继电保护学习指导书.doc

第一章 继电保护的基本概念 重点难点1.理解继电保护装置的主要作用是什么2.掌握继电保护的原理和继电保护装置、继电器的分类3.掌握继电保护装置的基本要求4.理解电磁型继电器的作用原理5.掌握数字继电器的原理、接线及整定调试。 主要内容一、短路故障与继电保护的作用电力系统的故障是指电力系统中某一元件的正常运行状态遭到破坏而无法正常供电的一种特殊情况。其中最危险的故障，是各种形式的短路故障。其中包括三相短路、两相短路、两相接地短路、不同地点的两点接地短路、单相接地短路，以及电机和变压器绕组的匝间短路等。电力系统出现的不正常运行状态，是指系统中电气元件的正常工作遭到破坏，但未发展成为故障时的情景。最常见的是过负荷运行。电气设备长期过负荷运行，会加速设备的绝缘老化，或者损坏设备，严重时还可能发展成为故障。电力系统中的故障和不正常运行状态都可能引起系统事故。二、继电保护的原理与分类继电保护装置是通过测量系统电气参量的变化来反映故障并构成对电力系统的保护。继电器是组成继电保护装置的最基本的电器元件，它能够根据输入电量或非电量的变化，接通或断开控制电路，从而实现保护和自动控制的目的。继电器通常由感受元件、比较元件和执行元件三部分组成。继电器的种类繁多，目前常用的继电器，按反应的物理量不同，可分为电量和非电量两大类。属于非电量的有：瓦斯继电器、压力继电器、热敏继电器等。属于电量的种类比较多，通常按继电器的动作原理可分为：电磁型、感应型、整流型、晶体管型和数字型等。三、对继电保护装置的基本要求一套完善的继电保护装置，通常应具备以下四种技术性能：即选择性、速动性、灵敏性和可靠性。选择性是指当发生故障时，继电保护装置有选择的动作，将故障范围尽可能的缩小，只将发生故障的元件切除掉；另一个含义是当距离短路点最近的保护装置或者断路器拒绝动作时，相邻元件的保护装置应起后备作用。所谓速动性，就是要求继电保护装置能以最短的时间将故障元件从电网上切除。灵敏性是指在保护范围内发生故障和不正常工作状态时，保护装置的反应灵敏程度。灵敏与否，受电力系统运行方式的影响较大，通常在保护装置的整定计算中，只考虑系统运行方式的两种极端情况，即最大运行方式和最小运行方式。最大运行方式下，系统发电机容量最大，电压较稳定，且系统等值阻抗最小，短路电流最大；最小运行方式下，电压不够稳定，系统等值阻抗最大，短路电流最小。保护装置的可靠性是指被保护范围内发生故障时，保护装置动作的可靠程度。其要求是：在保护装置应该动作的情况下，不因保护装置本身的某种原因而拒绝动作；在保护装置不改动作的情况下，不因保护装置本身的某种原因而误动作。三、电磁型继电器和数字型时间继电器以电磁铁为主体的继电器统称为电磁型继电器。这种继电器构造简单，便于维护，动作可靠，输出功率大，因此它是构成电磁型继电保护装置的主要元件，也常作为装置的出口继电器。电磁型继电器是通过电磁铁的电磁力使其可动的机械部分运动，并带动继电器的接点转换，实现输出信号的改变的。由于电磁继电器的用途不同，所要求的性能也不同，因此电磁铁系统的构造也不同。通常制成三种形式：螺管线圈式、拍合式和转动舌片式。电流继电器、电压继电器、时间继电器、中间继电器及信号继电器这几种常见的电磁型继电器的作用、结构原理和常见的型号。数字型时间继电器是近年来新发展起来的一种时间继电器，主要用作继电保护和自动装置中的时限元件，以实现装置中工作所需要的延时。其工作电压有直流和交流两种。 所需学时：4学时 复习题一、填空题1.系统事故可由系统的和运行状态引起。2.一套完善的继电保护装置，通常应具备、四条基本要求。3.能使电流继电器动作的电流值叫做继电器的动作电流；使电流继电器返回的电流称为返回电流。返回系数是指。4.电力系统发生短路故障时，通常伴有电流，电压，以及电流与电压间相位改变等现象。5.继电保护的选择性是指。二、简答题1.试述继电保护装置的作用.2.参照电流保护的单相原理示意图说明继电保护的工作原理。3.什么是继电保护的选择性和灵敏性？4.什么是电流继电器的动作电流？调节动作电流有哪两种方法？5.什么是低电压继电器的动作电压？低电压继电器的最大整定电压为200V，试述继电器线圈并联和串联时的最大整定电压各是什么？6.试比较电流、电压、时间、中间及信号继电器的作用、性能、结构方面的异同点。7.如果将SS-50系列时间继电器的动作时间整定在1.5s，是进行继电器整定端子的调整。第二章 相间短路的电流保护 重点难点1.掌握过电流保护的原理2.掌握过电流保护的接线方式、工作原理、整定计算方法3.掌握电压速度保护和低电压启动过电流保护的原理、整定计算方法 主要内容电力线路的短路故障分为相间故障和接地故障。所谓相间故障是指三相短路和两相短路；所谓接地故障是指单相接地和两相接地。本章主要介绍的线路相间故障的保护。当电力线路发生相间短路故障时，相间阻抗减小，线路电流增大，母线电压降低，利用这些可构成电流保护、电压保护和距离保护等。电流保护是反应电流增大而动作的一种保护装置，广泛应用于输配电线路、变压器、电容器等设备的保护。电流保护按照性能和作用通常可分为瞬时电流速断、限时电流速断和过电流保护三种。一、过电流保护的原理接线过电流保护通常称为过流保护，一般由电流元件、时限元件和信号元件三部分构成。其中电流元件是通过电流互感器反应电流的大小，又称测量元件或启动元件；时限元件即为时间继电器，其作用是使保护装置动作又必须的延时；信号元件即为信号继电器，其作用是在保护装置动作的同时，信号继电器本身或灯光有相应显示。过流保护的接线形式主要有以下三种方式：三相完全星型接线两相两继电器不完全星型接线两相三继电器不完全星形接线如果被保护线路的后面接有Y，d接线的变压器，并要求该线路的保护用作该变压器的后备保护时，则需在两相不完全星形接线的中性线上再接入一个电流继电器，构成两相三继电器不完全星形接线。通过分析，掌握过电流保护的整定计算，能完成动作值的整定。因过电流保护的动作时间不随短路电流的大小变化，而是一个定值，故这种保护又称为定时限过流保护。二、三段电流保护因过流保护是通过动作时间的配合实现动作的选择性的，其速动性较差。所谓瞬时电流速度保护，就是保护装置的动作时间是瞬时的，不设时间继电器，但应加设中间继电器，其主要作用是当电流继电器接点容量小时，需用中间继电器进行二次转换；中间继电器的固有时间可避开避雷器的瞬间对地放电时间，防止保护装置的误动作。瞬时速断保护不能保护线路的全长，这是它的主要缺点。瞬时电流速断保护与过电流保护相配合，能够满足一般线路保护的要求，但由于被保护线路的末端部分仍采用过电流保护装置，对于重要线路需加设限时电流速断保护。这种把后的动作时间较短，只有0.5s，而且能保护全部线路。由瞬时电流速断、限时电流速断和过电流保护相互配合，构成一整套线路保护，称之为三段式电流保护。其中瞬时（段）和限时（段）电流速断保护构成线路的主保护，当线路任何一点短路时，主保护都会在不大于0.5s的时间内灵敏动作。过流保护作为本线路的近后备保护和下一段线路的远后备保护。三、电压速断及低电压启动过电流保护当系统运行方式变化较大时，瞬时电流速断保护的保护范围，有可能小于被保护线路全长的15%，对于重负荷且距离较长的线路，过流保护的灵敏度难以满足要求。为此通常还采用电压速断和低电压启动过电流保护。这种保护还广泛应用于变电所的变压器、补偿电容等的保护中。反应电压下降而瞬时动作的保护称为电压速断保护。当同一母线上接有两回路以上线路时，其中任一回路发生故障，母线电压都要下降，接于该母线上的所有电压速断保护装置都将失去选择性而动作。同时压互二次回路断线时，电压速断保护装置也会误动作，为保护其选择性，常利用电流继电器实行闭锁。因过电流保护装置的动作电流是根据线路的最大负荷电流整定的，因而动作电流的数值较大，灵敏度较低，为此，可以采用适当降低电流继电器动作电流的方法来提高过流保护装置的灵敏度，而采用低电压继电器进行闭锁，以防止负荷电流较大时，保护装置误动作，这样构成的保护装置称为低电压闭锁的过电流保护。 所需学时：4学时 复习题一、填空题1. 电流保护按照性能和作用通常可分为、和三种。2. 过电流保护通常称为过流保护，一般由、和三部分构成。3. 过流保护的接线形式主要有、三种方式。4.反应整个被保护元件上的故障，并能以最短的时限有选择地切除故障的保护称为_。5.在电压速断保护中，为了保证保护装置的选择性，并防止电压互感器二次回路短线是保护装置的误动作，一般利用实行闭锁。6.定时限过电流保护的动作时限是按来选择的。二、简答题1.什么叫做定时限过电流保护？它的动作电流是根据什么原则确定的？如何保证它的选性？2.在什么情况下采用两相三继电器接线方式？为什么说此接线方式能比两相两继电器接线方式的灵敏度高一倍？3.为什么要采用瞬时电流速断保护？瞬时电流速断保护的动作电流是按什么原则确定的？4.为什么要设限时电流速断保护？它的保护范围为什么不能超过下一段线路的瞬时速断保护范围？5.试比较瞬时电流速断、限时电流速断及过电流保护的优缺点。6.在什么情况下采用低电压启动过电流保护？低电压启动过电流保护装置的动作值如何整定？三、计算题欲在下图所示的35kV线路AB上，装设三段式电流保护，试对保护1进行I段、II段、III段电流保护的整定计算（计算保护各段的一次动作电流、二次动作电流、最小保护范围、灵敏系数和动作时间），已知线路AB的最大负荷电流为100A，电流互感器变比为300/5，被保护线路的电抗为0.4km，可靠系数取1.3，1.1，1.2，电动机自启动系数1.5，返回系数0.85，时限阶段0.5s，。计算短路电流时可以忽略有效电阻。其它有关数据列于下表中。短路 短路点 电流运行方式ABC最大运行方式最小运行方式5.344.271.5251.4240.5620.548第三章 相间短路的方向电流保护 重点难点1.理解方向过电流保护装置的原理接线2.掌握整流型功率继电器的构成及工作原理3.了解功率方向继电器的动作特性、接线方式和短路故障时继电器的动作过程 主要内容我国大多数高压电网是双侧电源的辐射网和单侧电源的环网。在这种复杂的电网中，通常利用方向元件来实现保护装置的选择性。一、方向电流保护的原理电力系统常见的两种电网是两侧电源的辐射网和单侧电源的环网。由于线路两侧都有电源，故当线路发生短路故障时，两侧都流过短路电流。因此必须在线路两端都装设断路器和保护装置。当线路发生故障时，两侧的保护装置将两端的断路器断开，从而将发生故障的线路从电网中切除。这种情况下，三段式电流保护装置用于在复杂电网中将失去选择性，为了满足电网保护装置的选择性要求，提出了方向电流保护。这种保护方式时利用保护装置的不同方向短路时，流经保护装置断路功率的方向不同来实现保护装置的选择性的。而断路功率的流动方向，则可以利用功率方向继电器来判断。当功率方向继电器的正、反两个方向（设保护线路一侧称为正方向，另一侧称为反方向）短路时，反映在继电器的电压和电流的方向上正好相差180，功率方向继电器就是利用此相位差来判定短路点的方向而确定是否该动作的。方向电流保护可分为方向过电流保护、方向瞬时电流速断保护和方向限时电流速断保护等。其基本原理与电流保护相比，主要区别在增设了方向元件。二、功率方向继电器的构成及应用功率方向继电器是一种能够反应线路电压和电流的相位角变化，即反应功率流动方向而动作的一种继电器。当功率方向为正时，继电器动作，功率方向为负时继电器不动作。目前常用的功率方向继电器有整流型和晶体管型两种，其基本构成均可分为测量部分、比较部分和执行部分。了解功率型方向继电器的动作特性、接线方式及其短路故障时继电器的动作情况，正确掌握应用功率方向继电器。 所需学时：4学时 复习题一、填空题1. 功率方向继电器是利用相位差来判定短路点的方向而确定是否该动作的，当功率方向继电器的正、反两个方向短路时，反映在继电器上是。2.短路功率的流动方向可利用来判定、3.方向电流保护分为、和。4.功率方向继电器的比较部分是来判别的相位，以确定功率的正负方向。5.功率方向继电器的电压死区是指。二、简答题1.电流速断（瞬时和限时）保护装置在双侧电源辐射形网络中为什么没有选择性？画图说明。2.双侧电源保护装置的正反两个不同方向短路时，短路功率的流动方向有何不同？功率方向继电器上的电压和电流的相位角有何变化？3.电抗变压器有何作用？为什么要在整流型功率方向继电器中采用它？4.极化继电器的结构有何特点？为什么它的灵敏度比较高？5.什么是功率方向继电器的动作区？什么是功率方向继电器的最大灵敏角？动作区和灵敏角在实际应用中有何意义？6.何谓功率方向继电器的电压死区？当三相短路时，继电器是如何消除电压死区的？7.设功率方向继电器采用90接线，线路阻抗角=60，当A、B两相在保护装置的正方向短路，且短路点有保护装置安装处移向较远处时，试画图说明A相功率方向继电器上的相位角如何变化？第四章 电网的接地保护 重点难点1.了解单相接地、两相接地短路时故障点的零序电流和零序电压的表达式2.掌握零序电流、零序电压的正方向的规定3.熟悉三段零序方向电流保护的接线4.熟悉零序方向电流保护中功率方向继电器的接线 主要内容在大电流接地电流电网中，大部分故障是接地短路故障，包括单相接地和两相接地。尤其以单相接地故障最多，针对这类故障，广泛采用的零序电流保护和零序方向电流保护。零序电流保护和零序方向电流保护不仅作为电网接地故障的主保护和后备保护，而且在变压器等元件保护中也广泛应用。一、大接地电流电网接地故障时的零序分量当电网发生单相接地断路故障时，故障点的零序电流等于故障点电流的1/3，而且同相位；故障点的零序电压等于两个非故障相电压矢量和的1/3。经分析可知，相间故障时无零序电流和零序电压，零序电压和零序电流的存在，是接地故障区别于相间故障、正常运行、过负荷运行或系统振荡时的重要特征。母线上的零序电压是零序电流在该处变压器零序阻抗上压降的负值，零序电压和零序电流的相位关系，是由变压器的零序阻抗决定的，而与被保护线路阻抗及故障点的位置无关。当被保护线路发生接地故障时，零序功率不是由母线境保护装置流向线路的，而是由线路经保护装置流向母线的，当保护装置的反方向发生接地故障时，零序功率的流动方向也相反，利用此方向关系，构成零序方向电流保护。利用零序分量构成的各种零序保护，首先是要将零序分量过滤出来，能够过滤出零序分量的装置称之为零序分量过滤器。零序分量过滤器分为零序电压过滤器和零序电流过滤器两种。二、三段零序法方向电流保护反应零序电流增大而动作的保护称为零序电流保护。和利用相间故障的电流保护类似，零序电流保护也可分为瞬时零序速断、限时零序速断及零序过电流，而且在双侧电源或多测电源的电网中，为了保证在不同方向短路时保护的选择性，还需要零序功率方向元件，这样就构成了三段式零序方向电流保护。零序方向电流保护中的方向元件可以采用整流型或晶体管型功率方向继电器。 所需学时：2学时 复习题一、填空题1.零序电流保护是指。零序过电流保护与相间过电流保护相比，由于其动作电流小，所以灵敏度_。2当电网发生单相接地断路故障时，故障点的零序电流等于故障点电流的，而且相位；故障点的零序电压等于两个非故障相电压矢量和的。3.母线上的零序电压和零序电流的相位关系，是由变压器的决定的，而与被保护线路阻抗及故障点的位置。4.大电流接地系统短路时，负序电压和零序电压的变化为距短路点愈远，数值_；正序电压的变化为距短路点愈近数值 。5.零序方向电流保护中的方向元件采用。二、简答题1.两相接地、单相接地与两相相间短路同属不对称短路，但有何不同？2.零序电流、零序电压的正方向是如何规定的？其相位关系如何？3.按照灵敏系数的定义，试分析为什么零序电流保护的灵敏度较过电流保护的灵敏度高？4.LG-12型功率方向继电器的灵敏角是多少？在接线中如何满足灵敏度要求？试画向量图分析说明。第五章 相间短路的距离保护 重点难点1.掌握阻抗继电器的工作原理、动作特性、接线方法2.掌握距离保护的概念3.理解三段式距离保护的整定计算 主要内容距离保护作为线路的主要保护已经广泛应用于35kV以上的电网中。我国电气化铁道牵引变电所110kV进线，以及27.5kV馈线均以距离保护作为相间故障的主保护。距离保护的核心元件即为阻抗继电器。一、整流型阻抗继电器阻抗继电器就是反应短路时阻抗下降这一特点而构成的继电器，它是构成阻抗保护和距离保护的最主要元件。圆特性阻抗继电器又可分为全阻抗继电器、方向阻抗继电器和偏移阻抗继电器三种。阻抗继电器的动作条件是动作电压大于制动电压。阻抗继电器的接线方式采用0接线方式。其优点是继电器的测量阻抗与短路点的距离成正比，而且不随短路故障的类型变化，他的保护范围比较稳定。二、距离保护距离保护是以阻抗继电器为核心元件组成的线路保护装置。由于阻抗继电器所反应的短路阻抗是与短路点的距离成正比，所以通常称这种反应短路阻抗的保护为距离保护。距离保护广泛应用于高压输电线路相见断路故障的保护。在我国电气化牵引铁路供电系统中，也采用距离保护作为牵引网的主要保护。为了对重要输电线路构成性能完善的保护装置，距离保护多做成三段式。其中第段保护本线路的80%85%,且为瞬时动作;第段保护本线路的全部,并延伸到下一段线路的保护第段的部分。第段保护范围一直要延伸到下一段线路的末端甚至更长，其作用是作为本线路的近后备和下一段线路的远后备保护。构成距离保护的阻抗继电器有整流型圆特性阻抗继电器、晶体管四边形阻抗继电器等，目前多数距离保护装置已发展成套定型产品，目前正在逐步采用微机距离保护。在采用绝对值比较原理构成的阻抗继电器，当某种非短路故障原因造成继电器失压或电压过低时，阻抗继电器的测量阻抗减而落入动作区，继电器将会误动作，这是不允许的。为此需采用防止阻抗继电器误动作的闭锁装置，目前实际应用的主要断线闭锁装置和振荡闭锁装置。铁路牵引变电所由两路110kV高压输电线路供电，这种输电线路属于大接地电流电网，因而均没有相间短路保护和接地短路保护。当110kV线路上的负荷穿越变电所时，该变电所也设有线路保护装置，目前主要采用PLH-11型线路保护屏。该保护屏主要包括：LH-11型三段距离保护，用于相间断路保护；LL-11型三段零序方向电流保护，用于接地短路保护；LSC-11型三相一次自动重合闸装置，其作用是当故障跳闸以后，再使断路器重合一次；SCZ型三相操作装置。 所需学时：2学时 复习题一、填空题1.我国电气化铁道牵引变电所110kV进线及27.5kV馈线均以作为相间故障的主保护。距离保护的核心元件即为。2.圆特性阻抗继电器又可分为、和器三种。方向阻抗继电器的缺点是存在，3.阻抗继电器的动作条件是，接线方式采用。4.防止阻抗继电器误动作的闭锁装置，目前实际应用的主要和。5.偏移阻抗继电器常用作保护装置的启动元件，其优点为。二、简答题1.何为阻抗继电器？阻抗继电器的测量阻抗与线路一次阻抗有何关系？2.整流型全阻抗继电器、方向阻抗继电器、偏移阻抗继电器的动作特性各有什么特点？3.为什么要选取阻抗继电器的动作灵敏角与被保护线路的阻抗角相等？若两者差异较大有什么影响？4.何谓阻抗继电器的精确工作电流？它有何实践意义？5.什么是阻抗继电器的0接线？0接线时，三相阻抗继电器上的电压、电流各有什么相别？6.阻抗继电器的整定变压器有何作用？当整定变压器的变换系数减小时，继电器的动作边界如何变化？7.方向阻抗继电器的的动作灵敏角=70，该方向上的最小整定阻抗为2，用于负荷阻抗角=40的线路上，线路最小负荷阻抗折算至继电器上的值为2，试按最小负荷阻抗对该继电器进行整定计算，求出整定变压器的整定端子值。8.什么叫断线闭锁？在PLH-11型线路保护屏中，断线闭锁起什么作用？9.系统短路故障与振荡有什么区别？当短路故障时，负序电流启动装置是如何工作的？第六章 自动重合闸装置 重点难点1.掌握自动重合闸装置的作用、基本要求、工作原理2.熟悉单侧电源输电线路的三相一次重合闸的工作原理及构成3.掌握双侧电源三相一次重合闸工作原理4.掌握重合闸参数选择方法，重合闸与保护配合的方法。 主要内容当断路器跳闸之后，经过整定的动作时限，能事后断路器重新合闸的自动装置，叫做自动重合闸装置（简称ARD装置）。电力系统和牵引供电系统的运行经验证明，架空输电线路和接触网的故障大多数是瞬时性、自消性。当继电保护动作，断路器跳闸，把故障线路切除后，短路点的电弧自行熄灭，绝缘强度随即恢复，如果把线路重合闸，就能恢复正常供电。但是用控制开关操作，速度太慢，耽误时间。采用自动重合闸装置能获得良好的效果。根据运行资料的统计，60%90%的重合闸是成功的。可见，自动重合闸的作用是：当断路器跳闸后，缩短断路器重新合闸的操作时间，有利于供电系统可靠地、不间断的供电，进一步提高供电的质量。一次自动重合合闸的主要结构由重合闸启动回路、重合闸延时回路、重合闸执行回路、加速保护动作回路和其他回路五部分构成。自动重合闸装置应满足以下基本要求：除了下述第、两种情况外，当断路器由于继电保护动作或其他原因而跳闸后，自动重合闸装置都应该动作，是断路器重新合闸。用SA（操作断路器分、合闸的万能装换开关，又称控制开关）操作或遥控分闸断路器后，不应该进行重合闸。用SA操作合闸断路器，保护随机动作跳闸时，不应进行重合闸。因为在这种情况下，一般存在持续性短路，如可能是由于有隐患或者保证作业安全的接地线忘记拆除等原因所致，所以重合一次也不可能成功。一般应优先采用由SA位置与断路器实际位置不对应，即SA在和后位置而断路器实际在断开位置，作为启动自动重合闸的条件。当采用保护装置启动重合闸时，必须采取措施（如自保持回路，记忆回路等）保证ARD可靠动作。重合闸次数应符合规定，例如，一次自动重合闸装置只允许重合闸一次。自动重合闸装置的动作时限应该尽可能端，以缩短停电时间；但也不能太短，以提高重合成功率和设备工作可靠性。ARD动作后应能自动复归（即自动恢复到准备下次动作的状态）。应考虑又可能在重合闸之后或之前加速继电保护动作，以便更好的与继电保护配合，加速切出故障。熟悉单侧电源线路采用的DH-2A电磁型三相一次重合闸装置原理接线图，了解其动作的基本过程。对于双侧电源线路上采用自动重合闸装置时，除了应满足一般的基本要求外，还必须考虑其特点：当线路发生故障时，线路两侧的保护装置可能以不同的时限动作于跳闸。因此，为了使重合闸能够成功，线路两侧的重合闸必须在保证两侧断路器都断开后，并且故障点有足够去游离时间的情况下，才能进行重合；当线路发生故障，断路器跳闸以后，两侧电源有可能失去同步，因此在进行重合闸时，必须考虑是否同步，以及是否允许非同步合闸。双侧电源输电线路，根据网络的结构不同而采用不同的重合闸方式，主要有：非同步重合闸方式，即不论两侧电源是否同步，断路器都可以进行重合。检查同步重合闸方式，即在自动重合闸前进行同步检查，只有当断路器两侧的电压符合同步条件时，才能进行重合闸。这种重合闸方式不会产生很大的冲击电流，合闸后也能很快的拉入同步。目前，电气化铁道牵引变电所110kV进线线路上，均采用检查同步重合闸方式。 所需学时：4学时 复习题一、填空题1.当断路器跳闸之后，经过整定的动作时限，能事后断路器重新合闸的自动装置，叫做。2.对双侧电源输电线路的自动重合闸，常采用检定 。3.双侧电源输电线路，根据网络的结构不同而采用不同的重合闸方式有：、两种。4. 电气化铁道牵引变电所110kV进线线路上，均采用重合闸方式。 5.为检查线路有无电压和检查同步，测量线路电压的大小和相位，需在线路侧装设电压互感器或。二、简答题1.输电线路及牵引网为什么要装设自动重合闸装置？对自动重合闸有哪些基本要求？2.继电保护与自动重合闸的配合方式有哪几种？3.如果重合闸装置中中间继电器KM的接点KM1、KM2、KM3粘住，断路器为什么不会多次重合？4.说明后加速保护装置动作的原理及作用？5.什么叫检查同步重合闸方式？同步检查继电器如何判断二电压是否同步？6.为什么不能采用在一侧只装设无电压检查，而另一侧只装设同步检查的重合闸方式？第七章 备用电源自投装置 重点难点1.掌握备用线路自投的要求2.理解备用线路自投的基本原理3.掌握变压器自投的要求和基本原理 主要内容一、备用线路自投为了提高电力系统重要用户供电的可靠性，在用户变电所的电源线路侧通常采用环形电网或双回路供电。如电气化铁路供电系统的牵引变电所，在起高压电源线路侧，一般都采用“双T”型电源进线的接线方式，或者双侧电源“桥”型接线方式。但是在采用环形电网或双回路与供电的情况下，如果两路电源同时投入，一是短路电流同时增大，二是继电保护复杂。有些情况下，电力系统只准投入一路电源。为此，两路电源线路分为工作电源线路和备用电源线路。仅仅当工作带电源线路发生故障退出运行时，备用电源线路才自动投入运行。备用电源自动投入的意义在于：一方面可以提高供电的可靠性，另一方面可以限制短路电流，简化继电保护装置。对于备用电源线路自动投入装置的基本要求是：任何原因引起工作电源线路短电时，备用电源线路都应可靠地实现自动投入，以保证对用户正常供电的连续性。在工作电源线路断路器还未断开的情况，不允许备用电源线路投入运行。在工作电源线路有操作分闸时，不允许备用电源线路自动投入运行。在工作电源线路失压后，首先应延时断开工作电源线路断路器。电压互感器回路短线时，不应引起备用电源线路自动投入装置误动作。以目前广泛采用的双T接线牵引变电所主接线为例，正常运行时，由一路电源进线向一台主变压器供电，另一路电源进线和另一台变压器助于备用状态。为了提高牵引供电的可靠性，装设备用电源进线和备用主变压器自动投入装置（AAP），以便当运行的电源进线是呀或运行的主变压器故障时，能使备用电源进线或备用主变压器自动投入运行，以迅速恢复正常供电。AAP组成包括三部分，分别为启动元件、执行元件、检压元件。二、备用变压器自投近年来牵引变电所的主变压器均采用100%固定备用方式，即变电所安装两台牵引变压器，每一台的容量足以承担该所应该承担的全部负荷。正常运行时，只有一台变压器运行，另一台处于备用状态。当运行变压器故障或需要检修时，另一台投入运行。为了缩小故障时两台主变的投切时间，保证供电的连续性，目前许多变电所都设有主变自投装置。当运行变压器故障时，保护装置将故障变压器切除后，主变自投装置迅速将备用变压器投入运行。主变自投装置应注意以下几点：主变自投采用保护装置启动方式，即只有在变压器本身故障，或变压器两侧断路器处于非正常运行状态，才启动变压器自投装置。只有在备用变压器正常情况下，且变压器副边的断路器处于分闸状态时，才允许自投装置将备用变压器投入运行。备用变压器投入时，110KV侧隔离开关不进行切换。备用变压器自动投入时间应尽量短，严格遵照“断路器先分后合，隔离开关先合后分”的原则。当主变检修时，应利用相应的转换开关，将主变备用自投撤出。熟悉主变备用自投的工作原理及程序。 所需学时：2学时 复习题一、填空题1.备用电路的自投启动时间应（、）自动重合闸的全部时间。2.当线路故障失压后，只有在另一回路电压情况下，才允许自投。3.主变压器采用启动方式，即只有在变压器本身，或变压器两侧断路器处于运行状态，启动变压器自投装置。4.断路器和隔离开关在动作程序上应该严格遵守“断路器，隔离开关”的原则。5.只有在备用变压器正常情况下，且变压器副边的断路器处于状态时，才允许自投装置将备用断路器投入运行。二、简答题1.备用线路自投装置有哪些主要要求？2.以回路曲线供电方式为例，绘出当回路线路故障时，回路字头的原理方框图。3.变压器纵差动保护动作电流的整定原则是什么?4.按照教材图7-3和7-5（变压器自投原理展开图）说明回路曲供方式下，2T发生故障为例，自投电路的工作原理。第八章 故障点自动测定装置 重点难点1.掌握电抗型故障点测定装置的原理2.掌握ZKT-1型故障点测定装置电路组成3.理解ZKT-1型故障点测量仪表原理接线图4.理解DKWG-型接触网故障参数测量仪的工作原理 主要内容为了提高牵引供电的可靠性，目前所有的牵引变电所都装设有接触网故障点标定装置。这种装置能在接触网发生断路故障时，自动测量出故障点的距离。目前，应用于牵引供电系统的故障点测距装置主要有电抗型和电流型两种。电抗型是通过测量短路点短路电抗的方法来度量故障点的距离的。电抗型又有晶体管型、数字型和微型计算机型等。电流型用于AT供电方式中，他通过测量故障点两侧自耦变压器吸上电流比值的方法来量度故障点的距离的。一、ZKT-1型故障点测定装置的原理及应用ZKT-1型故障点测定装置是电抗型故障点测定装置，它是通过测量牵引变电所至故障点短路电抗的方法来反应故障点的距离。由于测量数值只反应线路电抗值，因而测量值不受过渡电阻变化的影响，相对误差较少。由上式可以看出，当牵引网每公里电抗一定时，可以通过测量母线残压的无功分量和短路电流的方法，并进行求商运算，即可得到短路电抗，并求得短路点的距离。ZKT-1型电抗故障点测定装置实际电路较为复杂，主要分为测量部分、比较回路、线性变换及读数回路、控制回路、电源部分五大部分。通过ZKT-1型故测仪电路框图简装接线图，了解各部分组成的作用，并掌握其调试运用的过程。二、ZKT-1型故障点探测仪原理接线图ZKT-1型接触网故障点探测仪是利用测量线路的电抗原理构成，主要由测量回路、相敏整流电路、比较及计量电路、读数回路、控制电路和电源装置几部分构成。其中测量回路包括电流测量回路和电压测量回路两部分，电流测量回路用以测量四条馈线电流和故障电流的；电压测量回路用以测量短路电压的无功分量。相敏整流电路是该装置中重要的电路之一，其作用是测量短路电压的无功分量，相敏整流电路对经过两次变换的断路电压进行整流，但整流电路的工作又受相控电压控制。经分析，相敏整流电路的输出电压平均值与短路电压的武功分量成正比。比较及计量电路的作用是求的短路电压的无功分量与短路电流的比值。读数回路是要测取电压，将读书回路切换至电流计量回路时，可读出短路电流的数值。电源装置是为了得到可靠的工作电源，装置还采用了变电所的直流电源。控制电路包括装置的启动电路、选项与选线以及自动进行测量、计量、读数等一系列工作的多个控制继电器。三、接触网故障参数微机测试仪DKWG-1型接触网故障参数测试仪是利用单板计算机完成牵引变电所四条馈线的短路电流、电压、电流与电压相位和短路电抗的测量。当正常运行时，测试仪将所测得的各馈线电流、电压和相位在七段发光二极管LED显示器上轮流显示。当短路故障时，仪器测量打印出故障线路的短路电流、电压、相位、电抗和短路时间，给出音响报警信号，并可与微机远动装置联机，将测得的短路参数送往电力调度所。接触网发生短路故障时，不管是金属性短路还是非金属性断路，其短路电抗都是与故障点的距离成正比的。 所需学时：2学时 复习题一、填空题1.牵引供电系统故障点测距装置主要有和两种。2.电抗型故障点测量装置是通过测量牵引变电所至故障点的方法来反应故障点的距离。3ZKT-1型故障点测定装置电路由、五部分构成。4. ZKT-1型故障点测定装置测量回路包括和两部分。5.采用集运放作为整形电路的优点是：。二、简答题1.试述电抗型故障点测定装置的测量原则？2.电抗型故障点测定装置中相敏整流电路、t0检出电路的作用是什么？其原理电路是如何实现这些作用的？3.试述控制电路个继电器的作用？4.故障点测定装置的工作电源为什么不使用电阻降压方法，而采用直流逆变电路？5.已知某变电所、号馈线接B相电压，馈线接触网长度分别为15km和10km，接触网的每公里阻抗为0.54964.1（/km）,电流互感器的变比Ki=120，电压互感器的变比Ku=275，是完成有关调试整定工作：选取电压现象开关的位置；选取整定按钮如何进行微安表的调零和调满刻度当号馈线发生故障，且微安表指示25格时，试计算故障点距离。第九章 牵引网保护 重点难点1.掌握牵引网的特点2.掌握单线单边供电、双线单边供电、复线单边供电的牵引网保护方式3.掌握四边形特性4.理解相位比较电路的原理5.掌握ZKH-2A型成套保护装置的特点、组成及其各部分作用。6.了解牵引网保护的整定计算 主要内容一、牵引网的特点牵引网是由馈电线、接触网、轨道与大地，回流线等部分组成的特殊供电网。牵引网保护是牵引供电系统的主要保护，它直接影响到牵引供电的可靠性。接触网作为牵引网的主体，具有结构复杂、结点多、跨距小，设备要受到各种建筑物和自然环境的约束，还要经受高速运动着的电力机车受电弓的摩擦撞击和电弧的烧损特点，且多数为瞬时性短路故障。针对其特点，要求牵引保护装置具有较高的可靠性，设置要求主要针对两相短路故障，并应装设自动重合闸装置和故障点位置标定装置；保护装置中应采取有效措施，消除波形畸变所导致的误动作等。鉴于上述特点，牵引网保护多以距离保护为主保护，而用电流保护作为辅助保护。距离保护多采用较高灵敏度的四边形特性阻抗元件，同时对馈线均设有自动重合闸装置和故障点位置标定装置。二、牵引网保护方式牵引网保护装置一般装设在牵引变电所、分区亭、开闭所之中。牵引网保护是利用反应馈电线所接的母线电压和馈电线电流变化而构成对线路的保护，亦称馈电线保护。 1.单线单边供电这种情况下牵引网可设置一套独立的电流保护装置或距离保护装置，但其保护范围必须是从馈电线始端到牵引供电臂末端，即分相绝缘的部位。一般采用过电流保护，因为它较瞬时电流速断保护和定时限流速断保护具有较高的灵敏度，且能保护线路全长。当最小电流为最大负荷电流的1.8倍以上时，可采用过电流保护，即：。当电流保护装置的灵敏度不能满足要求时，应采用距离保护装置，其保护装置的动作值按牵引网的最小负荷的阻抗计算：其中：距离保护动作阻抗一次值；牵引网最小负荷阻抗，由母线母线最低工作电压和馈线最大负荷电流决定。可靠系数，取1.2； 返回系数，取1.1.距离保护的灵敏度按保护范围末端故障时的线路最大阻抗计算，并满足规程要求：距离保护中的阻抗元件可采用圆特性，或四边形特性。在单线单边供电方式下，无论采用电流保护或距离保护，保护装置的动作时限大于电力机车保护装置的动作时间（0.060.08s），一般取0.1s。2.单线双边供电单线双边供电时，即两变电所的相邻牵引网经分区亭中的断路器实现电联结，由两变电所经接触网对电力机车实行双边供电。在这种供电方式下，变电所馈线上应设两段保护，段保护范围由变电所出口到分区亭之间全长的85%，称第一段保护；段保护到相邻变电所馈电线出口处，称第二段保护。牵引网馈线的具体保护方案有三种：两断电流保护。段采用电流瞬时速断保护，段采用过电流保护。段采用电流瞬时速断保护，段采用距离保护。两段距离保护。段按线路阻抗整定，段按最小负荷阻抗整定。这三种方案在技术指标能满足要求时，优先考虑电流保护。三、四边形阻抗特性圆特性阻抗继电器作为重负荷线路的牵引网距离保护的测量元件，灵敏度较低，难以满足要求。因此目前国内外均使用具有较高灵敏度的四边形特性阻抗元件，如许继电器生产的ZKH-2A型保护装置中的阻抗元件即为四边形特性。所谓四边形特性是以四边形的四条边为边界，内部为继电器的动作区，外部为非动作区。四边形的构成一般由两组折线叠加而来的，这两组一组为两边折线特性，另一组为三边折线特性。故而，折线特性的形状不同，迭加而来的四边形形状也就不同。ZKH-2A型成套保护装置是我国目前使用较为广泛的电气化铁道馈电线保护装置。其特点就是阻抗元件采用四边形特性，且带有方向性，对负荷重、线路长，并装有吸流变压器的牵引网有较高的灵敏度。装置还具有躲避电力机车变压器励磁涌流、消除负荷电流畸变干扰的能力，且保护范围受过渡电阻的影响较小，不需要设断线闭锁装置。ZKH-2A型成套保护装置有电流元件、阻抗段元件、阻抗段元件、一次重合闸元件、控制电路及故障点位置探测仪启动电路等组成。其中，电流元件用以构成电流保护，一般作为哦阻抗元件的辅助保护，以消除方向性四边形特性的死区。电流元件包括电压形成回路、触发回路、延时回路和出口信号回路。 所需学时：4学时 复习题一、填空题1.牵引网保护多以为主保护，而用作为辅助保护。其中距离保护多采用具有较高灵敏度的元件。2.目前电气化铁道馈线保护广泛使用的ZKH-2A型成套保护装置包括、及故探仪启动元件。3.所谓四边形特性是指一四边形的四条边为其边界，内部为，外部为。4.我国目前使用较广的电气化铁道馈线保护装置是。5. ZKH-2A型成套保护装置中的电流元件一般作为阻抗元件的辅助保护，以消除。二、简答题1.和一般电力网相比，牵引网由哪些特征？2.牵引变电所馈线保护按不同的线路供电方式一般采用哪些保护？3.牵引网设过电流保护时，其动作时限如何考虑？4.描绘一种四边形阻抗特性的比相相量，绘出其特性图。5.举例说明一种折线阻抗特性的动作条件。6.写出半波连续原理比相电路的工作过程。7.四边形阻抗特性的继电器如何进行整定？写出整定公式并解释各符号含义。8.ZKH-2A型馈线成套保护装置有哪几部分组成？有何作用？9. ZKH-2A型馈线成套保护装置中的岩石电路有几种？各有什么特点？10.参照馈线保护装置的原理展开图写出当线路故障时ZKH-2A型装置的工作过程。第十章 牵引变压器保护 重点难点1.掌握变压器的故障，非正常运行及其保护的配置2.掌握瓦斯保护的构造，工作原理，原理接线3.掌握变压器纵差保护的工作原理、整定计算方法4.掌握变压器保护的整组动作试验5.掌握变压器系统故障时的分析处理方法6.掌握变压零序保护的类型及工作原理。 主要内容牵引变压器存在空载合闸、正常运行、短路故障、不正常运行几种状态。不同运行状态继电保护装置的构成及其整定计算不同。牵引变电所变压器的投运、检修后运行及采用固定备用备用方式的运行变压器故障后备用变压器的投入，均为空载合闸。合闸时，会产生励磁涌流，且只流过变压器电源侧绕组；励磁涌流的大小与变压器合闸瞬间电源电压有关；励磁涌流中含有大量的二次谐波分量和衰减性直流分量。变压器的短路故障，根据短路地点的不同，分为油箱内部短路故障和油箱外部套管及引线上的短路故障。内部短路点的高温电弧将会损坏线圈的绝缘，也会使绝缘物剧烈气化，产生大量的瓦斯气体，造成油箱内压力剧增。外部则多为相间短路故障及单相接地短路故障。变压器的不正常运行状态的出现，将会引起变压器线圈于铁芯的过热，加速绝缘老化。变压器的正常运行状态是最为常见的一种运行方式。牵引变压器是变电所最重要的设备，他的故障将直接影响到牵引供电系统的安全运行。引变压器通常采用多种保护方式，保护装置的设置能实现：保护装置不误动作；短路故障时应能可靠而迅速的动作；不正常运行状态时能给出相应的信号。根据电力设计的规定，牵引变压器应设置下列保护：主要保护主要保护由瓦斯保护和纵联差动保护构成，用于反应变压器上的短路故障。瓦斯保护用于反应变压器油箱内部的短路故障，纵联差动保护既能反应变压器油箱内的短路故障，也能反应油箱外引线及母线上发生的断路故障。主保护为瞬时动作，且动作后变压器各侧断路器均跳闸，变压器退出运行。后备保护分为三种：过电流保护；变压器外部断路故障的电路保护；辅助性保护。其中，过电路保护主要保护拒动时，由后备保护经一定延时后动作，变压器退出运行。变压器外部短路故障的电流保护设于变压器的27.5kV侧，作为27.5kV母线短路故障的保护和牵引网短路故障的后备保护。辅助性保护包括变压器的过负荷保护、过热保护和轻瓦斯保护。保护动作后，只发出相应的信号。当油浸式变压器油箱内发生短路故障时，短路点处的高温电弧引起变压器油气化，产生瓦斯气体并形成油流气。把利用有