电力系统继电保护交流电压切换回路与防跳回路反事故措施的研究.doc

电力系统继电保护交流电压切换回路与防跳回路反事故措施的研究 隶劫大嘤硕士学位论文电力系统继电保护交流电压切换回路与防跳回路反事故措施的研究研究生姓名塞金出导师姓名全蕉 一给 东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果尽我所知除了文中特别加以标注和致谢的地方外论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意研究生签名 日期型型垫壶东南大学学位论文使用授权声明东南大学中国科学技术信息研究所国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档可以采用影印缩印或其他复制手段保存论文本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致除在保密期内的保密论文外允许论文被查阅和借阅可以公布包括刊登论文的全部或部分内容论文的公布包括刊登授权东南大学研究生院办理如研究生签名 期墅生 导师签名二坌筮目录摘要符号注释表第一章绪论电力系统二次同路简介二次同路的概念二次回路的分类及相关要求二次亓路的重要性继电保护反事故措施的提出及发展状况继电保护反事故措施的提出继电保护反事故措施的发展状况一论文的研究内容一本章小结第二章交流电压切换回路防跳同路的原理及反措现状交流电压切换同路的原理防跳回路的原理断路器跳合闸电流整定的概念交流电压切换同路及防跳同路反措要求交流电压切换回路反措要求防跳同路的反措要求本章小结第三章交流电压切换同路反措方案分析采用双位置继电器交流电压切换同路存在的问题故障现象故障排查及原因分析自保持交流电压切换同路存在的问题自保持电压切换同路反措方案系列保护电压切换同路反措方案本章小结第四章交流电压切换网路反措方案设计仃实验平台设计实验目的实验平台的组成交流电压切换回路反措方案的测试不保持电压切换同路的测试测试三相失压对保护装置的影响结论本章小结第五章防跳同路反措方案分析一保护防跳回路与断路器防跳回路配合时的反措分析一跳合闸电流整定问题故障排查及原因分析跳合闸电流整定反措方案典型操作回路电流整定方法本章小结东南大学硕上学位论文第入章防跳同路反措方案设计一实验平台设计实验目的实验平台的组成防跳同路反措方案的测试保护防跳与断路器防跳配合时的反措方案测试一跳合闸电流整定反措方案的测试其他保护装置防跳回路反措方案的测试结论本章小结第七章总结和展望本文主要贡献存在的不足进一步研究内容致谢参考文献作者简介一摘要摘要电力系统继电保护及安全自动装置反事故措施要点扼要的汇总了多年来设计与运行部门在保证继电保护装置安全运行方面的基本经验但对于具体情况尤其是交流电压切换回路和防跳回路还要结合实际制定相应的措施同时随着保护装置的更新换代对上述回路反事故措施以下简称反措的具体实施提出了一些新的要求本文主要以南京电网电压等级二次设备实际运行情况为根据通过对继电保护二次回路故障实例的分析研究了交流电压切换回路和防跳回路的反事故措施方案本文的主要工作和成果如下分析了交流电压切换回路存在的问题提出了如下反措方案对于具有三相失压独立判据的保护装置其交流电压切换回路应采用不保持电压切换回路对于一系列保护装置电压切换回路应采用自保持电压切换回路同时改进切换继电器同时动作信号接点分析了保护防跳回路与断路器防跳回路的配合问题提出反措方案当保护防跳与断路器防跳功能同时具备时优先采用断路器防跳回路针对防跳回路中的跳合闸电流整定问题提出了相关反措方案并对国电南自系列一南瑞继保公司系列一一操作装置的跳合闸电流整定方法进行总结关键词继电保护反事故措施交流电压切换回路防跳回路跳合闸电流整定 一 一一 一 符廿注释表符号注释表 手动切换开关 电压切换继电器及其接点 母隔离开关辅助接点 断路器及其辅助接点 信号灯 正负直流操作电源 保护操作箱防跳继电器及其接点 直流空气开关亿交流空气开关 母二次侧电压绕组刊 母二次侧电压绕组母电压小母线一母电压小母线隔离开关位置重动继电器接点 电压切换继电器及其接点跳位继电器 合位继电器小刖下 断路器防跳继电器断路器辅助接点远近控转换开关就地合闸按钮手合接点手跳接点重合闸接点断路器防跳继电器及其接点压力闭锁接点弹簧储能接点合闸线圈跳合闸电流整定连线几启动不启动重合闸三跳接点合闸保持继电器及其接点弹簧储能接点安全自动装置通信设备等二次设备之间的相互连接的回路统称为二次回路二次回路的分类及相关要求按二次回路的作用特点和性质进行分类二次回路可分为交流回路及直流回路交流回路通常可分为交流电压回路交流电流回路直流回路分为控制回路也称操作回路信号回路及逻辑回路等广义的说逻辑回路包含在控制回路中交流电流回路由电流互感器二次输出端至测量仪表或自动装置或继电保护装置输入端的整个回路交流电压回路本论文所指的交流电压回路是指由电压互感器二次输出端至测量仪表自动装置或继电保护装置输入端的全部回路当电气主接线为双母线接线时为了保证保护装置及测量计量等设备采集的二次电压与一次对应必须设置二次电压的切换回路对于双母线接线或单母线分段接线当一台电压互感器检修或因故停运时可以通过改成单母线运行方式来保证电压互感器停运母线的设备继续运行这时需要将二次回路进行联络以确保相应的保护计量设备能够继续运行本论文研究的交流电压切换回路就是指二次电压的切换回路对交流电压切换回路有如下要求应确保切换过程中不会出现由电压互感器二次向一次反充电在切换之前应退出在切换过程中可能误动的保护或在切换的同时断开可能误动的保护正电源进行手动切换时应根据专用的运行规程由运行人员进行切换当将双母线或单母线分段的一组电压互感器退出运行切换为另一组电压互感器供电时如一次回路没有联络则应先将要退出的电压互感器二次输出断开再合上另一组电压互感器的二次输出控制回路在发电厂及变电所控制回路涉及面较广它主要包括由保护装壅堕大堂堡主堂垡堡壅置或控制开关或其他自动装置出口接点至断路器跳闸及合闸线圈或其他执行元件端部的所有回路控制回路应满足以下要求能进行手动跳合闸和由保护及自动装置的跳合闸且在跳合闸动作完成之后能自动断开跳合闸回路应有断路器位置状态在合位还是在分位指示信号及自动跳合闸信号能监视直流电源及下次操作时在合位时下次操作是跳闸而在跳位时下次操作是合闸对应回路的完好性具有防止断路器多次重复动作的防跳回路当对具有单相操作机构的断路器进行三相操作时应具有三相位置不一致信号应具有完善的跳合闸闭锁回路例如压力气压或液压降低弹簧储能不足等闭锁回路对于具有两组跳闸回路的断路器其控制回路应由两路相互独立的直流电源供电信号回路由保护信号继电器输出接点或自动装置位置接点至灯光及音响装置之间的全回路若按信号的性质及用途进行分类发电厂及变电所电气信号可分为事故信号预告信号位置及状态指示信号及其他信号本论文的主要研究对象为交流电压切换回路和防跳回路前者属于交流电压回路后者属于控制回路二次回路的重要性二次回路是确保电力系统安全生产经济运行和可靠供电不可缺少的重要组成部分二次回路的故障常会破坏或影响电力生产的正常运行例如若某变电站差动保护的二次回路接线有错误则当变压器负荷较大或发生穿越性短路故障时会有误跳闸的可能若线路保护接线有错误一旦系统发生故障则可能会使断路器无法跳闸因此二次回路虽非主体但它在保证电力安全生产方面起着极其重要的作用继电保护反事故措施的提出及发展状况继电保护反事故措施的提出我国电力系统已经向大机组高电压的现代化电网发展继电保护及安全自动装置以下简称继电保护装置的应用水平得到极大提高继电保护装置是保障电力设备安全防止大面积停电最有效的技术手段国杉的大量事故表明继电保护装置一旦不能下确动作往往酿成严重后果继电保护装置正确动作率的高低除了制造质量因素外在很大程度上取决于设计安装调试和运行维护人员的技术水平据统计在我国及以上系统继至二主堑丝电保护装置不正确动作次数中继电保护及运行维护人员因素造成的不正确动作率占以上因此加强继电保护的技术监督与全过程管理不断提高保护人员素质势在必行为提高继电保护运行维护设计以及安装人员的技术水平减少继电保护装置的不正确动作次数保障电力系统的安全稳定运行年原电力工业部颁发了电力系统继电保护及安全自动装置反事故措施要点网简称反措要点正式提出了继电保护反事故措施以下简称反措的概念并一直沿用至今继电保护反事故措施的发展状况我国对继电保护及安全自动装置反事故措施的研究已经有十余年的历史了继年颁发电力系统继电保护及安全自动装置反事故措施要点之后年高压线路继电保护设计工作组编制了高压线路微机及集成电路保护组合屏设计嗍将涉及保护设计的有关技术措施作进一步落实年原华东电力集团公司根据华东电网的运行情况制订了华东电网大型发电机变压器保护反措实施细则年原国家电力公司在原能源部防止电力生产重大事故的二十项重点要求的基础上制订了防止电力生产重大事故的二十五项重点要求简称二十五项反措年国家电网公司制订了国家电网公司十八项电网重大反事故措施继电保护反事故措施重点要求简称十八项反措上述规程扼要的汇总了多年来设计与运行部门在保证继电保护装置安全运行方面的基本经验但对于具体情况尤其是交流电压切换回路和防跳回路还要结合实际制定相应的措施同时随着保护装置的更新换代对上述回路反事故措施的具体实施提出了一些新的要求继电保护人员除了掌握上述规程之外还应不断发现问题总结经验对继电保护反事故措施进行深化及细分不断补充与完善反措方案为继电保护装置安全可靠运行创造良好条件近十年来国外电网发生了几次重大电网事故例如年月日旧金山停电事故年夏季美国东部电网事故年月日美加停电事故年月日伦敦停电事故年月巴西停电事故上述事故的发生使得国外电力企业越发重视电力系统反事故措施的研究他们的经验教训也是对国内电网事故预防和管理的启示论文的研究内容本论文主要研究了继电保护二次回路中交流电压切换回路及防跳回路的反事故措施提出相应的反措方案本论文的主要内容安排如下奎堕大堂堡兰垡笙茎第一章绪论简单介绍了继电保护二次回路的概念分类及相关要求介绍了继电保护反事故措施的提出及发展状况为本课题提出了研究方向及预期实现目标第二章交流电压切换回路防跳回路的原理及反措现状介绍了交流电压切换回路及防跳回路的原理介绍了防跳回路中的跳合闸电流整定问题分析了上述回路的反措现状为进一步分析相关回路反事故措施提供了基础第三章交流电压切换回路反措方案分析结合实际发生于南京地区的一起事故进行分析讨论归纳目前采用双位置继电器的交流电压回路存在的缺点提出反措方案系列保护装置在其他一些地区还有应用该系列保护装置一般均采用不保持电压切换网路如果三相失压时发生区外故障该保护有误动可能针对这个问题提出反措方案第四章交流电压切换回路反措方案设计介绍了研究交流电压切换回路反措方案的实验装置以一保护及其操作回路为实验对象通过实验与测试分析比较反事故措施的效果得出结论第五章防跳回路反措方案分析由于保护防跳回路和断路器防跳回路分别来自不同厂家各自的接线方式和参数皆有不同在实际运用中发现两套防跳回路一起使用会引起跳位继电器误起动需要制定相关反措方案此外通过对一起型保护装置故障的处理分析该保护跳合闸电流整定问题提出了符合反措要求的方案同时对国电南自系列一南瑞继保公司系列一 一一操作装置的跳合闸电流整定方法进行总结第六章防跳回路反措方案设计介绍了研究防跳回路反措方案的实验装置以一等保护装置及其操作回路为实验对象通过实验与测试分析比较反事故措施的效果得出结论第七章总结和展望对全文内容进行总结根据交流电压切换回路和防跳回路反措方案的实际应用情况提出一些建议和进一步研究的课题本章小结本章对继电保护二次回路及反事故措施的概念和发展状况进行了介绍同时指出了本论文研究的内容第二章交流电压切换州路防跳口路的原理及反措现状第二章交流电压切换回路防跳回路的原理及反措现状交流电压切换回路的原理在一次主接线为双母线的变电所中为使二次回路计量保护等设备输入的二次电压能与一次运行的母线对应二次电压必须作相应的切换为此需要设置交流电压切换回路二次电压切换可以手动进行如图所示图中为手动切换开关由来选择计量保护等设备是用正母线电压还是副母线电压计争书量书或保咱护眩回夸一路图 二次电压手动切换同路二次电压可以进行自动切换如图所示只要利用该单元隔离开关的辅助接点起动切换继电器由切换继电器的接点对电压凹路进行切换刚母母酊饼娩睨图 二次电压自动切换同路东南人学硕学位论义手动切换的好处是回路简单连接可靠但需要人工操作而且一二次操作不可能完全同步自动切换能做到一二次操作基本同步但回路较手动切换复杂当直流电源消失或辅助接点接触不良时将返回交流电压也将消失交流电压自动切换回路一般集成在保护装置操作箱中如图所示为主变保护高压侧操作箱由面板上母运行灯指示电压切换情况图 二次电压自动切换装置实物图母运行灯母电压切换指示母运行灯母电压切换指示为提高自动切换的可靠性可选双位置继电器由该继电器构成的电压切换回路可称为不保持电压切换回路如图所示双位置继电器的优点是即使直流电源消失或隔离开关辅助接点接触不良继电器仍将保持原有位置双位置继电器电压切换回路的构成有很多形式图是采用隔离开关的单辅助接点进行切换的而是采用隔离开关的双辅助接点进行切换的单辅助接点切换回路在一只切换继电器动作的同时去复归另一只切换继电器两只继电器一定有一只在动作状态嘲双接点控制电压切换回路 单接点控制电压切换同路图使用双位置继电器的电压切换回路双位置继电器电压切换回路的优点是即使直流电源消失或隔离开关辅助接点接触不良继电器将保持原有位置计量及保护装置不致失去交流电压因此得到了广第二章交流电压切换刚路防跳回路的原理及反措现状泛的应用但这种继电器仍存在事故隐患需要制定相应的反事故措施本论文第三章将其进行详细分析防跳回路的原理断路器在手动合闸或自动装置动作使其合闸时如果操作控制开关未复归或控制开关接点自动装置接点卡住此时恰巧继电保护动作使断路器跳闸会发生多次跳合现象称为断路器跳跃断路器跳跃导致短时间内多次切断故障电流会对系统造成多次冲击严重时会发生断路器爆炸事故这是不允许的防跳回路的作用就是防止断路器跳跃现象的发生防跳回路原理如图所示图中所示的一是正负控制小母线它通过空气开关供本断路器的控制电源为断路器合闸线圈为分闸线圈接点为断路器的辅助接点它的通断对应于断路器位置红灯绿灯用来指示断路器的合闸与分闸位置为专设的防跳继电器当正常分合闸时对操作影响不大当控制开关的来不及分开或粘连时遇到断路器手动分闸或保护装置跳闸跳闸电流流过的电流线圈这时合闸回路的常闭接点分开合闸回路不通如果合闸信号不复归将通过的常开接点使的电压线圈得电使其自保持直到合闸信号返回图防跳同路原理图控制小母线 控制开关空开防跳继电器断路器辅助接点合闸线圈跳闸线圈东南人学硕二学位论文上面介绍的是保护操作箱中防跳回路的原理在有些断路器中已经考虑了防跳回路它与保护防跳回路一般不能同时使用二者孰优孰劣如何取舍这些都需要制定符合反事故措施要求的方案断路器跳合闸电流整定的概念工程调试现场经常要求根据开关动作电流来调整操作回路的跳合闸电流但实际上跳合闸电流是由开关线圈本身的电阻决定的是调整不了的保持继电器线圈为电流型内阻很小所以保护装置跳合闸回路本身的电阻可忽略不计整个跳合闸回路电阻主要是开关跳合闸线圈内阻该回路的电流大小就决定于直流系统控制电压和开关线圈电阻的大小这是一个简单的欧姆定律按照电力系统继电保护及安全自动装置反事故措施要点同要求目前国内有代表性的微机保护产品操作回路都带有保持回路国内开关跳合闸线圈都是电流型的绝大多数的保持回路也相应采用了电流动作线圈对保持继电器的动作电流有一定的要求要保证适当的保持系数即开关操作电流与保持继电器启动电流的比值一般为左右对不同操作电流的开关保持动作电流也要与之相匹配本论文所研究的断路器跳合闸电流的整定实际上是通过整定流过操作回路中合闸保持继电器和防跳继电器线圈的电流来实现的对不同操作电流的开关保持动作电流也要与之相匹配有些厂家通过在现场更换不同动作电流的保持继电器来实现同开关的配合但这种方式由于采用可插拔继电器容易导致接点接触不良可靠性不高且现场工作量较大目前的保护装置操作回路都设计有保持回路并且在保持动作电流调整方面设计的还是非常方便的通过调节保持线圈上并联的电阻大小来使保持动作电流同各种参数的开关匹配具体方法将在第三章进行详细介绍断路器跳合闸电流的整定属于防跳回路反事故措施处理不当将会影响到防跳回路的正常运行鉴于其重要性本论文将其从防跳回路反措中单独列出进行分析和归纳交流电压切换回路及防跳回路反措要求交流电压切换回路反措要求交流电压切换回路的反措要求有以下几点例用隔离开关辅助接点控制的电压切换继电器应有一副电压切换继电器接点作监视用不得在运行中维护隔离开关辅助接点用隔离开关辅助接点控制进行切换的中间继电器一旦出现异常保护装置将会失去电压为此必须用切换继电器的一副接点监视电压切换继电器的工作状态如果不正常失压必须立即发出告警信号釜三童銮鎏皇曼望垫型堕堕些堕堕箜堕些垄堡塑翌坚检查并保证在切换过程中不会发生电压互感器二次路反充电如果在倒闸操作中由于操作不认真或操作票有误则将造成双母线带电的电压互感器二次回路与不带电的电压互感器二次回路相并联出现这种情况称之为反充电其后果是使带电的电压互感器二次熔断器因过电流而熔断本论文将在第三章对反充电问题进行详细的阐述手动进行电压切换时应有专用的运行规程由运行人员执行手动切换交流二次电压的情况已很少见因此不列入本论文分析内容用隔离开关辅助接点控制的切换继电器应同时控制可能误动作的保护的正电源有处理切换继电器同时动作与同时不动作等异常情况的专用运行规程如果使用这种切换方式的距离保护时没有采取防止直流电压短时中断引起误动的措施自动切换回路的设计与调整必须保证控制正电源的接点较控制交流电压回路的接点迟闭合早断开并保证有足够的压力当两组电压互感器二次电压切换继电器出现同时动作或同时失磁时要发出报警信号否则容易造成带电的电压互感器二次向停电的电压互感器二次回路反充电或将带电的电压互感器二次熔断器熔断防跳回路的反措要求与防跳回路有关的反措要求有对于单出口继电器可以在出口继电器跳合闸接点回路中串入电流自保持线圈并满足如下条件自保持电流不应大于额定跳合闸电流的左右线圈压降小于额定值的出口继电器的电压起动线圈与电流自保持线圈的相互极性正确电流与电压线圈间的耐压水平不低于的实验标准出厂实验应为交流电流自保持线圈接在出口接点与断路器控制回路之间有多个出口继电器可能同时跳闸时宜由防跳继电器实现上述任务防跳继电器应为快速动作的继电器其动作电流小于跳闸电流的线圈压降小于额定值的并满足第条反措中的相应要求随着断路器本体机构的发展断路器防跳回路已经日趋完善工程中由于保护装置防跳与断路器本体防跳回路不能混用因此需要对反措进行相应的补充本章小结本章介绍了交流电压切换回路防跳回路的原理分析了防跳回路中的跳合闸电流整定问题同时介绍了交流电压切换回路防跳回路的反措现状为进一步分析相关回路反事故措施提供了基础东南大学硕学位论文第三章交流电压切换回路反措方案分析采用双位置继电器交流电压切换回路存在的问题采用双位置继电器交流电压切换回路简称为自保持电压切换回路下面根据工程应用中的一起故障引出该回路存在的问题故障现象年月日南京大定坊变电站按调度令进行操作将双母线由并列运行方式改为母单独运行原有母运行间隔接入母运行母不带电退出运行操作完毕后值班人员发现母仍有电压并将故障上报故障排查及原因分析继电保护人员到达现场后在中间继电器屏以下简称中继屏测量电压后发现该屏至各保护屏母电压小母线电缆上有电压单相而至母二次侧电缆无压判断问题可能出在本屏电压二次并列回路上电压二次并列时切换继电器简称线圈带电其常开接点闭合使小母线电压并列如图所示在目前运行方式下若线圈错带电或接点粘死则母电压加至母有可能造成所谓的母带电现象为电磁型继电器经检查发现无异常由此得出结论问题的根源不在中继屏保护人员采用排除法分别解开中继屏至各间隔保护屏顶小母线电缆当解开至撑主变保护屏电缆时故障现象消失对撑主变保护 保护电压切换回路进行分析其原理如图图所示图中为双位置电压切换继电器当母隔离开关合位时常开接点闭合励磁线圈带电图中常开接点闭合母电压经空开进入保护与之对应当母隔离开关分位图中常闭接点闭合消磁线圈带电使继电器复归图中常开接点断开母电压切换原理同母当前运行方式为母单独运行母隔离开关应在分位此时应断开应闭合即带负电带正电经测量电压端子均带负电即线圈未复归其接点仍闭合这种情况下如图所示母电压通过接点与母电压并列进而通过中继屏使所有运行间隔母电压小母线及电压变送器屏母电压带电从而产生故障现象通过上述分析得出结论故障产生的原因是撑主变隔离开关辅助接点损坏无法闭合导致电压切换回路有缺陷由于撑主变正在运行无法处理隔离开关辅助接点只能暂时将 与正电搭接满足当前运行要求待撑主变停电检修时方可进行隔离开关第三章交流电压切换回路反措方案分析辅助接点更换消除故障一丁岁一妒璺一 一厂蚓 岁仍妙一图撵主变保护电压切换继电器原理图进保护装置母电压母电压 图撑主变保护电压切换网路原理图自保持交流电压切换回路存在的问题通过处理这起故障我们发现该站电压切换回路存在着以下问题首先故障现象不明显该站一般采用双母线并列运行方式群主变运行于母隔离开关辅助接点损坏并无任何故障现象如果不是临时改变运行方式故障点很难发现此外故障发生后监控系统应当发出切换继电器同时动作信奎堕奎兰堡堂垡丝壅号但实际情况是没有任何告警信号发出切换继电器同时动作信号原理如图所示均为不保持常开接点励磁线圈失电后图中接点断开造成该信号不动作工作人员只能从监控系统中的系统接线图上观察母电压的数字显示如果不细心故障现象很容易被忽略掉 第二故障时存在向母反充电的重大隐患如图所示图中为母二次侧电压绕组为母二次侧电压绕组为电压切换继电器接点一为刀闸位置继电器重动接点为母电压小母线为母电压小母线发生上述故障时由于没有明显的故障现象操作中当母空载而互感器二次侧空开未拉来时只有刀闸位置继电器重动接点个断开点危险系数陡增一旦该接点粘连通过电压互感器二次侧向不带电的母反充电将产生极大的反充电电流后果严重寥琴斜警 一幸帆牛巴甲御谢里椰铆卿雒纠丁毒二罡笋和啊訇 一一乡哩丁 一簟二罡舅翘譬苎甲却口 一一蓼堆丁 弋埔 学警御警一趔匕刃硒蕊一疆瑚蟹姆趔卿姆 缎盏 叫竺墨曩 孽嘴匈 蕾瞅竺甓嘣雒聊趔一鳓丁弋矗竺螋一图母线电压二次并列回路图为具体说明反充电的危害性举例如下电压互感器变比为母即使未接地其一次阻抗值包括母线电容及绝缘电阻虽然较大假定为但从电压互感器二次侧看到的阻抗只有近乎短路反充电电流较大一旦造成运行电压互感器二次侧小开关跳开或熔断器熔断使运行中的保护装置失去电压将影响保护装置正确动作并严重危及电网的安全运行第三带自保持线圈的电压切换回路需要外引四副隔离开关辅助接点发生接点第三章交流电压切换刚路反措方案分析损伤的故障概率较大可见对这种自保持电压切换回路应当制定相应的反措方案自保持电压切换回路反措方案针对自保持电压切换回路存在的问题提出反措方案将自保持电压切换回路更换为不保持电压切换回路这种反措方案实施只需将电压切换回路中的双位置继电器更换为不保持电压切换继电器此时构成的回路称为不保持电压切换回路不保持电压切换继电器原理如图 所示不保持电压切换回路工作原理如下图中的不保持电压切换继电器采用隔离开关常开辅助接点 作为切换接点母刀闸闭合则闭合得电励磁此时图中常开接点闭合使得母电压经空开进入保护若母刀闸断开则断开失电复归将母电压隔离母电压切换原理同母采用不保持电压切换回路有以下优点首先隔离开关辅助接点一旦出现故障保护装置三相失压此时装置面板断线告警灯亮以提示运行人员装置异常同时由两组常闭接点串联组成的失压信号如图所示动作监控系统随之报警第二若接点同时动作导致线圈同时得电监控系统立即发切换继电器同时动作信号如图所示以便于及时处理故障防止事故扩大造成反充电第三采用不保持电压切换继电器后电压切换回路只需外引两副隔离开关辅助接点故障率较低图不保持电压切换继电器原理图通过上述分析得出结论采用这种方案可以有效解决上述不保持电压切换回路存在的问题壅堕盔堂堡竺堂篁丝苎工程实践中两种电压切换回路均有所应用原因在于不保持电压切换回路也存在缺点当直流电源故障失电或采用拉路法查找直流接地故障点时切换继电器因为电源消失而复归母线二次交流电压无法进入保护装置出现三相失压现象其不利影响在于第一对计量如电度表及测量设备产生影响第二影响一系列保护三相失压闭锁的判别关于第二点以型保护为例进行说明一型保护失压判据四如图所示图璎保护失压判据逻辑图线路一般配置双套保护并配置两路独立的直流电源分别供给两套保护早期的典型配置方案如一系列与一系列配合前者采用路电源后者采用路电源若采用路电源作为电压切换电源当电源因故障消失导致三相失压时路电源正常运行对于轻载或弱馈线路若失压判据不满足由于路电源是独立电源不受路电源消失的影响一旦遇到区外故障运行于路电源的一型保护有误动的可能下面分析采用不保持电压切换回路反措方案的可行性根据南京地区变电设备实际运行情况进行分析随着保护装置的更新以及设备的广泛应用变电站直流失电情况极为罕见而直流接地故障也极为少见即使出现直流接地现象目前配置的直流设备中的直流接地诊断系统可以将故障点准确定位无需频繁采用拉路法且每次拉开直流电源空开时间不允许超过秒对计量测量装置影响不大南京地区保护装置均采用国内先进的微机保护如南瑞一系列失压判据如图所示采用母线当三相电压向量和小于而序电压小于时即报断线该判据不考虑电流条件为独立判据直流消失引起三相失第三章交流电压切换回路反措方案分析压时距离保护可靠闭锁不会误动图 一系列保护失压判据逻辑图综上所述一系列保护是早期的微机保护由于引入了电流判别其三相失压闭锁保护判据不够完善存在区外故障误动可能南京电网早已完成系列保护装置的更新换代运行于电网的常规保护装置如南瑞系列南自系列系列等均具有独立的三相失压闭锁判据不会误动鉴于以上原因可以得出如下反措方案对于具有独立三相失压闭锁判据的保护装置应将自保持电压切换回路更换为不保持电压切换网路 系列保护电压切换回路反措方案系列保护装置简称保护在其他一些地区还有应用该系列保护装置一般采用不保持电压切换回路通过章节中的相关分析可知如果三相失压时发生区外故障该保护有误动可能因此建议保护采用自保持电压切换回路章节所研究的电压切换回路故障中线圈同时得电时并未发切换继电器同时动作信号原因在于该站电压切换回路中的信号接点均采用不保持接点当励磁线圈失电时图中常开接点打开信号回路断开不会发信因此如果保护采用自保持电压切换回路也存在故障时不发信号的问题有人提出将有关电压切换的信号接点全部采用自保持接点这种方法也不可行因为失压信号有可能拒动失压信号原理如图所示东南大学硕学位论文信号公共电源至遥信装置图失压信号回路图失压信号回路由继电器的两组常闭接点串联构成该信号主要是监控一的工作状态当继电器励磁线圈得电时图中接点断开只有当继电器消磁线圈得电接点才能闭合如果继电器励磁线圈失电而消磁线圈不得电如章节所研究的电压切换回路故障时该接点并不返回一直处于断开状态导致失压信号无法动作为此我们提出反措方案仅将切换继电器同时动作信号接点更换为自保持接点其原理如图所示图中均为自保持常开接点当继电器励磁线圈得电时接点闭合并保持该状态只有当消磁线圈得电该接点才断开接点动作原理同这种信号回路的优点在于能保持与电压切换接点动作情况的同步性真实反映继电器的状态发生本文所述故障时将发出明确的告警信号便于运检人员及时发现处理问题防止事故进一步扩大这种方案需要厂家配合进行设备改造提供自保持信号接点信号公共电源至遥信装置一一图切换继电器同时动作信号回路图本章小结本章分析了交流电压切换回路存在的问题提出了反措方案针对自保持电压切换回路存在的缺陷根据南京电网变电设备实际运行情况进行分析提出反措方案对于具有三相失压独立判据的保护装置应采用不带自保持线圈的电压切换回路另一方面对于系列保护装置电压切换回路提出反措方案采用自保持电压切换回路同时改进切换继电器同时动作信号接点第章交流电压切换日路反措方案设计第四章交流电压切换回路反措方案设计实验平台设计实验目的检验自保持电压切换回路更换为不保持电压切换回路后的工作性能测试一与一保护装置三相失压判别情况以及区外故障时的动作情况从而验证反措方案的正确性实验平台的组成实验平台由以下几部分组成保护实验仪一操作箱一与一保护装置构成平台实物如图所示图实验平台实物图东南大学硕卜学位论文交流电压切换回路反措方案的测试不保持电压切换回路的测试将自保持电压切换回路更换为不保持电压切换回路后需要对电压切换回路进行测试下面以执行反措方案后的一保护柜操作箱电压切换回路为对象进行测试图为一保护柜操作箱电压切换原理图该切换回路为不保持回路电压何曩量电善母町囊毫电压钉摸匾鼻母唧当一墼曼芦劫删不保持电压切换回路及信号同路原理图图将保护实验仪的电压实验线分别接至端子接至为一保护电压端反措规定不能经电压切换必须直接与保护装置电压端相连打开保护测试软件选择手动第叫章交流电压切换同路反措方案设计实验模式输入三相正序对称电压如图所示模拟母电压小母线带电情况图 实验仪手动实验界面用实验线短接与模拟母刀闸闭合状态如图所示灯亮表示母刀闸闭合图操作箱母刀闸合位指示此时图中励磁其常开接点闭合母电压通过空开进入保护装置内部如图所示东南大学硕学位论文图 一保护电压采样综合上述实验现象可以得出结论母电压切换回路工作正确将保护实验仪的电压实验线分别接至端子不变短接与重复上述实验过程一保护电压采样正确可以得出结论母电压切换回路工作正确同时短接用数字万用表测量与之间为导通状态任意断开一点后为断开状态可以得出结论切换继电器同时动作信号回路工作正确任意短接或用数字力用表测量与之间为断开状态断开短接线后为导通状态可以得出结论失压信号回路工作下确上述实验证明了自保持电压切换回路更换为不保持回路后的工作性能正确可靠通过相同的实验方法对系列系列保护装置的电压切换回路进行测试可以得出与上述分析一致的结论目前该反措方案已在南京电网实行从电网运行情况分析保护装置不保持电压切换回路工作状况良好测试三相失压对保护装置的影响一等系列保护装置均具有独立的三相失压判据如系列三相电压相量和小于但正序电压小于时若采用母线则延时秒发断线异常信号该信号动作的同时退出距离保护因此发生区外故障时距离保护不会误动以一保护装置为测试对象如图击所示三相失压情况下装置发第四章交流电压切换同路反措方案设计断线异常信号此时通入区外故障模拟量保护不动作图击一保护断线状态对于系列保护装置当三相电压均小于且相电流大于时装置才判为断线由于该判据增加了电流条件因此存在区外故障误动的可能下面以一保护装置为例进行实验将实验仪的电流电压实验线接入一保护装置运用实验软件中状态序列模式进行状态模拟首先模拟正常运行状态通入三相对称下序电压及负荷电流三相小于失压判据中的电流条件如图所示图牛模拟正常运行状态界面状态第二模拟三相失压状态如图所示第三模拟三相失压时相区外故障状态如图所示图模拟三相失压时区外故障状态界面状态此时一 距离保护发生误动如图所示第章交流电压切换口路反措方案设计通过上述实验可得结论一系列保护是早期的微机保护由于引入了电流判别其三相失压判据不够完善存在区外故障误动的可能因此该系列保护应采用自保持电压切换回路自保持电压切换回路及切换继电器同时动作自保持信号接点的实验方法与章节中不保持电压切换回路相同不再廒述实验证明这种反措方法是可行的结论综合章节中的实验结果可以得出如下结论对于具有独立三相失压闭锁判据的保护装置如南瑞一系列南自一系列系列等将自保持电压切换回路更换为不保持电压切换回路该反措方案可行有效对于系列保护装置电压切换回路所提出反措方案采用自保持电压切换回路同时切换继电器同时动作信号回路采用自保持接点该反措方案可行有效东南大学硕士学位论文本章小结操作箱自保持本章通过对一保护装置进行相关实验检验了电压切换回路更换为不保持回路后的工作性能测试了一与一保护装置三相失压判别情况以及区外故障时的动作情况验证了反措方案的正确性及有效性第五章防跳同路反措方案分析第五章防跳回路反措方案分析保护防跳回路与断路器防跳回路配合时的反措分析防跳回路不仅存在于保护操作回路中在新型断路器中也已经考虑了防跳回路它一般是由电压型继电器来完成防跳功能的但操作箱中的防跳回路简称保护防跳与断路器中的防跳回路简称断路器防跳一般不能同时使用随着新技术的不断应用如何处理好开关设备与保护装置的接口问题在工程实践中成为一个值得探讨的课题图是使用一操作箱与断路器时的防跳回路图是断路器中的防跳继电器为断路器辅助接点为跳位继电器为合位继电器在断路器合闸时在合后接通但合闸信号一般还未返回这时防跳继电器就会动作这是断路器防跳回路的基本原理如果按两套防跳回路同时使用的方式接线当断路器合闸后由于参数配合不当这里提到的参数配合不当是指和的线圈等效电阻值配合不当操作电压在两个线圈分压后导致跳位继电器与防跳继电器同时动作通常会引发跳位继电器和防跳继电器同时动作现象为跳合闸位置灯全亮由于防跳继电器通过自保持导致断路器分闸后防跳继电器不返回断路器不能