二次接线及继电保护PPT课件

.,1,一、二次回路基本概念,（一）二次设备：对一次设备和系统的状态进行测量、控制、监视和保护的设备，称为二次设备。如：测量仪表、录波装置；控制开关、同期装置、自动励磁装置；信号装置、继电保护、绝缘监察装置；控制电源、小母线连接线,第6章发电厂变电所二次接线图及继电保护基础知识,.,2,（二）二次回路:二次设备经导线或控制电缆以一定的方式相互连接所构成的电路。（三）种类：原理接线图展开接线图安装接线图,.,3,二、原理接线图,（一）原理接线图定义：原理接线图是用来表示二次接线各元件（仪表、继电器、信号装置、自动装置及控制开关等设备）的电气联系及工作原理的电气回路图。（二）原理接线图特点：所有回路元件以整体形式绘在一张图上，体现工作原理。,.,4,图6-1定时限过电流保护的原理图,.,5,特点：1)二次接线和一次接线的相关部分画在一起，且电气元件以整体的形式表示（线圈与触点画在一起），能表明各二次设备的构成、数量及电气连接情况，图形直观形象，便于设计构思和记忆。2)接线图中的全部仪表、继电器等设备以整体的形式来表示。3)接线图将交流电压、电流回路和直流电源之间的联系综合的表达在一起。,.,6,（三）绘制说明：1)不用画出内部接线、引出线端子的编号；回路的编号2)直流仅标明电源的极性，不用标出从哪一熔断器引出3)信号部分在图中仅标出“信号”。（四）缺点：不能表明元件的内部接线、端子标号及导线连接方法等，不便于现场查找、调试。因此不能作为施工图纸。,.,7,三、展开接线图,（一）定义：展开接线图是将二次设备按其线圈和触点的接线回路展开分别画出，组成多个独立回路，是安装、调试和检修的重要技术图纸，也是绘制安装接线图的主要依据。（二）特点：（以回路为基础绘制）将二次交流电流回路，交流电压回路，直流控制回路、信号回路分开绘制。（三）读图方法：先交流后直流，由上而下，从左到右。,.,8,图6-2定时限过电流保护的展开图,.,9,图6-3定时限过电流保护的展开图,.,10,图6-4定时限过电流保护的原理图和展开图a）原理图b）展开图,.,11,（四）特点：1)按不同电源回路划分成多个独立回路。例如：交流回路，又分电流回路和电压回路，都是按A、B、C、N相序分行排列的；直流回路，又分控制回路、合闸回路、测量回路、保护回路和信号回路等；在这些回路中，各继电器（装置）的动作顺序是自上而下、自左至右排列的。2)在图形的上方有对应的文字说明（回路名称、用途等），便于读图和分析。3)各导线、端子都有统一规定的回路编号和标号，便于分类查线、施工和维修。4)同一设备的部件在展开图中同字母符号（文字）。,.,12,（五）绘制步骤：1)绘制解释性原理图2)绘制交流电流回路3)绘制交流电压回路4)绘制直流回路（按保护动作顺序自上而下，从左到右）5)绘制信号回路在图幅右边配上相应的文字说明6)其他：列设备表回路编号(教材p330原理图，p331展开图),.,13,反时限过电流保护的动作原理和组成（p179）,图6-5反时限过电流保护的原理图和展开图a）原理图b）展开图,.,14,（六）二次回路编号：1)目的：便于施工、检修及运行后的维护。2)定义：指二次设备之间直接连接的导线的编号。3)特点：可以根据编号表示回路的作用；可以根据编号表示回路的性质；可以根据编号进行正确的连线。4)回路编号的原则：采用数字和文字结合的方式，按照“等电位原则”进行编号。所谓等电位原则，就是在电气回路中，连接于一个点上的所有连线均给以相同的回路编号。,.,15,直流回路从正电源出发以奇数编号，负极按偶数编号；交流回路由电源起依次编号，并加相序；重要回路固定编号：（1）合闸回路：3、103、203、303（2）跳闸回路：33、133、233、333（3）合闸红灯回路：35、135、235、335（4）跳闸绿灯回路：5、105、205、305同电位点（直接用导线连接一起的点），采用相同编号。,.,16,5)回路编号的方法：（1）交流电流回路：由数字和表示相别的字母组成，使用时，按规定的编号范围依次编写即可，不分单双号。每组电流互感器分配10个号，分配方法是：电流互感器1TA用A411A419、B411B419、C411C419、N411N419、L411L419；6TA用A461A469、B461B469、C461C469。（2）交流电压回路：由数字和表示相别的字母组成，使用时，按规定的编号范围依次编写即可，不分单双号。每组电压互感器分配10个号，具体分配方法是：电压互感器1TV用A611A619、B611B619、C611C619、N611N619、L611L619；对3TV用A631A639、B631B639、C631C639。,.,17,（3）直流控制回路：按安装单位进行的，一个安装单位给定编号范围。一个安装单位分配约1000个号；正电源侧编单号、负电源侧编双号每一台断路器的控制回路分配99个号。当一个安装单位有4台断路器时。它们的回路编号范围分别为l0l199、201299、301399、401499。对于某些重要回路还规定了专用回路编号。比如，对断路器1QF而言，正电源回路用101；负电源回路用102；合闸回路用103；合闸监视回路用105；跳闸回路用133；跳闸监视回路用135等。继电保护回路分配99个号，为了和控制回路区分开，用01099范围编号。,.,18,直流回路数字标号组：,.,19,四、安装接线图,（一）定义：安装接线图是控制、保护等屏（台）制造厂生产加工和现场安装施工用的图纸，也是运行试验、检修等的主要参考图纸，是根据展开接线图绘制的。（二）类型：屏面布置图端子排图屏背面接线图,.,20,一）屏面布置图（比例图）,1.定义：指从屏的正面看将各安装设备和仪表的实际安装位置按比例画出的正视图，它是屏背面接线图的依据。2.屏的型式：控制屏台：（2360550800）；PTK-1直立屏：（2360550800或600）；PK-1直流屏：（2360550800或600）；BZ同期小屏：600200400；PT边屏：（236055060或100）,.,21,发电机控制屏屏面布置图控制屏屏面布置的设备自上而下为：测量仪表、光字牌、辅助切换开关、模拟母线、控制和调整开关等。,.,22,.,23,.,24,.,25,二）端子排图,1.定义：指从屏背后看，表明屏内设备连接和屏内设备与屏外设备连接关系的图。端子排图需表明端子类型、数量以及排列顺序。2.作用：凡是屏内设备与屏外设备或不同单元设备之间的连接，必须用端子排。3.端子：二次回路中，不同屏的各设备之间应通过控制电缆及端子来连接（端子相当于接线柱）。端子排：许多端子垂直组合在一起（集中布置的端子）,.,26,.,27,4.接线端子的种类与用途（1）普通端子（B11型）：用以连接屏内设备与屏外设备，也可与连接端子相连。图6-6（2）连接端子（B14型：用以进行相邻端子间的连接，以达到电路分支的作用。图6-7,.,28,（3）试验端子（B12型）：试验端子用于需要带电测量电流的电流互感器二次回路及有特殊测量要求的某些回路。利用此端子可在不使电路开路的情况下接入或拆除仪表。,图6-8试验端子,.,29,图6-9特殊端子,接线端子允许电流一般为10A,（4）连接试验端子（B1-3型）：具有连接与试验双重作用的端子，一般与B1-2配合使用。（5）终端端子（B1-5型）：安装在端子排的两端及不同安装单位的端子排之间，用以固定端子排。（6）标准端子（B1-6型）：供直接连接屏内外导线用。（7）特殊端子（B1-7型）：需要经常开断的电路中使用。,.,30,图6-10端子排表示方法示意图,.,31,5.应经端子排连接的回路：（1）屏内设备与屏外设备的连接；（2）屏内各安装单位之间的连接；（3）屏内设备与直接接于小母线上的设备（熔断器，电阻等）之间的连接；（4）各安装单位主要保护的正电源；（5）各安装单位主要保护的负电源，应在屏内设备之间接成环形后接至端子排；（6）为节省电缆，通过本屏转接的回路（也称过渡回路）应通过端子排。（7）电流回路和其他需要试验的回路须接至试验端子。,.,32,三）屏背面接线图,（屏内元件连接图背视图）1.定义：是指从屏的背面看的、表明屏内设备在屏背面的引出端子之间的连接情况以及端子与端子排之间连接关系的图。屏背面接线图是以屏面布置图为基础，以展开接线图、端子排图为依据绘制的接线图。是制造厂生产屏过程中配线的依据，也是施工和运行的重要参考图纸。屏背面接线图和屏面布置图从两个相反方向来表示设备的排列，故屏背面接线图中设备的位置排列应与屏面图中设备排列相反。端子排图则画在屏背面接线图的两侧。,.,33,1KA,1,2.设备标号：二次回路的屏、盘在屏背面安装接线时，为了区别各种设备，要对它们注上标志符号，标示符号一般画圆圈，中间一条水平线，如图6-11所示。上半圆中的罗马字表示安装单位编号，罗马字右下角的数字表示该安装单位中的设备顺序，下半圆的符号为设备的文字符号。,图6-11屏背面接线图中设备标志法,.,34,3.画屏背面接线图：应根据屏面布置图，将各设备的背视图和它们之间的间隔及相对位置尽量符合实际地画出来，如图6-12所示。设备内部接线复杂的还要画出设备的简单内部接线，如图6-13所示。,.,35,图6-12屏背面接线图的布置,.,36,.,37,4.连接线编号：给屏内设备之间和屏内设备到端子排间的连线进行编号，由于连线很多，不能按常规的用线条连接的办法表示。相对编号法：就是甲、乙两个端子用导线连接起来，在甲端子旁标着乙端子的号，乙端子旁标着甲端子的号。注意：一个端子旁边最多写2个编号。图6-14回路编号法：在甲、乙端子旁标导线回路号。图6-15一些简单的设备连线，同一设备上端子间的连线，不经端子排直接接到小母线的设备的连线，可以直接用标出、画出的方法来表示，免去不必要的麻烦，如图6-16所示。,.,38,图6-14相对编号法的应用（a）展开图；（b）安装图,.,39,图6-15回路编号法的应用（a）展开图；（b）安装图,.,40,图6-16不经过端子排直接接至小母线的设备标志法,.,41,图6-17断路器控制回路部分的屏背面展开接线图,泸州职业技术学院,.,42,（b）屏背面接线图实例（相对编号法）,泸州职业技术学院,.,43,（C）屏背面接线图实例（回路编号法）,泸州职业技术学院,.,44,6.2继电保护的基本知识,电力系统继电保护装置是一种能反应电力系统中电气元件发生故障或不正常运行状态，并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。,一、继电保护的作用,自动、迅速、有选择地将故障元件从电力系统中切除，使非故障部分迅速恢复正常运行.能正确反应电气设备的不正常运行状态，并根据要求发出报警信号、减负荷或延时跳闸。,它的基本任务是：,泸州职业技术学院,.,45,测量部分：从被保护对象输入有关信号，并与给定的整定值进行比较，决定保护是否动作；逻辑部分：根据测量部分各输出量的大小、性质、输出的逻辑状态、出现的顺序或它们的组合，进行逻辑判断，以确定保护装置是否应该动作；执行部分：根据逻辑部分做出的判断，执行保护装置所担负的任务（跳闸或发信号）。,二、继电保护的基本原理,图6-1继电保护装置组成方框图,泸州职业技术学院,.,46,三、对继电保护的基本要求,选择性：保护装置动作时，仅将故障元件从电力系统中切除，使停电范围尽量缩小，最大限度地保证系统中的非故障部分继续运行。,速动性：继电保护装置应以尽可能快的速度将故障元件从电网中切除。,图6-2电力系统继电保护选择性说明图,泸州职业技术学院,.,47,灵敏性：指保护装置对其保护范围内的故障或不正常运行状态的反映能力。,保护装置的灵敏性，通常用灵敏系数Ks来衡量。,对于反应故障时参数量增加的保护（如过电流保护）：,对于反应故障时参数量降低的保护（如低电压保护）：,可靠性：指保护装置该动时不能拒动；不该动时不能误动。,泸州职业技术学院,.,48,一、电磁型继电器（DL型）,1电磁型电流继电器,结构：如图6-3所示。工作原理：当在继电器线圈中通入电流IK时，电磁铁产生的电磁转矩Fem为：,当Mem克服弹簧的反作用转矩Msp和摩擦转矩Mfr时，继电器动作。,图6-3电磁式电流继电器结构图1线圈2电磁铁3钢舌片4静触点5动触点6起动电流调节转杆7标度盘（铭牌）8轴承9反作用弹簧10转轴,6.2常用保护继电器,泸州职业技术学院,.,49,因此，欲使继电器动作的必要条件是：,MemMsp+Mfr,动作电流：能使继电器产生动作的最小电流，称为继电器的动作电流，用Iop.K表示。,调整继电器动作电流的方法有：,改变继电器线圈匝数NK（级进调节）；调节反作用弹簧的松紧，即调节Msp（平滑调节）；调整衔铁与电磁铁之间的气隙长度，即调节Rm。,泸州职业技术学院,.,50,返回电流：能使继电器返回到原始位置的最大电流，称为继电器的返回电流，用Ire.K表示。返回系数：是指继电器的返回电流与动作电流的比值，用Kre表示，即,继电器动作后，减小IK就能使继电器返回原位。欲使继电器返回的必要条件是：,MspMem+Mfr,说明：过电流继电器的返回系数Kre1，一般要求不低于1.25。,泸州职业技术学院,.,51,2电磁型电压继电器,其结构和原理与电磁型电流继电器相似，在供配电系统中多用低电压（欠电压）继电器。,动作电压：能使继电器产生动作的最高电压，称为继电器的动作电压，用Uop.K表示。返回电压：能使继电器返回到原始位置的最低电压，称为继电器的返回电压，用Ure.K表示。返回系数：是指继电器的返回电压与动作电压的比值。,说明：低电压继电器的返回系数Kre1，一般要求不大于1.25。,泸州职业技术学院,.,52,4.电磁型中间继电器作用:,5.信号继电器的作用：用于各保护装置回路中，作为保护动作的指示信号，以提醒运行人员注意。,为了扩充保护装置出口继电器的接点数量和容量；使触点闭合或断开时带有不大的延时(0.40.8s)；通过继电器的自保持，以适应保护装置的需要。,3电磁型时间继电器作用：使保护装置获得一定的延时，以保证保护装置动作的选择性。,泸州职业技术学院,.,53,二、感应型继电器（GL型）,结构：如图6-4所示。,感应系统：由线圈1、带短路环3的电磁铁2和铝盘4组成，它的动作是有时限的；电磁系统：由线圈1、电磁铁2和衔铁15组成，它的动作是瞬时的。,图6-4感应式电流继电器结构图1线圈2电磁铁3短路环4可转铝盘5钢片6可偏铝框架7调节弹簧8制动永久磁铁9扇形齿轮10蜗杆11扁杆12继电器触点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,泸州职业技术学院,.,54,工作原理：当在继电器线圈中通入电流时，在铁心中产生主磁通（分为和），在短路环中产生感应电流，它又产生磁通，因此,有短路环的磁极穿过铝盘的磁通为：,无短路环的磁极穿过铝盘的磁通为：,在铝盘中感应电势产生涡流，二者产生电磁力；在铝盘中感应电势产生涡流，二者产生电磁力。,因此，铝盘受到的合成电磁力为：,则电磁转矩。,泸州职业技术学院,.,55,铝盘在转矩M1作用下转动后，切割永久磁铁的磁通而在铝盘中产生涡流，产生制动力矩。,感应系统的动作电流：指蜗杆与扇形齿轮相咬合时，线圈所需要通入的最小电流。返回电流：指使扇形齿轮脱离蜗杆返回到原来位置时的最大电流。动作时间：指从蜗杆与扇形齿片相咬合起到接点闭合这一段时间。,当时，铝盘匀速旋转；当铝盘受到的合力克服弹簧的阻力时，蜗杆与扇形齿片相咬合，继电器动作。,泸州职业技术学院,.,56,电磁系统的速断电流：指当通入继电器线圈的电流大到整定值的某个倍数时，未等感应系统动作，衔铁右端瞬时被吸下，接点立即闭合。,时限特性：如图6-5所示。,ab段“反时限特性”（此时继电器铁心尚未饱和）；,bc段“定时限”（铁心已达到饱和）；,de段“速断特性”。,图6-5感应型电流继电器的动作特性曲线,说明：“速断电流倍数”是速断电流与感应元件动作电流之比。,泸州职业技术学院,.,57,动作电流与动作时限调节方法,感应系统的动作电流调节：改变线圈的匝数（级进调节）；改变弹簧的拉力（平滑调节）。,电磁系统动作电流调节：改变衔铁与电磁铁之间的气隙。,感应系统的动作时限：改变扇形齿轮顶杆行程的起点，使动作特性上下移动。,动作电流的整定值通过插孔板拧入螺钉来改变线圈的匝数来调整（2，2.5，34.5，5，69，10A）。,其速断动作电流调整范围是感应系统整定电流值的28倍。,注意：继电器动作时限调节螺杆的标度尺，是以10倍动作电流的动作时限来标度的。,泸州职业技术学院,.,58,GL型电流继电器的功能：兼有电磁型电流继电器、时间继电器、信号继电器和中间继电器的功能。因此，可用感应型电流继电器实现过电流保护和电流速断保护，从而使保护接线大大简化。,三、静态继电器,静态继电器又叫“固体”继电器，是以电子器件为主构成的继电器。静态继电器的“静态”是相对于电磁型继电器的“触点”动作而言的，它的信息传递是通过“0、1”开关信息传递的。静态继电器包括晶体管型和集成电路型继电器两类。,泸州职业技术学院,.,59,1晶体管型电流继电器,晶体管型电流继电器的组成：如图6-6所示。,图6-6晶体管型过电流继电器原理接线图,泸州职业技术学院,.,60,晶体管型电流继电器的动作情况,当IKIop时，UR3Ud，a点为正电位，V6承受反向电压，I6=0，VT1饱和导通，VT2截止，触发器输出电压U0=E，继电器不动作。当IKIop时，UR3Ud，a点电位由正变负，V6导通，VT1基极电流减小VT1进入放大区VT1集电极电压升高VT2基极电流增大VT2进入放大区U0下降If减小VT1基极电流进一步减小VT1截止，VT2导通，触发器输出电压U0=0，继电器动作。当IKIre时，VT1又变为导通，VT2又变为截止，触发器又翻转到起始状态，继电器也随之复位。,泸州职业技术学院,.,61,2集成电路型电流继电器,由集成电路构成的静态继电器，也是由电压形成回路、整流滤波回路、逻辑回路和执行回路四部分组成，但在具体构成时也有些差别。电压形成回路与晶体管继电器相同，整流滤波回路由运算放大器构成，逻辑回路由CMOS等数字电路构成。为了减小直流电压的脉动系数，减轻滤波负担，在整流电路中采用的是由运算放大器构成的全波整流电路或裂相整流电路。为了消除暂态过程中非周期分量及各种谐波分量的影响，滤波回路一般都采用高品质因数的带通有源滤波器。,泸州职业技术学院,.,62,6.3线路的电流电压保护,一、保护装置的接线方式,接线系数：在继电保护回路中，流入继电器中的电流IK与对应电流互感器的二次电流I2的比值，称为接线系数，即,设电流互感器的变比为，保护装置的动作电流为Iop，则相应的电流继电器的动作电流为,泸州职业技术学院,.,63,1三相完全星形接线方式（图6-7）,特点：可以反映各种形式的故障，其接线系数Kw=1。,2三相不完全星形接线方式（图6-8）,特点：可以反映除B相单相接地短路以外的所有故障，其接线系数Kw=1。,图6-7三相完全星形接线方式,图6-8两相不完全星形接线方式,泸州职业技术学院,.,64,3两相电流差接线方式（图6-9）,流入继电器中的电流等于A、C两相电流互感器二次电流之差，即,特点：各种短路形式下的接线系数不同，如图6-10所示。,正常运行或三相短路时：发生A、C两相短路时：A、B或B、C两相短路时：,图6-9两相电流差接线方式,泸州职业技术学院,.,65,图6-9两相电流差接线方式在不同短路形式下的电流相量图,一般情况下：,Why?!,保护整定时取；灵敏度校验时取Kw1。,泸州职业技术学院,.,66,二、过电流保护,1.过电流保护的原理和组成,定时限过电流保护的动作原理和组成（图6-11）,图6-11定时限过电流保护的原理图和展开图a）原理图b）展开图,泸州职业技术学院,.,67,反时限过电流保护的动作原理和组成（图6-12）,图6-12反时限过电流保护的原理图和展开图a）原理图b）展开图,泸州职业技术学院,.,68,2.过电流保护装置的整定计算,动作电流：,IopIL.max,保护装置的动作电流Iop应躲过线路的最大负荷电流IL.max，即,保护装置在外部故障切除后应可靠返回到原始位置（见图6-13）。,图6-13过电流保护的计算示意图,泸州职业技术学院,.,69,为此，要求装置保护的返回电流Ire必须躲过外部短路切除后流过保护装置的最大自起动电流KstIL.max，即,IreKstIL.max,考虑IreIop，引入一个可靠系数Krel后，上式可改写为：,因此，保护装置的动作电流为：,则继电器的动作电流为：,式中，Krel取1.151.25；Kre取0.80.85；Kst取1.53。,泸州职业技术学院,.,70,动作时限：应按“阶梯原则”整定（见图6-14）,定时限过电流保护：反时限过电流保护：,说明：定时限过电流保护的动作时间取决于时间继电器预先整定的时间，与短路电流的大小无关；反时限过电流保护的动作时间需要根据前后两级保护的GL型电流继电器的动作特性曲线来整定。,图6-14过电流保护整定说明图a）电路b）定时限过电流保护的时限整定c）反时限过电流保护的时限整定,即,泸州职业技术学院,.,71,设图6-14a中，KA2的10倍动作电流的动作时间已整定为t2，则KA1的10倍动作电流的动作时间t1的整定方法步骤如下（见图6-15）：,计算WL2首端的三相短路电流Ik反应到KA2中去的电流值：,计算对KA2的动作电流的倍数，即,图6-15反时限过电流保护的动作时间整定,泸州职业技术学院,.,72,确定KA2的实际动作时间：由n2点a点。,计算WL1首端的三相短路电流Ik反应到KA1中去的电流值：,计算对KA2的动作电流的倍数，即,确定KA2的10倍动作时间：由n1点和找到交点b点，从过点b所在的曲线上找出n=10时对应的时间t1即为所求。,计算KA1的实际动作时间：（取）,泸州职业技术学院,.,73,灵敏度校验：,式中，为系统最小运行方式下本线路末端（作近后备时）或相邻线路末端（作远后备时）的两相短路电流。,作远后备时，要求Ks1.2；作近后备时，要求Ks1.31.5。,过电流保护的评价：,优点：既可作本级近后备，又可作下级远后备。缺点：越靠近电源端，定时限过电流保护的动作时限反而越长，因此不能作为主保护；反时限过电流保护的接线简单，但动作时限整定复杂。,若灵敏度不满足要求，可采用低电压闭锁的过电流保护来提高其灵敏度。,泸州职业技术学院,.,74,三、低电压闭锁的过电流保护（图6-16）,保护装置有两个测量元件:,过电流继电器KA欠电压继电器KV,式中，Uw.min为母线的最小工作电压，取0.9UN；Kre取1.25；Kre1取1.11.2。,过电流继电器的动作电流,低电压继电器的动作电压,图6-16低电压闭锁的过电流保护单相原理接线图,泸州职业技术学院,.,75,四、无时限电流速断保护,1无时限电流速断保护的作用原理与整定计算（图6-17）,曲线1,曲线2,直线3无时限电流速保护的动作电流。,动作电流：躲过本保护区末端B处的最大短路电流，即,式中，Krel取1.21.3。,图6-17无时限电流速断保护的工作原理图,泸州职业技术学院,.,76,灵敏度校验：要求其最小保护范