中性点直接接地电网零序保护继装置设计.doc

学号： 常 州 大 学 毕业设计（论文）（2012届）题 目 学 生 学 院 专业班级 校内指导教师 专业技术职务 校外指导老师 专业技术职务 二一二年六月III中性点直接接地电网零序保护继装置设计 摘要 电力系统继电保护是保证电力系统安全稳定运行，限制电力系统大面积停电事故是基本和最有效的技术手段。零序电流保护广泛地作为电力系统接地短路的保护，根据接地短路时零序电流的出现和大小作为故障特征量，变压器接地方式、非全相运行、单相自动重合闸等因素对零序电流保护的运行产生重要的影响，必要时需要采取相应闭锁装置。本设计根据继电保护装置在电力系统中的应用，介绍6KV到10KV电网继电保护的零序电流保护的整定设计。设计过程如下，首先对电力系统网络的参数进行计算，绘制出各序序网图，然后选择合理的运行方式，计算各母线发生各种金属性短路故障时通过线路保护装置的短路电流，根据所得数据及所选的运行方式选择最佳的配合保护，并对各保护进行分析和整定计算，确定零序电流保护的整定值以及三相重合闸装置选型。 关键词：闭锁装置，零序电流保护，继电保护 Designning of the zero-sequence protection device neutral-point solid ground systemAbstract Power system protection is to ensure safe and stable operation of power systems, limit the power system blackout is the basic and most effective techniques. Zero sequence current protection is widely used as short-circuit protection of power system grounding, according to the appearance and size of the zero-sequence current is shorted to ground as the fault characteristic transformer grounding method, non-phase running, single-phase auto-reclosing and other factors on the zero-sequence current the operation of protection have an important impact, if necessary, take appropriate locking device. This design is based on the protection devices in the power system, introduced 6KV to 10KV relay protection setting of the zero sequence current protection design. The design process is as follows, first of all to calculate the parameters of the power system network, to map out the sequence Sequence Network, and then select run, when calculating each bus metallic short-circuit fault occurs through the short-circuit current of the circuit protection device, based on the data and selected operating mode to select the best with the protection and protection analysis and setting calculation to determine the setting value of the zero sequence current protection and three-phase reclosing device selection.Key words: Locking device; Zero-sequence protection; relay protection目 录1 引言11.1 课题发展背景11.2 发展背景11.3 课题任务22 零序电流保护继电器系统分析32.1 零序电流保护32.1.1 零序电流保护概念32.1.2 零序电流保护的概述32.1.3零序电流保护原理4 2.1.4 零序电流分段92.1.5 零序电流保护接线9 2.2 零序电流方向继电器的设置102.2.1零序电流方向继电器的基本原理与实现方法10 2.3 零序电流滤过器的不平衡电流112.4 接地短路时零序分量的特点 112.5 主要元器件122.5.1 电磁式电流继电器.122.5.2 电磁式时间继电器 142.5.3 信号继电器.162.6 对零序电流保护的评价173 中性点直接接地系统的零序保护整定计算183.1 零序保护的概念与构成特点183.2 零序电流保护整定计算 184 610KV线路零序电流保护实验接线图设计 214.1 610KV线路零序电流保护说明214.2 610KV线路零序电流原理 214.3 610KV线路零序电流保护电路原理接线图分析 224.3.1 展开接线图 235 零序电流整定结果 256 结论 28常州大学本科生毕业设计（论文）1引 言1.1课题的开发背景本课题研究背景及意义在中性点直接接地的电网中，接地故障占故障总次数的绝大多数，一般在 90%以上。 线路的电压等级愈高，所占的百分比愈大。母线故障、变压器差动保护范围内高压配电装置故障的情况也类似，一般也约占 70%80%。明显可见，接地保护是高压电网中最重要的一种保护1。 该电网为中性点直接接地电网，对于系统中发生的接地故障，必须配置相应的保护装置。一般装设多段式零序电流方向保护，根据重合闸方式的不同，零序电流方向保护可采用三段式或四段式，根据非全相运行时，线路零序电流大小的不同，零序电流保护可能有两个一段或两个二段。对重要线路，零序电流保护的第二段在动作时限和灵敏系数上均应满足一定要求。当电网结构比较复杂时，运行方式变化又很大时，零序保护的灵敏度可能变坏，应考虑选择接地保护，以改善接地保护性能，但是为了保护经高阻抗接地故障时相邻线路有较多的后备保护作用，同时也为选择性的配合，在装设接地保护的线路仍设有多段式零序电流方向保护2。 因此合理配置与正确使用零序保护装置，是保障电网安全运行地重要条件。从电网安全运行地角度出发，电网对継电保护装置提出了严格地“四性”要求，即选择性、速动性、 灵敏性、可靠性；因此，电网中継电保护定值的整定计算工作，一直是継电保护人员地一项重要工作，它直接关系到电网运行的安全，做好这项工作是电网安全运行地必要条件。本设计中，我通过零序电流保护和自动装置的设计配置原则，综合运用所学专业知识，对电网的零序电流保护科学地进行整定3。1.2 发展背景继电保护技术是随着电力系统的发展而发展起来的。电力系统中的短路是不可避免的。短路必然伴随着电流的增大，因而为了保护发电机免受短路电流的破坏，首先出现了反应电流超过一预定值的过电流保护4。19世纪 90年代出现了装于断路器上并直接作用与断路器的一次式（直接反应于一次 短路电流）的电磁型过电流继电器。1901年出现了感应型过电流继电器。1908 年提出了比较被保护元件两端电流的电流差动保护原理，导致了距离保护装置的出现，并在20世 纪50年代完善了行波保护装置和发展了半导体晶体管式继电保护装置。在 80 年代后期，标志着静态继电保护从第一代（晶体管式）向第二代（集成电路式）的过渡。90 年代向微机保护过渡。目前，微机保护装置已取代集成电路式继电保护装置，成为静态继电保护装置的主要形式。随着新的零序电流互感器系列的灵敏性不断地完善，用于电力系统产生零序接地电流时，与继电保护装置或信号装置配合使用，使装置元件动作，实现保护或监控的实用性更强5。一些新研究成果如 LZH-LJK/LXK 系列零序电流互感器适用于电缆线路，采用 ABS 工程塑料外壳，树脂浇注成全密封，绝缘性能好，外型美观，具有灵敏度高，线性度好，运行可靠，安装方便，可根据系统的运行方式（中性点不接地、电阻接地、消弧线圈接地） 选用相适应的零序电流互感器已不断诞生6。 继电保护是电力学科中最活跃的分支，在20世纪50至90年代的40年时间走过了机电式、整流式、晶体管式、集成电路式和微机式五个发展阶段。电力系统的快速发展为继电保护技术提出艰巨的任务，电子技术、计算机技术、通信技术又为继电保护技术的发展不断注入新的活力，因此可以预计，继电保护学科必将不断发展，达到更高的理论和技术高度。1.3课题任务完成零序电流保护及零序电压保护的动作阻抗、动作时限的整定计算，并对其进行灵敏度校验，且能够在天煌公司THLJT-2A型继电器特性实验装置中予以时限。2零序电流保护继电器系统分析2.1零序电流保护2.1.1零序电流保护概念接地短路时必有零序电流，而在正常负荷状态下，零序电流没有或很小，因此利用零序电流来构成接地短路的保护就具有显著的优点。电流增大是电网发生短路故障所呈现出的最主要特点，因此可以通过检测流过保护安装处的零序电流幅值，来判定故障状态。这种反应零序电流增大而动作的保护称为零序电流保护。2.1.2 零序电流保护的概述在大短路电流接地系统中发生接地故障后,就有零序电流、零序电压和零序功率出现,利用这些电气量构成保 护接地短路的继电保护装置统称为零序保护。 三相电流平衡时，没有零序电流，不平衡时产生零序电流，零序保护就是用零序互感器采集零序电流，当零序电流超过一定值（综合保护中设定），综和保护接触器吸合，断开电路。 零序电流互感器内穿过三根相线矢量和零线。 图1. 零序电流保护解析图2.1.3零序电流保护原理零序电流保护的基本原理是基于基尔霍夫电流定律：流入电路中任一节点的复电流的代数和等于零。在线路与电气设备正常的情况下，各相电流的矢量和等于零，因此，零序电流互感器的二次侧绕组无信号输出，执行元件不动作。当发生接地故障时的各相电流的矢量和不为零，故障电流使零序电流互感器的环形铁芯中产生磁通，零序电流互感器的二次侧感应电压使执行元件动作，带动脱扣装置，切换供电网络，达到接地故障保护的目的。零序电流保护和相间电流保护一样，广泛采用阶段式，一般是三段。零序段为瞬时动作的零序电流速断，只保护线路的一部分；零序段为零序电流限时速断，可保护线路全长，并与相邻线路保护相配合，动作一般带0.5秒延时；零序段为零序过电流保护，作为本线路及相邻线路的后备保护。1、零序电流段保护在发生单相或两相接地短路时，也可以求出零序电流随线路长度变化的关系曲线，然后相似于相间短路电流保护的原则，进行保护的整定计算。零序电流速断保护的整定原则如下：（1）躲开下一条线路出口处单相或两相接地时出现的最大零序电流3，引入可靠系数（一般取为1.21.3），即 （2）躲开断路器三相触头不同期合闸时所出现的最大零序电流3，引入可靠系数，即为 （3）按躲开非全相运行状态下又发生系统振荡时所出现的最大零序电流整定。为此可以设置两个零序电流段保护，一个是按条件(1)和(2)整定(由于其定值较小，保护范围较大，因此，称为灵敏段)，它的主要任务是对全相运行状态下的接地故障起作用，具有较大的保护范围，而当单相重合闸起动时，则将其自动闭锁，需待恢复全相运行时才能重新投入；另一个是按条件（3）整定（由于其定值较大，因此称为不灵敏段），装设它的主要目的是为了在单相重合闸过程中，其它两相又发生接地故障时，用以弥补失去灵敏段的缺陷，尽快地将故障切除，当然，不灵敏段也能反应全相运行状态下的接地故障，只是其保护范围较灵敏段小。（4）特殊情况的整定线路末端变压器低压侧有电源的情况，零序保护段一般可按不伸出变压器范围整定。我的。如末端的变压器为两台及以上时，是否仍按上述原则整定可视具体情况比较优缺点后再决定。端变压器中性点不接地运行，只按躲开变压器低压侧母线相间短路的最大不平衡电流整定，即 式中可靠系数，取1.3；不平衡系数，取0.1；非周期分量系数，取2；变压器低压侧三相短路最大短路电流。2零序电流段保护零序电流段保护整定是按躲过下段线路第段保护范围末端接地短路时，通过本保护装置的最大零序电流。同时还带有高出一个 的时限，以保证动作的选择性。（1）按与相邻下一级线路的零序电流保护段配合整定，即 式中可靠系数，取1.151.2；分支系数，按实际情况选取可能的最大值；相邻下一级线路的零序电流保护段整定值。当按此整定结果达不到规定灵敏度数时，可改为与按与相邻下一级线路的零序电流保护段配合整定。（2）按躲开本线路末端母线上变压器的另一侧母线接地短路时流过的最大零序电流整定，即 （3）当本段保护整定时间等于或低于本线路相间保护某段的时间时，其整定值还必须躲开该段相间保护范围末端发生相间短路的最大不平衡电流，即 引入零序电流的分支系数，则保护1的零序段整定为 当变压器切除或中性点改为不接地运行时，则该支路即从零序等效网络中断开，此时。（4）灵敏性的校验。为了能够保护本线路的全长，限时电流速断保护必须在系统最小运行方式下，线路末端发生两相短路时，具有足够的反应能力。这个能力通常用灵敏系数来衡量。对反应于数值上升而动作的过量保护装置，灵敏系数的含义是= 式中故障参数的计算值，应根据实际情况，合理地采用最不利于保护动作的系统运行方式和故障类型来选定。但不必考虑可能性很小的特殊情况。设此电流为，代入上式中则灵敏系数为 为了保证在线路末端短路时，保护装置一定能够动作，在考虑实际短路时存在的过渡电阻以及测量误差等的影响，对限时电流速断保护要求。（5）零序电流段保护的灵敏系数，应按照本线路末端接地短路时的最小零序电流来检验，并满足1.5的要求。当由于线路比较短或运行方式变化比较大，灵敏度不满足要求时，可考虑用下列方式解决：1）使零序电流段保护与下一条线路的零序电流段保护配合，时限再抬高一级，可以取为1s。 2）保留0.5s的零序电流段保护，同时再增设一个与下一条线路的零序电流段保护配合的动作时限为1s的零序段。这样保护装置中，就具有两个定值和时限均不相同的零序段，一个定值较大，能在正常运行方式和最大运行方式下，以较短的延时切除本线路上所发生的接地故障；另一个具有较长的延时，能保证在各种运行方式下线路末端接地短路时，保护装置具有足够的灵敏系数。3）从电网接线的全局考虑，改用接地距离保护。3零序电流段保护零序电流段保护一般情况下是作为本线路和相邻线路的后备保护，在中性点直接接地系统中的终端线路上，它也可以作为主保护使用。零序电流段保护按如下原则整定：（1）按躲开在下一条线路出口处相间短路时所出现的最大不平衡电流来整定，引入可靠系数，即为 （2）与下一条线路零序段相配合,就是本保护零序段的保护范围，不能超出相邻线路上零序段的保护范围。当两个保护之间具有分支电路时(有中性点接地变压器时)，起动电流整定为 式中，可靠系数，一般取为1.11.2 分支系数，即在相邻的零序段保护范围末端发生接地短路时，故障线路中零序电流与流过本保护装置中零序电流之比。保护装置的灵敏系数，当作为本条线路近后备保护时，按本线路末端发生接地故障时的最小零序电流来校验，要求； 当作为相邻元件的远后备保护时，按相邻元件保护范围末端发生接地故障时，流过本保护的最小零序电流考虑来校验，要求。（3）当本段保护整定时间等于或低于本线路相间保护某段的时间时，其整定值还必须躲开该段相间保护范围末端发生相间短路的最大不平衡电流，即 按上述原则整定的零序过电流保护，其起动电流一般都很小（在二次侧约为23A），因此，在本电压级网络中发生接地短路时，它都可能起动，这时，为了保证保护的选择性，各零序过电流保护的动作时限也应按图2所示的阶梯原则来选择。 图 2. 零序过电流保护的时限特性4、方向性零序电流保护在双侧或多侧电源的网络中，电源处变压器的中性点一般至少有一台要接地，由于零序电流的实际流向是由故障点流向各个中性点接地的变压器，因此在变压器接地数目比较多的复杂网络中，就需要考虑零序电流保护动作的方向性问题。零序功率方向元件接于零序电压和零序电流之上，反应于零序功率的方向而动作。当保护范围内部故障时，按规定的电流、电压正方向看，超前于为（对应于保护安装地点背后的零序阻抗角为的情况），此时零序功率方向元件应正确动作，并工作在最灵敏的条件之下。所以零序功率方向元件的最大灵敏角。 由于越靠近故障点的零序电压越高，因此零序方向元件没有电压死区。作为相邻元件的后备保护，应采用相邻元件末端短路时，在本保护安装处的最小零序电流、电压或功率的二次侧数值与功率方向元件的最小起动电流、电压或起动功率之比来计算灵敏系数，并要求。超前零序电压。 图3. 电阻向量图零序电流的分布，主要决定于送电线路的零序阻抗和中性点接地变压器的零电压。2.1.4零序电流的分段零序一段： 躲过下一段线路出口处单相或者两相接地短路时候出现的最大零序电流。 躲开断路器三相触头不同期合闸时候所出现的最大零序电流。 两者比较取最大。 零序二段： 与下一段线路的一段配合，即是躲过下段线路的第一段保护范围末端接地短路时，通过本保护装置的最大零序电流。 零序二段的灵敏系数要大于1.5，不满足的话要与下一段线路的二段配合，时限再抬高一个等级。 零序三段： 与下一段线路的三段配合； 躲开下一段线路出口处相间短路时所出现的最大不平衡电流。 两者比较取最大。 零序三段的灵敏系数要大于2（近后备）；灵敏系数要大于1.5（远后备）2.1.5零序电流保护的接线零序电流保护和相间电流保护一样，广泛采用三段式零序电流保护。通常零序I段为无时限电流速断保护，只保护线路中一部分，零序II段为带时限零序电流速断保护，一般带0.5s 延时，可保护线路全长，并与相邻线路保护相配合，零序III段为零序过流保护，作为本级线路和相邻线路接地短路的后备保护，其原理接线图如图4所示。图4. 三段式保护接线图2.2零序电流方向继电器的设置由于零序电流都要经过中性点接地的变压器构成回路，当然该变压器是或接线的变压器。所以从某种意义上说这样的变压器是零序电源（从概念上讲零序电源在短路点，这里只是从零序电流的流向意义上说）。电力系统中基本上在每一母线处都有中性点接地的变压器，所以对零序电流保护来说基本上每条线路都是双侧电源线路。而双侧电源线路上的电流保护有时必需加方向继电器才能保证它的选择性。因而零序电流保护有时也必须加零序方向继电器才能保证它的选择性。2.2.1零序电流方向继电器的基本原理与实现方法零序电流方向保护如上所述，有些地方需要加零序方向继电器。可利用零序方向元件构成纵联零序方向保护，所以零序方向继电器是保护装置经常用到的一种继电器。对零序方向继电器的最基本要求是利用比较零序电压和零序电流的相位来区分正、反方向的接地短路。正、反方向接地短路时，零序电压和零序电流的夹角如下图所示。 图5. 正、反方向接地短路时零序序网图和相量图2.3 零序电流滤过器的不平衡电流零序电流保护是通过零序电流滤过器获得零序电流的，当发生相间短路时，尤其在短路暂态开始瞬间，短路电流中含有很大非周期分量，造成滤过器中三个电流互感器TA 的铁芯严重饱和，由于三个TA的铁芯磁化性能不完全一样，引起铁芯饱相和成都不同而造成励磁电流有很大差异，因而产生很大不平衡电流。为使保护装置避免非选择性动作，通常保护的动作电流按躲过最大不平衡电流的条件来整定，为了减小不平衡电流，提高保护的灵敏系数，就必须选用具有同样磁化特性的TA 组成零序电流滤过器，并使它们工作在滋化曲线末饱和部分，同时减轻其二次负荷，并使二相负荷尽量均衡。对于采用电缆引出的送电线路，采用零序电流互感器TAN 来获得零序电流，采用零序电流互感器作零序保护的好处是没有不平衡电流，同时保护接线比较简单。2.4 接地短路时零序分量的特点（1）零序电压：故障点最高，中性点最低（2）零序电流：由故障零序附加电源Ud0 产生; 从故障点流向接地的变压器中性点。（3）零序功率：方向：线路母线。（4）零序阻抗角：取决于ZB0 。（5）运行方式变化：线路、中性点不变，零序网不变；正负序阻抗变化间接影响零序（Ud1、 Ud2、Ud0 ）。 图 6. 接地短路时零序分量图2.5主要元器件2.5.1电磁式电流继电器1.用途电磁式电流继电器，为电磁式瞬动过电流继电器，它广泛用于电力系统二次回路继电保护装置线路中，作为过电流启动元件。 2.结构原理1. 继电器系电磁式，瞬时动作，磁系统有两个线圈，线圈出头接在底座端子上，用户可以根据需要串并联，因而可使继电器整定变化一倍。 2. 继电器名牌的刻度值及额定值对于电流继电器是线圈串联的(以安培为单位)转动刻度盘上的指针、以改变游丝的反作用力矩，从而可以改变继电器的动作值。 3. 继电器的动作：电流升至整定值或大于整定值时，继电器就动作，动合触点闭合，动断触点断开。当电流降低到0.8倍整定值时，继电器就返回，动合触点断开，动断触点闭合。 3.工作原理和特性电磁继电器的工作原理和特性：电磁式继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的。只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合。当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）吸合。这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的。对于继电器的“常开、常闭”触点，可以这样来区分：继电器线圈未通电时处于断开状态的静触点，称为“常开触点”；处于接通状态的静触点称为“常闭触点”。 4.使用和维护1.继电器使用前，需取去外壳，拔出机器，检查有无在运输中产生的损坏，如动片碰到磁板，游丝各圈相碰，动牌轴上的摩擦等，为此，将继电器的指针整定在第一整定点上，用手将可动系统往磁板方向转动，然后放开，可动系统应当转回到原来位置直到止档，然后进行必要的调整和整定。 2.继电器在重新调整时，必须保证： （1）可动系统的轴向活动量在0.150.3mm之间。（2）动片与磁极间的气隙，应当保证继电器在规定的任何工作情况下，动片和磁板不得相碰。（3）具有动合触点和动断触点的继电器，桥形触点不得同时接触一动合静触点和一动断静触点。（4）当指针由第一刻度值旋向最终刻度值时，游丝各圈不相碰。（5） 继电器动作时，桥形触点应当在静触点的中心线上滑动(公差lmm)，动、静触点总气隙不小于2mm。（6） 静触点和限制片之间的距离应不大于0.3mm。（7） 在调整继电器的动作值时，最小整定值的调整主要是改变游丝反作用力的大小，最大整定值的调整，主要是改变动片和磁板间的气隙等。（8） 不宜润滑继电器轴和轴承。（9） 不允许用砂纸或其它粗造材料清洁触点，宜用锋利的刀刃或清洁的细磨石清洁触点，然后用清洁的、柔软的布片擦干净，避免用手指接触触点。2.5.2电磁式时间继电器1.定义它由电磁系统、延时机构和触点三部分组成。凡是继电器感测元件得到动作信号后，其执行元件（触头）要延迟一定时间才动作的继电器称为时间继电器。2.工作原理当线圈通电（电压规格有ac380v、ac220v或dc220v、dc24v等）时，衔铁及托板被铁心吸引而瞬时下移，使瞬时动作触点接通或断开。但是活塞杆和杠杆不能同时跟着衔铁一起下落，因为活塞杆的上端连着气室中的橡皮膜，当活塞杆在释放弹簧的作用下开始向下运动时，橡皮膜随之向下凹, 上面空气室的空气变得稀薄而使活塞杆受到阻尼作用而缓慢下降。经过一定时间，活塞杆下降到一定位置，便通过杠杆推动延时触点动作，使动断触点断开，动合触点闭合。从线圈通电到延时触点完成动作，这段时间就是继电器的延时时间。延时时间的长短可以用螺钉调节空气室进气孔的大小来改变。吸引线圈断电后，继电器依靠恢复弹簧的作用而复原。空气经出气孔被迅速排出。3.电磁式时间继电器接线方式第一、控制接线：你把它看成直流继电器来考虑。3、7用来接12V控制电压；2、7用来接24V控制电压。其中的7当成直流电的负极，使用时接到零线。2接220V的火线。 第二、工作控制：虽然控制电压接上了，但是是否起控制作用，由面板上的计时器决定。 第三、功能理解：它就是一个开关，单刀双掷的，有一个活动点活动臂，就像常见的闸刀开关的活动刀臂一样。8是活动点，5是常闭点，继电器不动时，他们两个相连。动作时，8、6相连。 第四：负载接线：电源的零线或负极接用电器的零线或负极端。电源的火线或正极接8脚，用电器的火线端或正极接6脚，5脚空闲不用。 第五、工作原理：计时无效期间，8、5相连，相当于我们平常电灯开关断开状态。有效时，继电器动作，8、6相连，用电器得电工作，相当于我们平常电灯开关接通状态 接线插头：8针圆插头 针脚定义： 接线方式1（国内常规） 接线方式2（OMRON） 针号 针定义 针号 针定义 1 继电器B公共端 1 外部开关公共端 2 电源零线N（AC85-265V） 3 继电器B常开触点 3 时间复位端子(RESET)/接通有效 4 继电器B常闭触点 4 计时允许端子(GATE)/断开有效 5 继电器A常闭触点 5 继电器A常闭触点 6 继电器A常开触点 6 继电器A常开触点 7 电源火线L（AC85-265V） 8 继电器A公共端1，2是电源，第一组3，4是常开，3，5是常闭，第二组6，7是常开，6，8是常闭。4.使用环时间继电器的环境时间继电器作为自动控制器件应用较广泛，尤其是在涉及低压电器控制网络中有较多电器设备环境中使用时电磁干扰问题更趋于严重。组成时间继电器的内部元器件的损坏这时已不是引起时间继电器故障（失效）的主要原因，而在于应用场合中的各种干扰通过电磁耦合、电容耦合直接进入时间继电器，干扰其正常的延时控制。时间继电器在此干扰环境下能否正常工作往往会影响到整个自动控制系统的正常逻辑功能，甚至还可能造成大的质量事故和经济损失。所以时间继电器在各种恶劣环境都应有较高的可靠性和抗干扰能力，也就是说时间继电器必须有良好的电磁兼容性能，只有这样才能完善其产品质量，提高自身的市场竞争能力。5.电磁式时间继电器特点电磁式时间继电器延时时间短（0.31.6s），但它结构比较简单，通常用在断电延时场合和直流电路中。2.5.3信号继电器1.定义信号继电器是为某些装置或器件所处的状态给出明显信号(声、光、牌等)的一种继电器。是信号系统的重要组成部分，无论作为继电式信号系统的核心部件，还是作为电子式或计算机式信号系统的接口部件，都发挥着重要的作用。2.信号继电器的原理(1)、组成：由接点系统和电磁系统两大部分组成，电磁系统由线圈、固定的铁心、轭铁以及可动的衔铁。接点系统由动接点、静接点构成。(2)、动作原理当线圈中通入一定数值的电流后，由于电磁作用或感应方法产生电磁吸引力，吸引衔铁，由衔铁带动接点系统，改变其状态、从而反映输入电流的状况。最基本的工作原理：线圈通电产生磁通（衔铁、铁心）产生吸引力克服衔铁阻力衔铁吸向铁心衔铁带动动接点动作前接点闭合、后接点断开。（信号继电器吸起）电流减少吸引力下降衔铁依靠重力落下动接点和前接点断开，后接点闭合。（信号继电器落下）可见，信号继电器具有开关特性，利用其接点的通、断电路，从而构成各种控制表示电路。3.信号继电器特点(1)、动作必须可靠、准确(2)、使用寿命长(3)、有足够的闭合和断开电路的能力(4)、有稳定的电气特性和时间特性(5)、在周围介质温度和湿度变化很大的情况下，均能保持很好的电气绝缘强度2.6 对零序电流保护的评价在中性点直接接地系统中，采用专门的零序电流保护，与利用三相星形接线的电流保护来保护单相短路相比较，具有一系列优点：（1）相间短路的过电流保护是按躲开最大负荷电流整定，二次起动电流一般为57A；而零序过电流保护则按躲开不平衡电流整定，其值一般为23A。由于发生单相接地短路时，故障相的电流与零序电流相等，零序过电流保护有较高的灵敏度。（2）相间短路的电流速断和限时电流速断保护直接受系统运行方式变化的影响很大，而零序电流保护受系统运行方式变化的影响要小得多。而且，由于线路零序阻抗远较正序阻抗为大，X0=（23.5）X1，故线路始端与末端接地短路时，零序电流变化显著，曲线较陡，因此零序段的保护范围较大，也较稳定，零序段的灵敏系统也易于满足要求。（3）当系统中发生某些不正常运行状态时，如系统振荡、短时过负荷等，三相是对称的，相间短路的电流保护均受它们的影响而可能误动作，需要采取必要的措施予以防止，而零序电流保护则不受它们的影响。（4）在110kV及以上的高压和超高压系统中，单相接地故障约占全部故障的70%90%，而且其它的故障也往往是由单相接地发展起来的。零序电流保护的缺点是：（1）对于短线路或运行方式变化很大的情况，零序电流保护往往不能满足系统运行所提出的要求。 （2）零序电流保护受中性点接地数目和分布的影响。因此电力系统实际运行时，因保证零序网路结构的相对稳定。实际上，在中性点直接接地的电网中，由于零序电流保护简单、经济、可靠，因而获得了广泛的应用。3. 中性点直接接地系统的零序保护整定计算3.1 零序保护的概念与构成特点在电力系统中发生接地短路时，可利用对称分量的方法将电流和电压分解为正序、负序和零序分量，并利用复合序网来表示它们之间的关系。零序电流可以看成是在故障点出现一个零序电压而产生的，它必须经过变压器接地的中性点构成回路。对零序电流的方向，仍然采用母线流向故障点为正，而对零序电压的方向，是线路高于大地的电压为正。零序电流分量的参数具有如下特点：由于零序电流是由零序电压产生的，由故障点经由线路流向大地。当忽略回路的电阻时，按照规定的正方向画出的零序电流，可见，流过故障点两侧线路保护的零序电流和段将超前零序电压；而当计及回路电阻时，例如取零序阻抗角为，则相量图如图4-1（b）所示，零序电流和段将序阻抗，而与电源的数目和位置无关，当变压器的中性点不接地时，则。用零序电流和零序电压的幅值以及它们的相位关系即可实现接地短路的零序电流和方向保护。3.2零序电流保护整定计算如下图7所示10kV网络，对断路器1处配置的三段式零序电流保护（不考虑非全相运行状态时系统发生振荡的情况）进行整定，计算定值、动作时间并校验敏度。（零序最大不平衡电流的计算系数综合考虑为） 图7. 网络接线图一、B 处零序段对于 C 母线处短路，可知两相短路接地为最大方式，故障处的零序电流 。对 于 BC 线路15% 处短路，可知两相短路接地为最小方式，故障电流 KA 在B处的零序电流 ，灵敏度合格；。B 处零序段：C 母线处三相短路，B处最大不平衡电流；;校验近后备，单相短路接地为最小方式，故障处的零序电流； 灵敏度合格。 。二、A 处零序段对于 B 母线处短路， ；可知单相短路接地为最大方式，故障处的零序电流; 对于 AB 线路15%处短路可知两相短路接地为最小方式，故障处的零序电流在 A处的零序电流，灵敏度合格；三、A 处零序段 。对于 B 母线处短路（前面已计算），可知两相短路接地为最小方式，故障处的零序电流 。 ， 灵敏度合格。 。四、A 处零序段（一）B 母线处三相短路，A处最大不平衡电流（二）与 BC 线零序段相配合;取较大者为整定值=0.692KA4. 610 kv线路零序电流保护电路实验接线图设计4.1 610 kv线路零序电流流保护说明电力自动化与继电保护设备称为二次设备，二次设备经导线或控制电缆以一定的方式与其他电气设备相连接的电路称为二次回路，或叫二次接线。二次电路图中的原理接线图和展开接线图是广泛应用的两种二次接线图。它是以两种不同的型式表示同一套继电保护电路。4.2 610 kv线路零序电流原理实验线路见图8，零序电流流保护的动作顺序如下：当调节单相自耦调压器和变阻器R，模拟被保护线路发生过电流时，电流继电器LJ动作（注：实验中交流电流回路采用单相式），其常开触点闭合，接通时间继电器SJ的线圈回路，SJ则动作，经过一定时限后，其延时触点闭合，接通信号继电器XJ和保护出口中间继电器BCJ的线圈回路，BCJ动作，常开触点闭合，接通了跳闸回路，（因断路器QF在合闸状态，其常开触点QF是闭合的）。于是跳闸线圈TQ中有电流流过，使断路器跳闸，切断短路电流。同时，XJ动作并自保持，接通光字牌GP，则光字牌亮，显示“610 kv过流保护动作指示”。通过实验接线整定调试后，我们会深切体会到：展开接线图表达较为清晰，易于阅读，便于了解整套装置的动作程序和工作原理，特别在复杂电路中，其优点更为突出。图8. 610KV线路零序电流保护实验接线图4.3 610KV线路零序流保护电路原理接线图分析原理接线图用来表示继电保护和自动装置的工作原理。所有的电器都以整体的形式绘在一张图上，相互联系的电流回路、电压电路和直流回路都综合在一起，为了表明这种回路对一次回路的作用，将一次回路的有关部分也画在原理接线图里，这样就能对这个回路有一个明确的整体概念。图9表示610KV线路的零序电流保护原理接线图，这也是最基本的继电保护电路。从图中可以看出，整套保护装置由五只继电器组成，电流继电器3、4的线圈接于A、C两相电流互感器的二次线圈回路中，即两相两继电器式接线。当发生三相短路或任意两相短路时，流过继电器的电流超过整定值，其常开触点闭合，接通了时间继电器5的线圈回路，直流电源电压加在时间继电器5的线圈上，使其起动，经过一定时限后其延时触点闭合，接通信号继电器6和保护出口中间继电器7的线圈回路、二继电器同时起动，信号继电器6触点闭合，发出610KV零序电流流保护动作信号并自保持，中间继电器7起动后把断路器的辅助触点8和跳闸线圈9二者串联接到直流电源中，跳闸线圈9通电，跳闸电铁磁励磁，脱扣机构动作，使断路器跳闸，切断故障电路，断路器1跳闸后，辅助触点8分开，切断跳闸回路。原理接线图主要用来表示继电保护和自动装置的工作原理和构成这套装置所需要的设备，它可作为二次回路设计的原始依据。由于原理接线图上各元件之间的联系是用整体连接表示的，没有画出它们的内部接线和引出端子的编号、回路的编号；直流仅标明电源的极性，没有标出从何熔断器下引出；信号部分在图中仅标出“至信号”，无具体接线。因此，只有原理接线图是不能进行二次回路施工的，还要其他一些二次图纸配合才可，而展开接线图就是其中的一种。1断路器； 2电流互感器； 3、4电流继电器； 5时间继电器；6信号继电器； 7保护出口中间继电器；8断路器的辅助触点；9跳闸线圈图9. 610 kv线路零序电流保护原理图4.3.1展开接线图展开接线图是将整个电路图按交流电流回路、交流电压回路和直流回路分别画成几个彼此独立的部分，仪表和电器的电流线圈、电压线圈和触点要分开画在不同的回路里，为了避免混淆，属于同一元件的线圈和触点采用相同的文字符号。展开接线图一般是分成交流电流回路、交流电压回路、直流操作回路和信号回路等几个主要组成部分。每一部分又分成若干行，交流回路按a、b、c的相序，直流回路按继电器的动作顺序各行从上至下排列。每一行中各元件的线圈和触点按实际连接顺序排列，每一回路的右侧标有文字说明。展开接线图中的图形符号和文字标号是按国家统一规定的图形符号和文字标号来表示的。二次接线图中所有开关电器和继电器的触点都按照它们的正常状态来表示，即指开关电器在非动作状态和继电器线圈断电的状态。因此，所谓的常开（动合）触点就是继电器线圈不通电时，该触点断开，常闭触点则相反。图10是根据图9所示的原理接线图而绘制的展开接线图。左侧是保护回路展开图，右侧是示意图。从中可看出，展开接线图由交流电流回路、直流操作回路和信号回路三部分组成。交流电流回路由电流互感器1LH的二次绕组供电，电流互感器仅装在A、C两相上，其二次绕组各接入一个电流继电器线圈，然后用一根公共线引回构成不完全星形接线。A411、C411和N411为回路编号。直流操作回路中，画在两侧的竖线表示正、负电源，向上的箭头及编号101和102表示它们分别是从控制回路（）（）的熔断器FU1和FU2下面引来。横线条中上面两行为时间继电器起动回路，第三行为信号继电器和中间继电器起动回路，第四行为信号指示回路，第五行为跳闸回路。 QS隔离开关；QF断路器；1LH、2LH电流互感器；1LJ、2LJ电流继电器；SJ时间继电器；XJ信号继电器；BCJ保护出口中间继电器；TQ跳闸线圈。图10. 610kv线路零序电流保护展开图5零序电流整定结果1选择电流继电器的动作值（确定线圈接线方式）和时间继电器的动作时限。（例：设额定运行时的工作电流为3A，选择DL24C/6型电流继电器，整定动作值4.2A；选择DS22型时间继电器整定动作时限2.5s；也可根据老师要求进行整定。）2参照指导书中调试方法分别对电流继电器和时间继电器进行元件整定调试。3按零序电流保护实验接线图进行接线。4将单相调压器，变流器，限流电阻，交流电流表等连接成电流回路，将电流输出端接入电流继电器的线圈。5检查上述接线和设备，确定无误后，根据实验原理说明加入电流，进行保护动作试验，并认真观察动作过程，做好记录，深入理解各个继电器在该保护电路中的作用和动作次序。根据实验步骤和接线原理图在天煌公司THLJT-2A型继电器特性实验装置中接线图11如下：图 11. 继电器原理特性实验接线图图12. 电流继电器图13. 时间继电器 图14. 信号继电器其他设备需求如下图：序 号设备名称仪器名称数量1ZB01断路器触点及控制回路模拟箱12ZB03数字式电秒表及开关组件13ZB05光字牌组件14面板DZB01直流操作电源15面板JTS0