路器輔助常開接點DL2斷路器輔助常閉接點+KM －KM1RD2RD1LDD382D31TWJD53開關(guān)機構(gòu)合圈HBJITBJV7DL1HBJID41HQ保護重合閘出口HJLP2TBJVTBJITBJVKKKKHYJD74TBJVD112KK11D44L356D40DL2TJLP1遠方遙控跳合閘L1TBJI37KKJTQ保護跳閘出口TBJIL3378D42KK開關(guān)機構(gòu)跳圈D212KKHDHWJTYJD71251D46HYJJ1機構(gòu)氣壓接點253D47TYJJ2圖2.16閉合。HD，HWJ，TBJI線圈，TQ構(gòu)（1）當開關(guān)運行時，DL1斷開，DL2成回路，HD亮，HWJ動作，但是由于各個線圈有較大阻值，使得TQ上分的電壓不至于讓其動作，保護調(diào)閘出口時，TJ，TYJ，TBJI線圈，TQ直接勾通，TQ上分到較大電壓而動作，同時TBJI接點動作自保持TBJI線圈一直將斷路器斷開才返回（即DL2斷開）。（2）合閘回路原理與跳閘回路回路相同。（3）在合閘線圈上并聯(lián)了 TBJV線圈回路，這個回路是為了防止在跳閘過程中又有合閘命令而損壞機構(gòu)。例如合閘后合閘接點HJ或者KK的5，8粘連，開關(guān)在跳閘過程中TBJI閉合，HJ，TBJV線圈，TBJI勾通，TBJV動作時TBJV線圈自保持，相當于將合圈短接了（同時TBJV閉接點斷開，合閘線圈被隔離）。這個回路叫防躍回路，防止開關(guān)跳躍的意思，簡稱防躍。（4）KKJ是合后繼電器，通過D1、D2兩個二極管的單相導通性能來保證只有手動合閘才能讓其動作，手動跳閘才能讓其復歸，KKJ是磁保持繼電器，動作后不自動返回，KKJ又稱手合繼電器，其接點可以用于“備自投”、“重合閘”，“不對應”等。（5）HYJ與TYJ是合閘和跳閘壓力繼電器，接入斷路器機構(gòu)的氣壓接點，在以SF6為滅弧絕緣介質(zhì)的開關(guān)中，如果SF6氣體有泄露，則當氣體壓力降至危及滅弧時該接點J1和J2導通，將操作回路斷開，禁止操作。這里應該注意是當氣壓低閉鎖電氣操作時候，不應該在現(xiàn)場用機械方式打跳開關(guān)，氣壓低閉鎖是因為氣壓已不能滅弧，此時任何將開關(guān)斷開的方法性質(zhì)是一樣的，容易讓滅弧室炸裂，正確的方法是先把該斷路器的負荷去掉之后，再手動打跳開關(guān)。（6）位置繼電器HWJ，TWJ的作用有兩個，一是顯示當前開關(guān)位置，二是監(jiān)視跳、合線圈，例如，在運行時，只有 TQ完好，TWJ才動作。前面講了，在開關(guān)運行時，TQ上有分壓，在開關(guān)斷開時，HQ上有電壓。若跳、合圈的動作電壓低于所分到的電壓開關(guān)會誤動。根據(jù)規(guī)定，線圈電壓應為直流全電壓的35%—70%，即77V—154V。這就是跳、合閘實驗。注意做實驗時候應該讀取線圈動作時候的負載電壓。隨著斷路器技術(shù)水平的發(fā)展，機構(gòu)內(nèi)部的二次回路已發(fā)生極大的變化，不再是單一斷路器的輔助接點DL，加入了彈簧儲能接點，氣壓接點等（當然，它們的邏輯圖仍然可以簡化成圖2.16所示）。有時該二次回路與操作回路有不兼容的情況，以西安高壓開關(guān)廠的LW25-126型號開關(guān)為例，這個合閘回路可以由圖2.17簡單表示。CN合閘彈簧儲能接點，儲能完畢后接點閉合QY開關(guān)內(nèi)部氣壓常開接點，充氣完畢后接點閉合+KM－KMLDD381TWJ2KK52YCNDL1QY587HQD41DL2R52YTQ52Y圖2.17當手動合閘時KK動作，合閘過程中DL1斷開，DL2閉合，整個回路由KK、DL2、R、52Y線圈勾通，52Y線圈動作，52Y開接點閉合，合閘后回路LD、TWJ、52Y開接點、并聯(lián)的R和52Y時間接點、52Y線圈勾通（雖然52Y時間接點延時斷開，但不影響回路邏輯）。盡管這個回路阻值較大，不能讓LD亮，不能讓TWJ動作，但是足以讓52Y線圈一直保持動作狀態(tài)，所有52Y閉接點一直斷開，HQ被隔離。即使是斷路器跳開，52Y閉接點也不會返回，影響了下一次合閘，此時就必須將操作電源斷開一下讓52Y復歸。該52Y回路設(shè)計是斷路器廠家機構(gòu)內(nèi)部的防躍功能，但是由于 52Y與保護元件TWJ等的電氣參數(shù)不匹配，52Y線圈動作電壓過小所致。為此，采用以下辦法解決此弊端：斷開D11和D12的短接線，D11直接接在斷路器輔助閉接點上，回路命名7’，如圖2.18簡示。這種接線的缺點是 TWJ和LD不再監(jiān)視合圈 HQ是否完好。+KM－KMLDD381DL1TWJ7’2KKDL1587HQD41圖2.18操作回路最重要的也是最常見的故障信號是“控制回路斷線”，控制回路斷線原理如圖2.19當 與701 都不動作時發(fā)“控制回路斷線”，現(xiàn)象是開關(guān)位置信號消失，HWJ TWJHWJ TWJ 901 控制回路斷線位置指示燈熄滅，光字牌或者后臺機發(fā)信號，保護報“THWJ”信號等?？刂苹芈窋嗑€故障原因一般有：（1）控制保險損壞；（2）開關(guān)斷開狀態(tài)下未儲能；（3）圖2.19氣壓低機構(gòu)內(nèi)部氣壓接點斷開操作回路；（4）跳、合線圈有燒壞；（5）斷路器輔助接點接觸不良；（6）電纜芯37或7（7’）接線不穩(wěn)固；（7）TWJ或HWJ線圈被燒壞等。在用M2000調(diào)試臺做重合閘實驗需要取外部接點信號，一般取開關(guān)的合位接點信號。結(jié)合圖2.17，如果取跳位，在開關(guān)合閘之后，彈簧需要一段時間重新儲能，也就是說跳位信號不能及時動作（此時保護應短時發(fā)“控制回路斷線”信號，這是正常的），調(diào)試臺也就不能準確模擬實際故障情況。這里簡單介紹一下220KV線路等保護操作回路的問題。220KV等級保護屬于雙操作電源配置，在第二章第二節(jié)切換電源中講到了第三組電源，其實第三組電源不是獨立的電源，如圖2.20所示，第三組電源在第一組電源有電時自動切換至第一組電源，當?shù)谝唤M電源消失時自動切換到第二組電源。第三組電源主要用于壓力監(jiān)視回路，中間備用繼電器，主變風機控制回路等。+KM1+KM2+KM3－KM3－KM2－KM1所有保護及安控裝置作用于該斷路器的出口接點都必須通過該斷路器的操作系統(tǒng)，不允許出口接點直接接入斷路器。2RD1RD3RD4RD第四節(jié) 其他回路1母差保護上線路刀閘位置信號回路 11JJ11JJ母差保護需要判斷該間隔運行在哪段母線上， 一般采用該間隔的刀閘位置繼11JJ11JJ電器，結(jié)合圖2.9有圖2.21。0111JJ2失靈啟動母差回路 母差保護信號公共端1YQJ1在220KV線路等保護中，還71專圖門2裝.20設(shè)有失靈保護，失靈保護最核心的功能母刀閘位置是提供一組過流動作接點。在間隔發(fā)生故障時候本保護跳閘出口接點 TJ2動作，2YQJ173故障電流同時使失靈保護的 LJ也動作II，母這刀閘樣位失置靈啟動母差。若本保護在母差動作之前把故障切除，則 TJ、LJ都返回，母差復歸，否則，母差保護將延時出口圖2.10的刀閘輔助接對應該間隔的母差跳閘接點對其跟跳圖。2.21若跟跳后該故障還存在，則母差上所有間隔的出口接點全部動作（有些母差保護沒有跟跳功能）。在220KV系統(tǒng)中，由于是分相操作，分別提供三相接點，使用時應將三相接點并聯(lián)，如圖2.2301 母差保護信號公共端失靈啟動母差TJ2LJ03本間隔保護跳閘出口接點本間隔失靈保護過流接點圖2.22TJaLJa01TJbLJb03TJcLJc圖2.23不一致保護在有些失靈保護中還提供了不一致保護功能，不一致又叫非全相，反應在斷路器處于單相或兩相運行的情況下是否要把運行相跳開。如圖 2.24只要斷路器三相不全在跳閘位置或者合閘位置，非全相保護都要啟動，經(jīng)定值整定是否跳閘。4綜合重合閘回路失靈保護信號公共端HwJaTwJa220KV斷路器屬于分相操作機構(gòu)，因此重合閘就分停用、單相重合閘，三TwJbHwJb失靈保護開關(guān)位置相重合閘和綜合重合閘四種方式，由裝設(shè)在保護屏的重合閘把手開關(guān)人工切換。TwJc單重：單相故障單跳單重，多相故障三跳不重。三結(jié)重合：圖任2.16何，故本障間隔都保三護跳的開三關(guān)重位置。信號圖2.24綜重：單相故障單跳單重，多相故障三跳三重。停用：單相故障單跳不重，多相故障三跳不重。注意，選擇停用方式時，僅僅是將該保護的重合閘功能閉鎖，而不是三跳，這是因為220KV線路是雙保護配置，一套重合閘停用，另一套重合閘可能是在單重方式下運行，所以本保護不能夠三跳。 如果重合閘全部停用，為了保證在任何故障情況下都三跳，必須把“勾通三跳壓板”投上（對于220KV旁路開關(guān)只有一套保護，所以要停用重合閘就必須先將“勾三壓板”投入）。整個回路如圖2.25本保護信號勾通三跳壓板輸入公共端勾通三跳GST1QKTwJaTwJbTwJc5單重方式6圖2.16中的跳位34綜重方式12三重方式勾通三跳信號閉鎖了重合閘， 相當與把重合閘放電，切換在單重方式時引入圖2.25斷路器跳位接點是為了當斷路器三跳時也能閉鎖重合。在220KV斷路器的操作回路中，還設(shè)有跳閘R端子和跳閘Q端子。它們是為外部其它保護對本斷路器跳閘出口接點而設(shè)計。跳閘后要啟動重合閘的其他保護出口接點接Q端子，跳閘后將重合閘閉鎖的接R端子（如母差跳閘）。在110KV斷路器操作回路中與其對應的是保護跳閘和手動跳閘端子。斷路器位置信號分相操作機構(gòu)斷路器必須三相都合上才能算是處于合閘位置，只要有一相斷路器跳開就屬于分閘狀態(tài)，因此 HWJ是串聯(lián)，TWJ是并聯(lián)方式來發(fā)信號。6復合電壓并聯(lián)啟動701HwJaHwJbHwJc901斷路器合閘位置復合電壓是指不對稱故障時的負序電壓和三相故障時的低電壓。在運行中，若負序電壓大于整定值或低TwJa電壓低于整定值，復壓元件UB啟動。復合電壓主要用于主變的后備保護。TwJb903斷路器分閘位置復壓并聯(lián)啟動是指人工投入壓板或由主變其它側(cè)的復壓元件來滿足本側(cè)的TwJc復壓條件，如圖 2.27，以主變高壓側(cè)后備保護為例。圖2.26保護信號公共端31LP14本側(cè)復壓并聯(lián)啟動UB32LP9中壓側(cè)復壓并聯(lián)啟動高壓側(cè)中壓側(cè)復壓元件UB33LP7低壓側(cè)復壓并聯(lián)啟動高壓側(cè)低壓側(cè)復壓元件圖2.27其他側(cè)的電壓復壓并聯(lián)主要是考慮到在容量比較大的變壓器一側(cè)發(fā)生故障，變化不大，此時其它側(cè)后備保護可能因為復壓條件不滿足而復合電壓過流元件不能動作。主變風機回路圖2.28所示了主變風機控制的一般回路。ZK是選擇“自動”/“手動”把手開關(guān)，C是交流接觸器，BK是單組風機的電源開關(guān)，RT是風機的熱耦，WJ是主變溫度計，一般設(shè)計為兩個值45℃和55℃，55℃時風機啟動，45℃時風機返回。GFL是主變后備保護提供的過負荷接點，作過負荷啟動風機用（可以將三側(cè)后備保護的GFL接點并聯(lián)使用）。因此風機啟動方式有三種：（1）手動啟動方式ZK的2、4直接啟動ZJ，ZJ啟動C（2）溫度啟動方式ZK的1、3接通，溫度超過45℃時1ZJ動作，超過55℃時ZJ動作，1ZJ與ZJ的接點對ZJ線圈自保持，一直需要溫度下降到45℃以下，1ZJ斷開時才返回。（3）過負荷啟動方式主變過負荷時，啟動時間繼電器 1SJ，延時啟動ZJ。2SJ作用是延時報風機故障信號。如圖 2.29補充：220KV主變風機啟動方式與 110KV主變原理完全一致。主要區(qū)別有兩點（1）220KV主變溫度計提供兩組溫度啟動接點，各個風機可以根據(jù)事先把手開關(guān)設(shè)定的“溫度I”或“溫度II”在不同的溫度逐一投入。（2）把手開關(guān)還設(shè)有“輔助”檔，當運行的風機因故停止工作時，把手開關(guān)在輔助擋風機將自動投入運行。因為220KV主變風機控制二次回路比較復雜，這里就不再畫出，需要時可以參考廠家提供圖紙。~A~B~C~N8RD主變測溫回路2SJ901701ZJC主變測溫常用的是2SJ通風故障這種方式測溫對Pt100電阻的精確度要求較高，就是導線上的電阻r影響也必須2圖2.294Pt上的壓降，再計考慮，所以設(shè)計了T05+的補償回路，根據(jù)補償，就能夠獲得算出Pt的電阻，最后對照ZKWJ45°A13Pt100的溫度和電阻的特性就能夠得到主變的溫度。1ZJA121ZJZJ1r3+測rrZJPtT05－溫WJ55°A14溫度計內(nèi)部裝圖2.30置9有載調(diào)壓機構(gòu)1SJS6“1—N”升壓極限位置開關(guān)，在最高檔斷開； N14N12 GFHS7“N—1”降壓極限位置開關(guān)，在 1檔斷開；RT ZJC其它風機BKC C圖2.31是有載調(diào)壓機構(gòu)的示意簡圖。升壓時按鈕S1動作，K1閉合，電機M正相序轉(zhuǎn)動，調(diào)壓機構(gòu)升檔，降壓時S2動作，K2閉合，電機M反相序轉(zhuǎn)動，調(diào)壓機構(gòu)降檔。緊急停止時S3閉合，Q1動作斷開操作回路。主變后備保護保護在過流時候，BTYJ動作，閉鎖調(diào)壓。L1RDK1~A2.32，當前在有載機構(gòu)的檔位顯示一般有三種，一種是一一對應方式，如圖哪個檔位就L2哪個檔位帶電，另一種是BCD碼方式，按照8421記數(shù)方法，如圖~BM都導通，在4檔2.33，在1檔時M1通，在2檔時M2通，在3檔時M1和M2801L3801M1表示十位數(shù)，帶電表示M801801M1M801M8011，不帶電表示0，后面的M1—M10表示個位的0—10數(shù)字M2。~NM2M802M2M802K2M3M3M3S1K2M802M803L31S6M803M803M11K1BTYJM4S2021023L81L41K1S7M811M80nLPQ1M804K2圖2.32S3L91圖2.3410交直流電源回路圖2.33Q1過負荷閉鎖有栽調(diào)壓圖2.31220V）或者作斷路器需要交流電源柜內(nèi)照明，加熱，需要直流電源電機儲能（合閘電源（240V）。電源回路比較簡單，這里只簡單介紹一下。1#直流屏2#直流屏1RD122RD345至機構(gòu)1至機構(gòu)2至機構(gòu)3至機構(gòu)4至機構(gòu)5圖2.35每個一次電源等級相同的間隔用一條主線路，主線路把所有該等級間隔的端子箱串聯(lián)起來，圖2.34表示出了直流回路是一個手拉手的合環(huán)回路，每個端子箱都有一個開環(huán)的刀閘，這樣某個機構(gòu)要停止供電時只需要斷開它自己和旁邊某一側(cè)端子箱的刀閘即可，而不影響其他機構(gòu)的正常供電，在主線路上已經(jīng)有直流屏的出線保險（1RD、2RD）所以只能是安裝刀閘不能是可熔保險或者空氣開關(guān)。但是在到機構(gòu)箱去的分支線路中還必須有可熔保險或者空氣開關(guān)。這里要說明一下合閘電源和儲能電源的不同點，在以往的開關(guān)中，多是由操作電源動作接觸器，接觸器的大容量接點接通合閘電源，開關(guān)的合閘線圈瞬間通過沖擊大電流產(chǎn)生巨大磁場，線圈中的鐵芯動作帶動開關(guān)動觸頭連桿，把開關(guān)合上，所以合閘電纜都比較粗，用2×30以上的鋁芯電纜，在合閘瞬間直流屏受到的沖擊影響也比較大?，F(xiàn)在的彈簧操作機構(gòu)開關(guān)，都是事先由儲能電源將合閘彈簧儲能，合閘時操作電源通過合圈，合圈中的鐵芯頂開固定彈簧的棘爪，彈簧瞬間釋放能量，由這個彈簧的彈性勢能能去推動連桿將動觸頭合上。通過比較合閘電源和儲能電源的不同，因工作需要斷開運行開關(guān)的合閘電源必須經(jīng)過調(diào)度部門的同意，因為合閘電源一旦斷開，開關(guān)重合閘就不起作用了。儲能電源不存在這個缺陷。交流回路與直流回路的結(jié)構(gòu)完全一致。第五節(jié)

變電站的音響信號回路自從變電站實現(xiàn)綜合自動化后，已徹底取消了原有的中央信號和音響系統(tǒng)。但是在宜賓局白沙和龍頭變電站等非綜合自動化站仍在運行， 因其設(shè)計巧妙，物美價廉在許多用戶站中也得到了大量使用。同時該回路是一個比較完善的系統(tǒng)圖，所以需要對其有比較清楚的認識。一閃光系統(tǒng)閃光回路的繼電器1ZJ、2ZJ都是直流屏本身自帶繼電器，閃光小母線（+）SM編號100裝設(shè)在直流屏和控制屏，再用電纜連接兩塊屏的小母線（在直流屏上均能看見以三個端子為一組的端子排，分別為+KM，—KM和SM）。其與操作回路圖構(gòu)成的閃光回路可用圖2.36表示。－KM’－KM+KM結(jié)合本書最后的附圖《非綜合自動化的控制回路》分析，KK開關(guān)的9、10(+)SMLD2RDKK是合后狀態(tài)，14、15是分后狀態(tài)。當KK在合后狀態(tài)，DL1斷路器在分閘時，負電910HQ源通過不對應回路與（+）SM接通，由于1ZJ線圈電阻存在，LD發(fā)出暗光，同2ZJ1ZJ100HD出明光，同時2ZJ常閉接點延時打開14，1ZJ15返回，2ZJ也返回，LD又發(fā)出暗光，DL2TQ2ZJ一直延續(xù)下去。斷路器在合閘時的不對應狀態(tài)1BD同理。 1TA是實驗按鈕，白燈1BD1TA能起到監(jiān)視電源的作用， 1TA和1BD裝設(shè)在中央信號控制屏。這里的+KM、—KM和（+）SM母線是直流屏上的母排，我們接出控制電1ZJ源后到每塊保護屏的小母線上（這里只畫出了保護屏的— KM’小母線），然后2ZJ每個保護有專用的控制保險（這里只畫出2RD），每一路保護的不對應回路都并聯(lián)接在—KM’和（+）SM圖2之.36間。不對應信號的復歸，只需要將把手 KK開關(guān)打在短路器相應位置即可。二事故音響系統(tǒng)中央信號系統(tǒng)由事故信號與預告信號兩部分組成，事故信號除了上面的燈光信號外，還必須要有音響信號，事故信號用電笛，預告信號分瞬時預告信號和延時預告信號，預告信號用電鈴，音響信號需要有自動復歸重復動作的功能。開關(guān)的1、3和19、17是合后狀態(tài)；沖擊繼電器1XMJ在線圈ZC突然通過電流，或者電流突然變化時，ZC動作，當電流穩(wěn)定時，ZC返回。+XMSYM2TA－XM。1RD2RD持ZJ701線圈（因為7081SXJ702ZC馬上就會返回，以備下一次啟動），一個接點去啟動電笛ZC2SXJDD，還有一個接點去啟動時間繼電器1SJ，1SJ開接點延時啟動1ZJ線圈，1ZJKKKK941、啟動回路ZC131917TWJ與音響回路ZJ裝置分開，以保證音響裝置一經(jīng)啟動即與原來不對應回路無關(guān)，ZC馬上返回達到重復動作的目的。2、時間繼電器YJA1SJ很快能將音響信號解除（同ZC 圖2.16中跳位時燈光信號保留），以ZJ免干擾處理事1ZJ故。ZJSYM和－XM之間。所有斷路器的不對應回路都可以接在沖擊繼電器1XMJDD由于220KV變電站10KV出線都是屬于開關(guān)間就地保護，為了簡化接線，ZJ2SYMI和2SYMII。將10KV各個斷路器按各母線段裝設(shè)單獨的事故信號小母線不對應都接在ZJXPM和2SYMI或2SYMII之間。該三根小母線裝設(shè)在10KV開關(guān)1SJ2SXJI或2SYMII，該柜內(nèi)。當10KV開關(guān)事故跳閘時首先啟動事故信號繼電器2ZJ兩個繼電器各自一個接點去啟動沖擊繼電器，一個接點去接通分段光字牌報警。2TA是手動實驗按鈕，可以每天檢查音響回路。YJA是手動解除音響按鈕。1ZJ2TA、YJA裝設(shè)在中央信號控制屏上。1JJ可以監(jiān)視XM電壓。1SJ1JJXPM2SYMI2SYMII727I727II2SXJ三預告信號1YBM+XM－XM預告信號裝置是當設(shè)備故障或某些不正常運行情況下能自動發(fā)出音響和燈7091ZK3RD4RD光信號的裝置。對某些瞬時異常信號能很快恢復正常，不必馬上發(fā)出告警，所以127032TA704加延時，成為延時預告信號。音響小母線1YBM、2YBM用與瞬時預告信號，34ZC沖擊繼電器2XMJ3YBM、4YBM用于延時預告信號。結(jié)合5圖62.37與圖2.38會發(fā)現(xiàn)音響回路為了簡化接線是作為整體來設(shè)計，相2YBM互之間有聯(lián)系，所有元件統(tǒng)一編號。1RD、2RD是事故信號保險，3RD、4RD是1314ZCYJA預告信號保險。ZJ1ZJ7101516ZJ－XM+XM781ZKZJ2ZJ3RD970971010ZC70313142SJ704故音響分11析同12理，電鈴DL發(fā)出預告信號，同時2ZJ的另一個接點去啟動圖2.37GP2.38中的ZJ，中止預告的1SJ，1SJ常開接點延時啟動1ZJ，1ZJ的接點斷開圖DL信號。9012ZJKDM是控制回路斷線小母線，由10KV系統(tǒng)公用，將10KV斷路器的控制回路斷線（圖外部接點圖2.392JJ柜內(nèi)。PMKDM2XJJ+KM1YBM2YBM1YBM2YBM－KM3RD在日常試驗檢查光字牌的燈泡是否完好，可以利用轉(zhuǎn)換開關(guān)1ZK打在試驗GPGP1ZK4RD事故信號保險熔斷7031ZK1ZK1ZK1JJ901789101112704時候，燈泡6是51ZK在運1GP之所以實驗時候2XJJGP控制回路斷線903站光字牌比較多，也就是圖說2圖.402.40中的負載比較大，對斷弧的要求也就較高。以上圖2.38至圖2.40是瞬時預告信號。其實延時預告信號與瞬時預告信號圖2.38原理完全一樣。主要區(qū)別有三點：1、增加一個沖擊繼電器3XMJ與時間繼電器2SJ，該3XMJ繼電器的ZJ啟動后不直接啟動2ZJ，而是去啟動2SJ，由2SJ延時啟動圖2.38的2ZJ。2、圖2.38的1ZJ接點不但能斷開2XMJ的ZJ，也要連接在3XMJ的ZJ上，能自動斷開3XMJ的ZJ。3、增加一個與圖2.38接線方式完全一樣的延時信號把手2ZK和兩條延時音響小母線3YBM和4YBM。延時信號電源也是采用703和704。過負荷信號屬于延時信號，但是卻接在瞬時信號上，這是因為保護內(nèi)部已經(jīng)對過負荷接點延時動作了，不需要再在音響系統(tǒng)中延時。四其他中央信號分析圖2.36，1JJ監(jiān)視了事故信號保險，但是監(jiān)視自身的2JJ卻無法發(fā)出信號，所以還要另設(shè)一個回路來監(jiān)視3RD和4RD的運行情況，如圖2.41，采用控制小母線KM和5RD，6RD來完成。（+）SM+KM－KM1005RD6RD1052JJ1062BD2JJ圖2.41正常運行時，2JJ開接點閉合，白燈2BD發(fā)出平光，同時也監(jiān)視了5RD與6RD的運行情況，當3RD、4RD斷開時，2JJ閉接點閉合，BD接在閃光小母線（+）SM上發(fā)出閃光。保護裝置動作后，還同時伴隨著機械掉牌，以便分析故障類型和保護動作情況，所以還設(shè)有“掉牌未復歸”光字牌。圖2.42專+XM門設(shè)計了“掉牌”小母線 －FMXM和PM+XM，電源與預告信號公用 3RD、4RD，－XM小母線通常設(shè)置在保護屏的頂端，簡化了二次接線。只要全站有一個信號繼電器3RD4RD3RD4RDXJ未復歸，“掉牌”光字牌都會亮，提醒工作人員手動復歸。預告信號回路703704703重合閘動作信號704我局在保護實現(xiàn)微機化后就取消了FM和PM，但很多用戶站還在使用。FM掉牌未復歸信號特別的，在圖PM2.42可知，“掉牌”信號不需要發(fā)音響信號，因為之前的保護動作已經(jīng)發(fā)出相應716的音響。同理， 重合閘光字牌也不需要發(fā)音響信號， 因為之前的開關(guān)動作已經(jīng)發(fā)出事故音響信號。重合閘光字牌接線如圖 2.43所示。保護重合閘接點2XJ第六節(jié) 同期裝置圖2.43在白沙和龍頭變電站圖，2.42還有同期控制系統(tǒng)。要合上一個斷路器，必須要用同期開關(guān)TK把待并兩側(cè)電壓送入同期比較裝置，將同期繼電器TJJ投入工作，插入防誤鎖，才能通過KK開關(guān)合上斷路器。這種同期系統(tǒng)二次回路如圖2.42至Sa640操Sa630TJJ動作，常閉圖中的同期繼電器TJJ有兩個線圈，若比較的電壓不同期，作回電壓接點打開。S是測量兩個電壓的電壓表。TQMa和TQMa’是同期電壓小母線，控路切換2468制防TJJTJJ與1#手同期開關(guān)1STK把比較電壓送入TJJ。1THM、2THM和正誤1STKSA609A611電鎖源A7341315入同期回路，如果是用同期繼電器，正電源通過同期接點進入S911A612同期操作，則合上2#手同期開關(guān)2STK并且合上同期按鈕THA，正電源進入TK1791557N6013THM，然后插入防誤鎖，就可以操作控制開關(guān)KK分合斷2STK路器（結(jié)合附圖《非35111313725722THA綜合自動化的控制回路》）。13母聯(lián)開關(guān)的同期回路與線路同期回路基本一致，只不過母聯(lián)的同期TK上的9和15分別引入的是Sa630和Sa640。TJJ205注意，這里的同期合閘與保護的同期重合閘是不相同的，前者受人為控制，KKTQMaA610本質(zhì)上是手動合閘，后者是保護的自動重合閘?！疉620818TQMaYMn一般的同期需要滿足三個條件：1、電壓相等；N6002、頻率相等；3、相角相同即同步。但是在微機保護的同期重合閘中，3THM723使用了很巧妙的辦法：只記憶跳閘前線路電壓A609和母線電壓A630的相角差，再與重722合閘時兩電壓的相角差做比2THM較，誤差在20°內(nèi)就認為是同期的。這是因為電網(wǎng)的電壓等級是一定的，待并1THM721兩側(cè)電網(wǎng)的頻率是由各自的發(fā)電機調(diào)節(jié)，只要兩邊電網(wǎng)的相角差一致就認為兩側(cè)并未失步，可以同期。這和發(fā)電圖機2.并42網(wǎng)是不同的。第三章 新型微機保護的工作原理本局的保護已經(jīng)基本實現(xiàn)微機化，微機保護比起電磁型保護來講，能夠?qū)﹄姎饬窟M行很復雜的計算，形成新的保護原理，從而開發(fā)出新種類的繼電器。這對調(diào)試保護提出了新的要求，因此必須熟悉這些原理，才能保證微機保護安裝調(diào)試的質(zhì)量。鑒于各保護都有專用的技術(shù)說明書，這里只對書中部分難點作出詳細的分析。第一節(jié) 工頻變化量距離繼電器距離繼電器的工作方式是比較測量阻抗ZJ與整定值Zzd的大小.但是保護裝置是無法直接得到ZJ，需要對所測電壓和電流進行計算，也就是說，可以把比較阻抗的方程轉(zhuǎn)化為比較故障時候的極化電壓Up和工作電壓Uop的方法。極化電壓：故障點在故障前的電壓，是保護的記憶量；工作電壓：工作電壓的公司是保護選取采用的公式，該公式能在保護計算中能很好的區(qū)分出區(qū)內(nèi)故障和區(qū)外故障。工作電壓的公式：Uop=U－Zzd*I下面分析工頻變化量距離繼電器的工作原理正常運行時，輸電線路忽略線路阻抗的情況下線路電壓Uz處處相等。如圖3.1M=ENEM=EEN=EKNE=EMKN~M~~~UzUzUzUzUzUzUz圖3.1圖3.2在線路K點發(fā)生金屬性接地短路，故障點電壓為零，相當于在圖3.1的K點增加了一個反方向的電壓Uz。如圖3.2根據(jù)電路的疊加原理，就可以將圖3.2分解為正常運行的網(wǎng)絡(luò)（圖3.1）與故障分量網(wǎng)絡(luò)（圖3.3）。故障分量網(wǎng)絡(luò)就是工頻變化量分析的對象。EM=0MKNEN=0圖3.3只有一個附加電勢Uz，它的值就是故障前的母線電壓，這里選作極化量。~~Uz一、作出區(qū)內(nèi)故障阻抗圖。圖3.4ZZd圖3.3△IZM：M側(cè)系統(tǒng)阻抗；ZK線路M側(cè)母線至K點阻抗；Zzd：保護整定值；工KFI：電流故障分量。N△MZMZkUop線路M側(cè)的保護動作情況，UzUz=（ZM+ZK）*△IUop=（ZM+Zzd）*△I圖3.4作出函數(shù)U=△I*X的坐標圖，圖3.5，當X=（ZM+ZK）時，U=Uz，當X=（ZM+Zzd）時，U=UopUUopUzUMZM ZK XZd圖3.5這里的Uop的電壓是實際是不存在的，只不是是保護計算出的一個比較電氣量，△UM=ZM*△I，是故障后母線電壓的電氣量。所以 Uop=△UM+Zzd*△I。公式右邊所有的電氣量是可以測到的，所以可以計算出Uop的值。由圖3.5明顯可以得到在區(qū)內(nèi)故障時候︱Uz︱<︱Uop︱(式3.1)同理可以分析出正方向區(qū)外故障︱Uz︱>︱Uop︱(式3.2)二、反方向故障的阻抗圖如圖3.6△IKMFNZkZZdZSUzUop圖3.6在M側(cè)反方向K點故障時，Uop=Zs*△I，Uz=（ZZd+ZK+Zs）*△I。同樣作出函數(shù)U=△I*X的坐標圖（圖3.7），當X=Zs，U=Uop；當X=（ZZd+ZK+Zs），U=Uz。Zs雖然無法實際測到，但︱Uz︱—︱Uop︱=︱（ZZd+ZK）*△I︱=︱ZZd*I︱+△UM，公式右邊的數(shù)值也是可以測得的，︱Uz︱—︱Uop︱>0。UUzUopUMZSZKXZZd圖3.7可知，在反方向故障時︱ Uz︱>︱Uop︱(式3.3)歸納式3.1、式3.2和式3.3，就得到工頻變化量距離繼電器動作方程︱ Uz<︱Uop︱，同時也證明Uop作為工作電壓選擇的正確性。以上是以M側(cè)繼電器為分析對象，同理也可以分析出 N側(cè)繼電器動作方程。三、工頻變化量距離繼電器的動作特征正方向區(qū)內(nèi)故障，得到公式︱Uz︱<︱Uop︱，即︱ZM+ZK︱<︱ZM+Zzd︱，也就是ZK－（－ZM）︱<︱Zzd－（－ZM）︱動作區(qū)間是圓點在－ZM，半徑為︱ZM+Zzd︱的圓內(nèi)。圖3.8該動作區(qū)間包含了坐標原點，因此能很好的切除出口短路故障。用電氣變化量作為分析對象比普通阻抗繼電器更加靈敏，有關(guān)工頻變化量構(gòu)成的保護可以閱讀本章第四節(jié)《復合距離繼電器》。ZdZS’ZSZZd圖3.8ZkZZd+Zs=Zs’，注意到ZK是M側(cè)的反方正方向區(qū)外或者反方向故障時，令向，有圖3.9ZS’－Zzd︱<︱ZS’－Zk︱,動作區(qū)間是以Zs’為圓心，︱ZS’－Zzd︱為半徑的上拋圓，這個圓在整定值Zzd之外，所以不會誤動做。圖3.9第二節(jié) 普通距離繼電器在南瑞系列保護中，作為后備保護的普通距離繼電器通常也是比較工作電壓與極化電壓來判定保護是否應該動作。極化量Up一般選擇用故障時候的正序電壓U1，因為在比相式繼電器中，極化量是作為基準量與Uop比相，通常要求Up能保持故障前電壓的相位不變，幅值不能太小，比較容易取得的電氣量。正序電壓U1能夠很好的滿足要求。以A相故障分析⑴單相故障2U1a=Ua3⑵A、B兩相故障1U1a=Ua2⑶A、B兩相接地故障1U1a=Ua3⑷三相對稱故障U1a≈0（注：以上公式推導過程可參閱《技術(shù)問答》第 2版第23頁）因此采用正序電壓為極化量能很好的保持故障前正常電壓的特征。當三相短路時，保護的正序電壓低于10%正常電壓，這時保護進入低壓測量程序，一般就采用記憶回路記住正常時的工作電壓。Uop繼電器的比相方程－90°＜arg＜90°(式3.5)Up工作電壓：Uop=U－I*Zzd極化電壓：Up=－U1mjδe在圖3.10中，線路K點發(fā)生故障時,U1m=Em*,EM=(ZK+Zs)*I,Uop=(ZK－Zs)*I,EM=EEN=EjδMKNUp=－(ZK+Zs)*I*e~Uk~Us圖3.10EMMNEN這里需要解釋δ角的存在，如果考慮正常運行情況下負荷的潮δ流情況，上面分析的是電流從M側(cè)流向N側(cè)，必須要有電勢角（也圖3.11就是兩邊要有電位差）。如圖3.11，系統(tǒng)電勢EM超前M點電壓δ角，即公式中的δ＜0。如果電流是從EN流向EM，則EM落后M點電壓δ角，即公式中的＞0。把以上的公式帶入式3.5，最后得到e－90°＜arg〔(Zk－Zzd)/(Zs+Zk)*jδ〕＜90°作出上式的動作特征區(qū)間，有圖3.12。δ=30δ=0③Zzd0－Zs’δ=－30°－②①－圖3.12圖3.12給出了在δ=0、δ=－30°和δ=30°的三種動作區(qū)間，結(jié)合上面的公式分析，在送電側(cè)δ＜0，動作區(qū)間偏向第一象限，克服過渡電阻的能力強，在受電側(cè)，動作區(qū)間偏向第二象限，能較好的躲避負荷阻抗。這里要注意兩點：1、記憶回路提供的極化量并不是一直不變的，它只在故障瞬間保持故障前的狀態(tài)，只有它幅值逐漸衰減，但在衰減的過程中保持相位不變。用圖3.13可以表示出該動作區(qū)間的變化過程，①是故障瞬間的暫態(tài)圓，②是故障過程中極化量衰減時的過渡圓，③是最終的穩(wěn)態(tài)圓。2、取用極化量是－U1m，而不是U1m，如果采用U1m，就得不到該動作區(qū)間。以上主要解釋了在三相短路時候的動作方程及特征區(qū)間， 反應接地故障的接地距離繼電器和反應相間故障的相間距離繼電器與其原理基本一致，不同的地方有兩點：1、極化量的選取，三相故障時選用記憶量，其他距離繼電器選用故障的正序分量，前面已經(jīng)很詳細的說明了。2、接地距離繼電器由于零序電流的存在引入了零序補償系數(shù)K，所以它的工作為Uop=U－（I+3K*I）Zzd,下面以A相故障為例，推導零序補償系數(shù)K的公式。0UA=U1+U2+U0=Z1*I1+Z2*I2+Z0*I0=Z1*I1+Z1*I2+Z1*I0+Z0*I0－Z1*I0（一般的Z1=Z2）=Z1（I1+I2+I0）+（Z0－Z1）*I0Z0－Z1=Z1*IA+3Z1*（）*I0Z0－Z13Z1=Z1*IA+3K*I0Z1（令K=）3Z=（IA+3K*I0）*Z11一般情況下，可一取K=0.67。UφUA0φ同時，變換公式得到Z1=，得到單相繼電器的接線方式為。I+3K*IIA+3K*I0南瑞系列保護接地距離I、II段還提供了可以整定的穩(wěn)態(tài)角θ，θ可以取0°，15°和30°動作區(qū)間向第一象限偏移θ角，提高抗過渡電阻的能力。如圖3.14θ=0Zzd12°－Zzd－θ=30θ=15圖3.14圖3.15I、II段中還提供了電抗繼電器，該為了防止對側(cè)助增電流引起的超越，在繼電器大約向下傾斜12°，故其動作區(qū)間如圖3.15。作為遠后備保護的III段距離繼電器不設(shè)電抗繼電器，因為即使是下一段故障超越進本段的距離III段范圍內(nèi)，下一段的距離I、II、III段動作時間也比本段的距離III段動作時間快，因此不需要。第三節(jié) 距離繼電器的超越在上一節(jié)中提到加入電抗繼電器是為了防止超越，這一節(jié)就分析為什么會出現(xiàn)超越。工頻變化量的整定值分兩個，一個是在后備保護中的距離Rzd圖3.17在系統(tǒng)中，線路通過過渡電阻R接地，如圖3.16EM=EKI2EN=EM側(cè)的距離繼電器測量阻抗MI1~Um~NZJ=I1ZkR因為Um=Zk*I1+(I1+I2)*R（兩邊同時除以I）I1ZsI1+I22所以ZJ=Zk+R+*RI1I2jθI2圖3.16=K*ek=︱︱I1I1θ為I1和I2的夾角。最后得到公式ZJ=Zk+R+K*R*ejθ因此，ZJ在特征區(qū)間可以用圖3.17表示，當I1超前I2，θ＜0，I1落后I2，θ＞0，由于對側(cè)助增電流的角度的不確定性，在θ＜0時，測量阻抗ZJ小于實際的阻抗（Zk+R），在II段的故障就有可能落在I段動作。所以，我們設(shè)計了電抗繼電器來躲避這種情況。θ＞0第四節(jié) 復合距離繼電器K在高頻保護中，南瑞公司902R系列保護采用復合距離繼電器作為高頻方向元θ=0件。復合距離繼電器由兩部分組成， 一部分是第一節(jié)講述的工頻變化量距離繼電Zk器，另一部分是四邊形距離繼電器。因此稱作復合距離繼電器。四邊形距離繼電器動作特征如圖3.18θ，＜Z0zd=1.5ZL,Zx=0.05Zzd,Zzd阻抗角78°，Φ1=Φ2=30°，Rzd⊥Zzd。只需要整定Rzd和Zzd，四邊形的區(qū)間大小就可以確定下來了。為了Z防止在雙電源下線路故障出現(xiàn)距離保護超距越離現(xiàn)II象段， AB邊不與R軸平行，A－Zs而是向下傾斜10°~15°，為了防止Zzd圖3.17Φ1RDΦ2zd

出口經(jīng)過渡電阻接地也能可靠動作，CD邊也要向下傾斜，Rzd由過渡電阻有可能的最大值決定，為了保證經(jīng)過渡電抗接地也能可靠動作，取Φ1=Φ2=30°得到A、B兩點。I段Zzd1，它與四邊形距離繼電圖器3.18共同構(gòu)成C快速獨立跳閘元件，即 △Z，動作時間小于 10ms。必須注意理解的是△Z也是復合距離繼電器，而不僅僅是工頻變化量距離繼電器。 △Z的動作特征區(qū)間如圖 3.19。第二個是以超范圍整定到對端電源的工頻變化量阻抗保護DzzdF，它與四邊形距離繼電器構(gòu)成高頻距離保護Z++的方向元件。它的動作區(qū)間如圖 3.20。這里看到Z++的動作區(qū)間就是四邊形距離繼電器，似乎工頻變化量距離沒有用處，其實由于四邊形是固定的，在反方向和區(qū)外故障時候工頻變化量是一個遠離四邊形的上拋圓，與四邊形無交集，也就沒有動作區(qū)，所以能很好的防止非故障區(qū)故障時候高頻正方向元件的誤動。Zzd 第五節(jié)保護閉鎖系統(tǒng)振蕩的原理DzzdFZzd1Zzd有關(guān)什么是系統(tǒng)振蕩，和發(fā)生振蕩時，系統(tǒng)中各點的電壓，電流，相角變化規(guī)律以及振蕩對不同地點距離保護的影響的問題在《技術(shù)問答》上有詳細的講解，這里只對南瑞公司保護的開放閉鎖元件的四個判據(jù)作詳細的分析。在系統(tǒng)發(fā)生振蕩時，應該由手動或自動減少發(fā)電機機端出力和有選擇性的切除負荷，不應由保護無選擇的任意解列系統(tǒng)。因此，對有可能出現(xiàn)電網(wǎng)振蕩的保護必須加裝振蕩閉鎖元件。正常運行時，振蕩閉鎖元件一直是投入的，它閉鎖了距離保護等的動作，在網(wǎng)絡(luò)異常時，保護會啟動，該元件必須立刻判斷出異常是什么原因造成的。如果是系統(tǒng)振蕩，則該元件繼續(xù)投入，如果是故障，該閉鎖元件應立刻開放。下面就講南瑞保護區(qū)別振蕩和故障用的四個判據(jù)。一、保護啟動瞬間開放 160ms.即使是保護由于系統(tǒng)振蕩的原因而啟動，系統(tǒng)兩側(cè)電勢由正常功角θ擺至振蕩中心角180°的時間也遠大于200ms。這樣振蕩的軌跡還沒有進入動作區(qū)間閉鎖元件就已經(jīng)復歸。如圖3.21，正常運行在Ａ點，振蕩時振蕩軌跡是從Ａ點到ＢEM=0點（θ由θ到θ）的時間遠遠超EN=012MN過160ms。軌跡在這個時間內(nèi)不~~2能進入保護動作區(qū)。此時若是故θB障引起的保護啟動，閉鎖元件已θ經(jīng)開放，保護可以動作。所以這1A個判據(jù)在系統(tǒng)振蕩時候不會誤動，在故障時候不會拒動。該判圖3.21據(jù)只在啟動瞬間開放160ms，之后就永久閉鎖（保護整組復歸時才復歸），即使是在系統(tǒng)振蕩時候再有故障也不開放，這就需要其他判據(jù)。二、不對稱故障開放元件不對稱故障時的開放判據(jù)：∣ I0∣+∣I2∣＞m∣I1∣（式3.6）系統(tǒng)振蕩時，I0、I2接近于零，該判據(jù)不滿足。不對稱故障時，根據(jù)對稱分量法作出復合序網(wǎng)圖，可以得到短路點各序電流的關(guān)系：單相接地短路：∣I0∣+∣I2∣=2∣I1∣兩相短路∣I2∣=∣I1∣（式3.7）兩相接地短路∣I0∣+∣I2∣=∣I1∣考慮到兩端電網(wǎng)分支系數(shù)的影響，在式 3.6中m取0.6，很好的滿足式 3.7。三、對稱故障開放判據(jù) Uos=Ucosφ在保護啟動160ms后再發(fā)生三相對稱短路，以上的判據(jù)都不能滿足，所以需要新的判據(jù)，即采用振蕩中心的電壓Uos（圖3.22）的大小作為判據(jù)。EM M S N ENφO

無論系統(tǒng)是正常運行還是振蕩，∣OM∣都是M點母線電壓U，Ucosφ都反應了振蕩中心點S的正序電壓∣OS∣。三相短路一般都是弧圖3.22光短路，弧光電阻壓降小于 0.05U。此時分析振蕩中心在最不利的情況下，如何用延時來躲過振蕩軌跡處于區(qū)內(nèi)的問題。該判據(jù)又分兩部分：（1）－0.03U＜Uos＜0.08U，延時150ms開放。cosφ1=0.08,φ1=85.5°系統(tǒng)角171°cosφ2=－0.03,φ2=91.7°系統(tǒng)角183.5°圖3.23給出了此時振蕩的軌跡圖。從φ1到φ2變化了6.2°，整個振蕩周期φ變化是180°以最大振蕩周期3〞計算，振蕩周期在這個區(qū)間內(nèi)停留的時間是104ms，取延時150ms閉鎖開放，即使該區(qū)域是保護動作區(qū)保護也能躲過振蕩軌跡。Φ判據(jù)（1）2MSDCBANφ－0.1－0.030.080.251圖3.23判據(jù)（2）（2）－0.1U＜Uos＜0.25U，延時500ms開放該判據(jù)作為（1）判據(jù)的后備分析的道理和（1）完全一致。圖3.24以上的判據(jù)在Uos很小時候，就能很好的用延時來躲避可能是振蕩原因引起的低壓。從而保證保護不會誤動。如何更好的理解（1）、（2）兩個判據(jù)的關(guān)系，如圖 3.24振蕩軌跡是由A到B到C到D的單向運動，進入A點即（2）判據(jù)開始工作，接著進入B點，（1）判據(jù)也開始，如果是故障進入B點后150ms后（1）判據(jù)動作，如果是振蕩或者故障條件不滿足（1）的判據(jù)，軌跡繼續(xù)進入C點，如果是故障，在進入A點開始后的500ms時（2）判據(jù)動作。如果是振蕩，則進入D點繼續(xù)運行。以上的分析都是基于線路阻抗角為90°狀態(tài)下。在南瑞技術(shù)書上提到如果線路阻抗角不為90°時，φ角需要補償，這里解釋一下補償?shù)脑?。三相短路時，M點測得的電壓實際上是一個呈感抗性質(zhì)的線路壓降與一個純電阻性質(zhì)的弧光電阻壓降，一次系統(tǒng)圖如圖3.25可見，U1與U2相加就是母線電壓U，結(jié)合圖2.26，如果R不是純電感性質(zhì)，MU290°而是線路的阻抗角δ，因此Ucosφ也不再是弧則U1與U