项目五 高压配电系统分析.ppt

供配电技术 项目五高压配电系统分析 一 教学目标 1 会分析高压供配电系统主接线图 2 会分析常用高压电器元件的结构与原理 3 会分析高压继电保护原理 4 掌握高压配电系统维护方法 二 工作任务 1 主接线工作原理 2 主接线中高压开关柜的结构 3 高压开关柜中断路器的分 合闸过程 图5 1某35kV高压配电所主接线图 项目五高压配电系统分析 模块一高压配电所主接线分析模块二高压开关柜结构分析模块三高压断路器控制线路分析 模块一高压配电所主接线分析 一 教学目标1 会分析系统主接线图工作原理 2 会分析总降压变电所内桥式接线和外桥式接线的特点 3 会选择高压配电所进出线方案 二 工作任务某企业高压配电所主接线图如图5 1所示 请分析其工作原理 三 相关实践知识 一 阅读主接线图和二次接线图1 看供配电系统电气图的基本步骤1 看图样的说明 包括目录 技术说明 设备材料明细表和设计 施工说明书 2 看电气原理图 模块一高压配电所主接线分析 3 看安装接线电路图 4 看展开接线图 5 看平面 剖面布置图 2 变配电所电气主接线图的识图步骤1 了解变配电所的基本情况 变配电所在系统中的地位和作用 变配电所的类型 2 了解变压器的主要技术参数 额定容量 额定电流 额定电压 额定频率及联结组别 3 明确各个电压等级的主接线基本形式 先看高压侧 电源侧 的基本形式 有无母线 是单母线还是双母线 母线是否分段 再看低压侧的接线 模块一高压配电所主接线分析 4 检查开关设备的配置情况 从控制 保护 隔离的作用出发 检查各路进线和出线上是否配置了开关设备 配置是否合理 配置能否保证系统的运行和检修 5 检查互感器的配置情况 从保护和测量的要求出发 检查是否在应该装互感器的地方都安装了互感器 电流互感器的个数和安装的相别是否合理 电流互感器的铁心数 即二次绕组数 是否满足需要 6 检查避雷器的配置情况 有些主接线图并不绘出避雷器的配置 则不必检查 当电气主接线图绘有避雷器时 则应检查是否配置齐全 模块一高压配电所主接线分析 7 综合评价 按主接线的基本要求 从安全性 可靠性 经济性和方便性四个方面 对该电气主接线图进行分析 指出优缺点 得出综合评价 3 二次回路图的阅读方法 1 看图的基本要领1 先交流 后直流 2 交流看电源 直流找线圈 3 查找继电器的线圈和相应触头 分析其逻辑关系 4 先上后下 先左后右 结合端子排图和屏后安装图看图 2 阅读展开图基本要领1 直流母线或交流电压母线用粗线条表示 以区别于其他回路的联络线 模块一高压配电所主接线分析 2 继电器和每一个小的逻辑回路的作用都在展开图的右侧注明 3 展开图中各元件用国家统一的标准图形符号和文字符号表示 继电器和各种电气元件的文字符号与相应原理图中的符号应一致 4 继电器的触头和电气元件之间的连接线段都有数字编号 回路编号 便于了解该回路的用途和性质 以及根据标号能进行正确连接 以便安装 施工 运行和检修 5 同一个继电器的文字符号与其触头的文字符号相同 6 各种小母线和辅助小母线都有标号 便于了解该回路的性质 7 对于展开图中个别继电器 或该继电器的触头在另一张图中表示 或在其他安装单位中有表示时 都在图上说明去向 并用点划线将其框起来 对任何引进触头或回路也要说明来处 模块一高压配电所主接线分析 8 直流回路正极按奇数顺序标号 负极按偶数顺序编号 9 常用的回路都有固定编号 如断路器的跳闸回路是33 合闸回路是3等 10 交流回路的标号除用三位数外 前面还加注文字符号 交流电流回路使用的数字范围是400 599 电压回路为600 799 其中个位数字表示不同的回路 十位数字表示互感器的组数 二 变配电所电气主接线图分析四 拓展性知识 一 桥式接线 模块一高压配电所主接线分析 图5 2内桥式接线 模块一高压配电所主接线分析 图5 3外桥式接线 模块一高压配电所主接线分析 图5 4原理式主接线图 二 配电装置式主接线图 模块一高压配电所主接线分析 1 原理接线图 图5 5配电装置式主接线图 三 二次接线图 模块一高压配电所主接线分析 图5 66 10kV线路的测量回路原理接线图和展开接线图TA1 TA2 电流互感器TV 电压互感器PA 电流表PJ1 三相有功电能表PJ2 三相无功电能表WV 电压小母线 2 展开接线图 模块一高压配电所主接线分析 3 安装接线图4 二次接线图中的标志方法 1 展开接线图中的回路编号对展开接线图进行编号可以方便维修人员进行检查以及正确地连接 根据展开接线图中回路的不同 如电流 电压 交流 直流等 回路的编号也进行相应地分类 1 回路的编号由3个或3个以内的数字构成 2 二次回路的编号应根据等电位原则进行 3 展开接线图中小母线用粗线表示 并按规定标注文字符号或数字编号 模块一高压配电所主接线分析 2 安装接线图中设备的标志编号二次回路中的设备都是从属于某些一次设备或一次线路的 为对不同回路的二次设备加以区别 所有的二次设备必须标以规定的项目种类代号 3 接线端子的标志方法端子排是由专门的接线端子板组合而成的 是连接配电柜之间或配电柜与外部设备的 图5 7端子排标志图例 模块一高压配电所主接线分析 4 连接导线的表示方法安装接线图既要表示各设备的安装位置 又要表示各设备间的连接 如果直接绘出这些连接线 将使图样上的线条难以辨认 因而一般在安装图上表示导线的连接关系时 只在各设备的端子处标明导线的去向 图5 8连接导线的表示方法 模块二高压开关柜结构分析 一 教学目标1 会分析高压开关柜的结构 2 会分析高压开关柜内主要元器件的功能 二 工作任务1 某固定式高压开关柜结构如图5 9所示 请分析其组成部分及作用 图5 9GG 1A F 固定式开关柜结构图1 继电器室2 隔离开关操动机构与右侧上 下门机械连锁3 端子室4 隔离开关操动机构5 隔离开关操动机构机械连锁6 紧急解锁标牌7 断路器操动机构8 高电压带电显示装置9 主母线10 母线隔板11 母线侧隔离开关12 断路器13 柜内照明14 中隔板15 线路侧隔离开关16 接地螺栓 模块二高压开关柜结构分析 2 某手车式高压开关柜结构如图5 10所示 请分析其组成部分及作用 图5 10KYN28A 12型户内金属铠装手车式高压开关柜结构图1 外壳2 分支小母线3 母线套管4 主母线5 静触头装置6 静触头盒7 电流互感器8 接地开关9 电缆10 避雷器11 接地主母线12 装卸式隔板13 隔板 活门 14 二次插头15 断路器手车16 加热装置17 可抽出式水平隔板18 接地开关操动机构19 底板20 泄压装置21 控制小母线 模块二高压开关柜结构分析 三 相关实践知识 一 高压开关柜内元器件认识1 高压隔离开关 1 隔离开关的用途与要求1 电力系统中隔离开关的主要用途是 将电气设备与带电的电网隔离 以保证被隔离的电气设备有明显的断开点 从而可安全地进行检修 改变运行方式 在双母线的电路中 可利用隔离开关将设备或线路从一组母线切换到另一组母线上去 模块二高压开关柜结构分析 接通和断开小电流电路 如可利用隔离开关进行下列操作 接通和断开 电压互感器和避雷器电路 电压为10kV 长度为5km以内的空载输电线路 电压为35kV 容量为1000kVA及以下或电压为110kV 容量为3200kVA及以下的空载变压器 电压为35kV 长度为10km以内的空载送电线路等 2 按照隔离开关担负的任务 它应满足于以下要求 隔离开关应具有明显的断开点 易于鉴别电器是否与电网断开 隔离开关断开点之间应有可靠绝缘 即要求隔离开关断开点之间应有足够的距离 以保证在恶劣的气候条件下也能可靠工作 并在过电压及相间闪络的情况下 不致因断开点击穿而危及人身安全 模块二高压开关柜结构分析 它在运行中 会受到短路电流的热效应和电动力的作用 故它应具有足够的热稳定性和动稳定性 尤其不能因电动力的作用而自动断开 否则将引起严重事故 隔离开关的结构应尽可能简单 动作要可靠 带有接地闸刀的隔离开关必须有联锁机构 以保证先断开隔离开关后再合上接地闸刀 先断开接地闸刀后再合上隔离开关的操作顺序 2 隔离开关的类型1 按绝缘支柱的数目可分为单柱式 双柱式和三柱式3种 2 按闸刀的运行方式可分为水平旋转式 垂直旋转式 摆动式和插入式4种 3 按装设地点可分为户内式和户外式两种 模块二高压开关柜结构分析 4 按有无接地闸刀可分为有接地闸刀和无接地闸刀两种 5 按隔离开关的极数可分为单极和三极隔离开关两种 6 按隔离开关配用的操动机构可分为手动 电动和气动操作等类型 3 隔离开关的结构1 户内式隔离开关有单极或三极的 且都是闸刀式的 其可动触头 闸刀 装设时必须与支持绝缘的轴垂直 并且大多是线接触 图5 11GN6 10T 600型三极隔离开关的外形 模块二高压开关柜结构分析 2 户外式隔离开关的工作条件比较恶劣 应保证在冰 雨 风 灰尘 严寒和酷热等条件下均能可靠地工作 故对其绝缘要求较高 并应具有较高的机械强度 单柱式隔离开关 这种开关为单相设备 是专供在线路空载带电情况下 分 合变压器中性点接地线路用的 它由支持绝缘子 对地绝缘子 静触头 闸刀及底板构成 正常情况下隔离开关处于合闸位置 需分闸时 操动机构带动主轴 使闸刀转90 到分闸位置 其优点是结构紧凑 占地面积小 双柱式户外隔离开关 这种隔离开关每相只有两组绝缘子 操作时两组绝缘子水平移动 使闸刀合上或打开 它的闸刀是向左右移动的 结构简单 体积小 其缺点是当隔离开关分闸时 由于闸刀移动而使带电导体相间距离缩小 模块二高压开关柜结构分析 图5 12GW5 110D型隔离开关结构1 接地闸刀2 支承座3 5 闸刀4 棒式绝缘子6 挠式导体7 接线端子8 底座 模块二高压开关柜结构分析 V形式隔离开关 V形式隔离开关的基本结构与双柱式相同 常见的有GW5 110D型隔离开关 其结构如图5 12所示 它与GW4 110型相比较 其底座尺寸更小 可节约钢材 使配电装置中的水泥支架和基础尺寸也相应缩小 4 隔离开关的技术参数各型号隔离开关的技术参数分别见附录表24和附录表25 2 高压负荷开关 1 高压负荷开关的类型和特点高压负荷开关在分闸状态时有明显的断口 可起隔离开关作用 同时可切断和闭合额定电流以及规定的过载电流 与熔断器配合使用时 可保护线路 2 负荷开关外形与结构FN3 10R型高压负荷开关结构如图5 13所示 模块二高压开关柜结构分析 图5 13FN3 10R型高压负荷开关结构图1 框架2 上绝缘子3 下绝缘子4 闸刀5 下触座6 主动触头7 主静触头8 绝缘拉杆9 拐臂10 接地螺钉11 熔断器12 拉杆13 熔断管14 插座 模块二高压开关柜结构分析 3 负荷开关的技术数据户内各种负荷开关的主要技术性能与所配熔断器数据 可分别参见附录表26 附录表30 3 高压断路器 1 六氟化硫断路器1 概述 图5 14LN2型六氟化硫断路器的外形结构及工作示意图1 断路弹簧2 小车3 操动机构箱4 下接线端5 绝缘筒 内为气缸及触头 灭弧系统 6 上接线端7 静触头8 绝缘喷嘴9 动触头10 气缸 连同动触头由操动机构传动 11 压气活塞 固定 12 电弧 模块二高压开关柜结构分析 2 结构及灭弧原理 2 真空断路器1 灭弧原理 图5 15纵向磁场触头结构图1 触头2 触头托3 线圈4 导电杆 模块二高压开关柜结构分析 2 外形结构及真空灭弧室结构 图5 16ZN3 10型真空断路器的外形结构及真空灭弧室的结构图1 上接线端 后面出线 2 真空灭弧室 内有触头 3 下接线端 后面出线 4 操动机构箱5 合闸电磁铁6 分闸电磁铁7 分闸弹簧8 底座9 静触头10 动触头11 屏蔽罩12 波纹管13 与外壳封接的金属法兰盘14 波纹管屏蔽罩15 外壳 模块二高压开关柜结构分析 外壳 外壳是为真空灭弧室营造一定真空度的机械承力空间 按制造材质的不同 分为玻璃 陶瓷和金属壳 将金属屏蔽罩外露于空气中 而在两端绝缘 以前使用玻璃外壳较多 目前则多数采用陶瓷外壳 陶瓷外壳焙烘温度高 可实现一次排封接工艺 易于实现机械化 自动化高效生产 而且比玻璃外壳有更高的机械强度和真空度 模块二高压开关柜结构分析 静触头和动触头 真空灭弧室内的一对圆盘状触头 其几何形状利于灭弧和在真空环境下工作 表面不易生成氧化膜 能抗熔焊 触头材料大致分成两大类 铜 铬 Cu Cr 合金 主要用于高电压 铜 硒 碲 Cu Se Te 合金 用于低压大电流 铜 铬合金具有更多的开断电流 在相同的触头下比铜 硒 碲合金高10 触头的材料和性能与开断性能 电压承受能力 过电压高低均有密切关系 波纹管 金属波纹管在轴向可以伸缩 这种结构既能实现在灭弧室外带动动触头作分 合运动 又能保证真空外壳的密封性 模块二高压开关柜结构分析 屏蔽罩 屏蔽罩用来吸附真空电弧产生的金属蒸气分子 使其在罩壳上冷却并恢复到金属固体状态 熄弧后灭弧室内的真空度得以恢复 屏蔽罩体积越大 开断过程中的温升越小 冷凝金属蒸气的效率越高 介质恢复时间越短 二 高压配电装置结构原理分析1 GG 1A F 固定式开关柜 1 环境条件安装高度小于等于1000m 周围介质温度不高于40 不低于 20 室内相对湿度不超过85 没有导电尘埃与足以能腐蚀金属和破坏绝缘的气体的场所 没有爆炸危险的场所 没有剧烈振动和颠簸 且垂直倾斜度不超过5 的场所 模块二高压开关柜结构分析 2 型号意义型号GG 1A F 中 第一个G表示高压开关柜 第二个G表示固定式 1A为设计序号 F 表示防误型 为主回路线路方案编号 3 技术数据GG 1A F 固定式开关柜技术数据见表5 1 表5 1GG 1A F 固定式开关柜技术数据 模块二高压开关柜结构分析 4 结构概述该开关柜被母线隔板和中隔板分为互相隔离的三个部分 上部为主母线和母线侧隔离开关 中部为少油断路器 下部为线路侧隔离开关 5 GG 1A F 固定式开关柜的五种防误操作功能1 防止带负荷分 合隔离开关 断路器处于合闸状态 隔离开关不能进行分 合闸操作 断路器处于分闸状态 隔离开关才能进行分 合闸操作 隔离开关处于分 合闸位置 断路器均应能进行分 合闸操作试验 保证隔离开关的操作程序性 停电时拉开断路器后 首先操作线路侧隔离开关 然后才能操作母线侧隔离开关 送电时 先操作母线侧隔离开关 然后才能操作线路侧隔离开关 2 防止误入带电间隔 模块二高压开关柜结构分析 母线侧隔离开关处于合闸状态时 右侧上 下门不能开启 右侧上 下门未关闭好 母线侧隔离开关合不上 利用右侧上门上的紧急解锁装置 便可自由开启右侧上 下门 3 防止误分 合断路器 4 防止带电挂接地线 5 防止带接地线合闸 6 1000A及以下开关柜使用说明1 合闸程序 关闭右侧上 下门 拔出隔离开关操动机构上的限位件 顺序合上母线侧及线路侧隔离开关 断路器必须处于分闸状态 模块二高压开关柜结构分析 断路器合闸时 应将模拟板上的指令牌与控制开关手柄上的指令牌对换后 再操作控制开关合闸 不允许用手力操动机构合闸 2 分闸程序 将模拟板上的指令牌与控制开关手柄上的指令牌对换后 再操作控制开关断开断路器 断路器分闸后 机械联锁的圆盘退回 隔离开关操动机构的销钉方可拔出 按顺序拉开线路侧及母线侧隔离开关 3 主母线或进线电缆带电时 可不停电检修断路器 4 主回路不停电 检修辅助回路 5 紧急解锁 2 KYN28A 12 GZS1 型户内金属铠装手车式高压开关柜 模块二高压开关柜结构分析 1 概述手车式高压开关柜 又称移开式高压开关柜 其特点是 高压断路器等主要电气设备是装设在可以拉出和推入开关柜的小车上的 且同类型小车可以互换 2 型号含义KYN28A 12型号中 K表示金属铠装手车式开关设备 Y表示手车式 N表示户内式 28A为设计序号 12为额定电压 kV 3 使用环境条件1 周围空气温度 上限 40 下限 10 允许 30 时运输 2 海拔高度 不超过1000m 3 空气相对湿度 日平均值不大于95 月平均值不大于90 4 饱和蒸汽压 日平均值不大于2 2 10 3MPa 月平均值不大于1 8 10 3MPa 在高湿度期内温度急降时可能结露 模块二高压开关柜结构分析 5 地震强度 不超过8级 6 没有火灾 爆炸危险 严重污秽 化学腐蚀及剧烈振动的场所 4 主要技术参数KYN28A 12型户内金属铠装手车式高压开关柜技术数据见表5 2 表5 2KYN28A 12型户内金属铠装移开式高压开关柜技术参数 模块二高压开关柜结构分析 5 结构1 开关柜由柜体和中置可抽出的手车两大部分组成 2 开关柜外壳选用敷铝锌薄钢板 经CNC机床加工 并经多重折边工艺 具有精度高 抗腐蚀 抗氧化 质量轻及机械强度高等优点 3 隔室 4 手车与柜体绝缘配合 机械联锁安全 可靠 灵活 5 防止误操作的 五防 联锁装置 断路器手车在试验位置或工作位置时 断路器才能进行分合操作 在断路器合闸后 手车无法移动 可防止误推拉断路器 模块二高压开关柜结构分析 仪表接地开关处于分闸状态时 断路器手车才能从试验位置 断开位置移至工作位置 只有断路器手车处于试验位置 断开位置时 接地开关才能进行合闸操作 接地开关可带电压显示装置 这就实现了防止带电误合接地开关及防止接地开关处于合闸时误合断路器 仪表室门上装有提示性的按钮或KK型转换开关 以防止误合 误分断路器 接地开关处于分闸位置时 下门及后门都无法打开 防止人员误入带电间隔 断路器手车确实在试验位置或工作位置 而没有控制电压时 仅能手动分闸 不能合闸 断路器手车确实在工作位置时 二次插头被锁定不能拔开 模块二高压开关柜结构分析 各柜体可接电气联锁 还可在接地开关操动机构上加装电磁铁锁定装置 以提高可靠性 6 带电显示装置 7 防止凝露和腐蚀 6 联锁的使用联锁功能是以机械联锁为主 电气联锁为辅 四 相关理论知识1 高压断路器型号的含义 模块二高压开关柜结构分析 2 高压断路器的额定参数 额定电压 kV 是指允许断路器正常工作的线电压的额定值 目前我国供配电系统中断路器额定电压等级为10kV 35kV 60kV 110kV 220kV 及500kV 额定电流 A 指断路器允许长期通过的最大电流 它在此电流下运行时 其各部分的温升不应超过国家标准规定的允许值 一般额定电流的等级为400A 600A 630A 1000A 1250A 1500A 2000A及3000A 额定开断电流 kA 指断路器在额定电压下 能够可靠切断的最大电流 灭弧能力是影响额定开断电流的重要因素之一 模块二高压开关柜结构分析 额定遮断容量 MVA 它表明了断路器的分断能力 又称额定断流 开断 容量 通常用额定开断电流与额定电压的乘积来表示 即 动稳定电流 kA 指当断路器在闭合状态时 所允许通过的最大短路电流 高压断路器通常作动稳定和热稳定试验 而不作分断试验 动稳定电流表明了断路器承受电动力的能力 动稳定电流的大小由导电部分的机械强度所决定 热稳定电流 kA 当断路器有电流通过时 就会产生热量 其热量与电流的平方成正比 在作动稳定试验时 如因设计结构原因使触头调节压力不合理 将导致触头熔焊 这是一个很重要的性能 因此规定了断路器在某一时间内所允许通过的最大电流 此电流即为热稳定电流 国家标准规定的时间为2s 模块二高压开关柜结构分析 合闸时间 s 一般为0 2s 分闸时间 s 一般小于等于0 06s 五 拓展性知识1 常用高压配电装置的主要类型及特点1 高压成套配电装置是将各种高压电器 按照一定的接线方式 有机地组合而成的成套装置 它可以满足各种主接线的要求 具有节省占地 安全可靠 接线规范 安装简单 维修方便并适用于批量生产等一系列优点 2 高压开关柜有固定式和手车式两大类 分为户内型和户外型两种 10kV及以下的成套配电装置大多为户内型 3 固定式高压开关柜适用于一般中 小型变 配 电站 常用型号有GG 1A F GG 10 F GG 11 F 等 模块二高压开关柜结构分析 4 手车式 移开式 高压开关柜 俗称小车柜 2 环网 在高压柜内 当负荷开关合闸运行时 接地开关无法合闸 前门板无法打开 负荷开关分闸后 接地开关可以分 合闸 接地开关处于合闸时 隔板插入后 前门板可以打开 接地开关分闸后 负荷开关可以进行分 合闸操作 前门无法打开 电缆进线柜中 增加了挂锁板和停电后开门提示牌 在进线有电时 无论负荷开关处于合闸或者分闸 都不准打开前门板 模块二高压开关柜结构分析 图5 17HXGN1 10型环网柜外形结构图1 下门2 模拟电路3 显示器4 观察窗5 上门6 铭牌7 组合开关8 母线9 绝缘子10 隔板11 照明灯12 端子板13 旋钮14 隔板15 高压负荷开关 断开 16 连杆17 负荷开关操动机构18 22 支架19 电缆 用户自备 20 角钢 固定电缆用 21 电流互感器23 高压熔断器24 连杆 模块二高压开关柜结构分析 3 高压熔断器 图5 18RW3 10 G 型跌落式熔断器结构及外形尺寸 模块二高压开关柜结构分析 1 RW系列熔断器这类户外高压跌落式熔断器常用于10kV 交流50Hz的供配电线路及配电变压器进线侧作为短路和过负荷保护 1 动作原理 2 常用RW系列熔断器的主要技术数据可分别见附录表19 附录表21 2 RN系列熔断器1 动作原理 图5 19RN1 6 RN1 10 RN1 35型熔断器外形示意图 模块二高压开关柜结构分析 2 适用场合 3 常用RN系列熔断器的技术数据可见附录表22及附录表23 3 高压熔丝 构成与特点 10 6 kV及35kV的高压熔体由熔体 铜套圈和铜绞线等三部分组成 如图5 20所示 它又分带钮扣和不带钮扣两类 熔体由特种合金材料制成 具有良好的熔化稳定性 高压熔丝的尾线采用经镀锡处理的多股紫铜绞线 不仅接线方便且性能可靠 铜套圈采用紫铜管材 起连接绞线和熔体的作用 按熔断器熔体管的不同类型 可选用带钮扣或不带钮扣的熔丝 模块二高压开关柜结构分析 图5 2010 6 kV及35kV高压熔丝外形 不带纽扣 1 铜绞线2 铜套圈3 熔体 熔体的工作情况 正常工作情况 在正常工作情况下 当熔断器熔体中通过等于或小于额定值的工作电流时 熔体和其他部分 如触头 外壳等 都会发热到一定温度 但不会超过各载流部分的长期允许发热温度 模块二高压开关柜结构分析 过载或短路情况 在过载或短路情况下 熔体中通过过载或短路电流 熔体的温度会升高 到一定值后 熔体熔断 电弧熄灭后 电路被断开 熔断过程包括熔体发热熔化过程和电弧熄灭过程 熔断器的动作时间实际上就是这两个过程的时间之和 熔断的快慢决定于熔断器中流过电流的大小和其结构 很显然 通过熔断器的电流超过其额定值的倍数越大 熔断时间就越短 模块三高压断路器控制线路分析 一 教学目标1 会分析断路器分合闸线路工作原理 2 会分析定时限和反时限继电保护线路工作原理 3 会使用继电保护系统中的常用继电器 二 工作任务1 某企业高压配电所部分二次接线图如图5 22所示 请分析断路器分合闸电路和信号电路原理 图5 22某企业高压配电所部分二次接线图 模块三高压断路器控制线路分析 2 某反时限过电流保护二次回路展开图如图5 23所示 试分析其动作原理和保护范 图5 23反时限过电流保护二次回路展开图TA1 TA3 电流互感器KA1 KA2 电流继电器KCT1 KCT2 过电流脱扣器 模块三高压断路器控制线路分析 3 某定时限过电流保护二次回路展开图如图5 24所示 试分析其动作原理和保护范 图5 24定时限过电流保护二次回路展开图TA1 TA3 电流互感器KA1 KA2 速断电流继电器KA3 KA4 过电流继电器WBC 控制小母线FU1 FU2 控制回路熔断器SA 分合闸操作开关R 信号灯串联电阻HG 绿色信号灯HR 红色信号灯YO 断路器合闸线圈YR 断路器跳闸线圈QF 断路器辅助触头KS1 KS2 信号继电器KA 中间继电器KT 时间继电器XB1 XB2 掉闸压板 模块三高压断路器控制线路分析 三 相关实践知识 一 断路器控制回路分析1 断路器分合闸控制电路 1 手动合闸合闸前 断路器处于 跳闸后 的位置 断路器的辅助触头QF2闭合 表5 3断路器操作手柄位置与触头闭合情况 2 自动合闸控制开关在 跳闸后 位置 若自动装置的中间继电器触点KA闭合 将使合闸接触器KO动作合闸 模块三高压断路器控制线路分析 3 手动跳闸首先将开关扳到 预备跳闸 位置 SA13 14接通 RD发出闪光 4 自动跳闸如果由于故障 继电保护装置动作 使触头K闭合 引起断路器合闸 5 闪光电源装置闪光电源装置由DX 3型闪光继电器K1 附加电阻R和电容器C等组成 6 防跳装置断路器的所谓 跳跃 是指运行人员在故障时手动合闸断路器 断路器又被继电保护动作跳闸 又由于控制开关位于 合闸 位置 则会引起断路器重新合闸 2 断路器信号电路分析 模块三高压断路器控制线路分析 3 断路器控制电路要能达到的基本要求1 由于断路器操动机构的合闸与跳闸都是按短时通过电流进行设计的 因此控制电路在操作过程中只允许短时通电 操作停止后即自动断电 2 能够准确指示断路器的分 合闸位置 3 断路器不仅能用控制开关及控制电路进行跳闸及合闸操作 而且能由继电保护及自动装置实现跳闸及合闸操作 4 能够对控制电源及控制电路进行实时监视 5 断路器操动机构的控制电路要有机械 防跳 装置或电气 防跳 措施 二 定时限过电流保护电气控制电路分析1 继电保护装置元器件认识 模块三高压断路器控制线路分析 1 电磁式电流继电器和电压继电器电磁式电流继电器和电压继电器在继电器保护装置中均为起动元件 属测量继电器 图5 25DL 10系列电磁式电流继电器的基本结构1 电磁铁2 钢舌片3 线圈4 转轴5 反作用弹簧6 轴承7 铭牌8 起动电流调节转杆9 动触头10 静触头 模块三高压断路器控制线路分析 平滑调节 拨动调节转杆来改变弹簧反作用力矩 可平滑调节动作电流值 级进调节 利用两个线圈的串联或并联 当线圈由串联改为并联时 动作电流将增大一倍 反而 当线圈由并联改为串联时 动作电流将减少一半 图5 26DL 10系列电磁式电流继电器的内部接线及其图形符号 模块三高压断路器控制线路分析 2 电磁式时间继电器在继电保护装置中 电磁式时间继电器用来获得所需要的延时 时限 它属于机电式有或无继电器 图5 27DS 110 DS 120系列电磁式时间继电器的基本结构1 线圈2 电磁铁3 可动铁心4 返回弹簧5 6 瞬时静触头7 绝缘件8 瞬时动触头9 压杆10 平衡锤11 摆动卡板12 扇形齿轮13 传动齿轮14 主动触头15 主静触头16 标度尺17 拉引弹簧18 弹簧拉力调节器19 摩擦离合器20 主齿轮21 小齿轮22 掣轮23 24 钟表机构传动齿轮 模块三高压断路器控制线路分析 图5 28DS 110 DS 120系列电磁式时间继电器的内部接线及其图形符号 模块三高压断路器控制线路分析 3 电磁式信号继电器在继电保护装置中 电磁式信号继电器用来发出指示信号 以提醒运行值班人员注意 它也属于机电式有或无继电器 图5 29DX 11型电磁式信号继电器的基本结构1 线圈2 电磁铁3 弹簧4 衔铁5 信号牌6 玻璃窗孔7 复位旋钮8 动触头9 静触头10 11 接线端子 模块三高压断路器控制线路分析 图5 30DX 11型电磁式信号继电器的内部接线及其图形符号 4 电磁式中间继电器在继电保护装置中 电磁式中间继电器用作辅助继电器 以弥补主继电器触头数量不足或触头容量不够 模块三高压断路器控制线路分析 图5 31DZ 10系列电磁式中间继电器的基本结构1 线圈2 电磁铁3 弹簧4 衔铁5 动触头6 7 静触头8 连线9 接线端子10 底座 模块三高压断路器控制线路分析 2 定时限过电流保护动作原理 图5 32DZ系列电磁式中间继电器的内部接线及其图形符号 3 定时限过电流保护整定原则和保护范围 1 整定原则整定电流应躲开变压器的最大负荷电流 包括电动机的起动电流 模块三高压断路器控制线路分析 2 保护范围作为变压器电流速断后备保护 能保护变压器的全部或线路的全长 还可作为变压器低压侧低压出线的后备保护 三 反时限过电流保护电气控制线路分析1 感应式电流继电器认识 图5 33GL 10 GL 20感应式电流继电器的基本结构1 线圈2 电磁铁3 短路环4 转动铝盘5 钢片6 可偏转的框架7 调节弹簧8 制动永久磁铁9 扇形齿轮10 蜗杆11 扁杆12 继电器触头13 时限调节螺杆14 速断电流调节螺钉15 衔铁16 动作电流调节插销 模块三高压断路器控制线路分析 图5 34感应式电流继电器的转矩 和制动转矩 1 线圈2 电磁铁3 短路环4 可转铝盘5 钢片6 铝框架7 调节弹簧8 制动永久磁铁 模块三高压断路器控制线路分析 模块三高压断路器控制线路分析 模块三高压断路器控制线路分析 模块三高压断路器控制线路分析 表5 4GL 11 GL 15 GL 21及GL 25型感应式电流继电器的主要技术数据 1 反时限过电流保护动作原理反时限过电流保护的动作时限与故障电流之间的关系表现为反时限特性 即继电保护动作时限是不固定的 是根据系统短路电流数值的大小而沿曲线作相反的变化 故障电流越大 动作时限越短 2 反时限过电流保护原理分析 模块三高压断路器控制线路分析 2 反时限过电流保护的整定原则和保护范围1 整定原则 2 保护范围 3 速断保护的整定原则和保护范围1 整定原则 2 保护范围 四 定时限与反时限保护比较1 定时限保护2 反时限保护3 定时限过电流保护与反时限过电流保护的区别1 定时限过电流保护的动作时限是确定的 它与故障电流的大小无关 反时限过电流保护的动作时限与故障电流的大小成反比 模块三高压断路器控制线路分析 2 定时限过电流保护的配合级差采用 t 0 5s 反时限过电流保护的配合级差采用 t 0 7s 3 定时限过电流保护是采用电磁式继电器 它由时间继电器 中间继电器和信号继电器组合而成 四 相关理论知识1 继电保护的概念2 继电保护装置在电力系统中的作用 1 故障时作用于跳闸当被保护设备发生故障时 继电保护装置能自动 迅速 有选择性地将故障部分从电力系统中切除 从而保证非故障部分持续正常地运行 模块三高压断路器控制线路分析 2 异常状态时发生报警信号当被保护设备发生不正常运行状态时 继电保护装置及时 准确地发出警告信号 提醒值班人员及时处理 消除异常状态 以免发展为故障 3 对继电保护的基本要求 1 选择性电力系统发生故障时 继电保护动作 但只切除系统中的故障部分 而其他非故障部分仍然继续供电 图5 36选择性示意图 模块三高压断路器控制线路分析 2 速动性为了减少电力系统发生故障时对系统所造成的损失 要求继电保护装置迅速动作并切除故障 3 灵敏性对继电保护装置应校验其整定值 是否有足够的灵敏性 4 可靠性指在继电保护范围内发生故障时 继电保护应可靠动作 不应拒动作 而在正常运行状态时 继电保护不应误动作 4 主保护 后备保护及辅助保护 1 主保护主保护是被保护设备和线路的主要继电保护装置 2 后备保护后备保护是主保护的后备 1 近后备保护 优点 保护装置动作可靠 当被保护范围内发生故障时 可以迅速切除故障 缩小事故范围 模块三高压断路器控制线路分析 缺点 增加了投资 增加了维护 试验工作量 如果由于保