第10章二次回路

1、 泵站泵站电气二次部分电气二次部分 第第10章章 泵站泵站电气二次部分电气二次部分 本章主要内容：本章主要内容： 二次回路基本概念、操作电源二次回路基本概念、操作电源 高压断路器的控制回路高压断路器的控制回路 变压器的继电保护变压器的继电保护 电动机的继电保护电动机的继电保护 高压断路器的信号回路高压断路器的信号回路 第一节第一节 电气二次回路电气二次回路 一、概述一、概述 1 1、二次回路、二次回路( (即二次电路即二次电路) )：用来控制、指示、监测和：用来控制、指示、监测和 保护一次电路运行的电路，亦称二次系统，包括控制系保护一次电路运行的电路，亦称二次系统，包括控制系 统、信号系统、监

2、测系统、继电保护和自动化系统等。统、信号系统、监测系统、继电保护和自动化系统等。 按按电源性质电源性质分：直流（可靠性高）分：直流（可靠性高） 交流（可靠性不高）交流（可靠性不高） 2 2、分类、分类 按按用途用途分：断路器控制分：断路器控制( (操作操作) )回路、信号回路、测回路、信号回路、测 量和监视回路、继电保护和自动装置回路等。量和监视回路、继电保护和自动装置回路等。 3 3、作用、作用： 正常运行时正常运行时操作电源应能保证断路器的合闸和跳操作电源应能保证断路器的合闸和跳 闸；闸； 事故状态下事故状态下，在母线电压降低甚至消失时，操作，在母线电压降低甚至消失时，操作 电源应能保证继

3、电保护系统可靠地工作。电源应能保证继电保护系统可靠地工作。 4 4、要求、要求： 操作电源应充分可靠，容量足够并具有独立性。操作电源应充分可靠，容量足够并具有独立性。 二、直流操作电源二、直流操作电源 ( (一一) )由蓄电池组供电的直流操作电源由蓄电池组供电的直流操作电源 1 1铅酸蓄电池铅酸蓄电池 采用铅酸蓄电池组作操作电源，工作可靠；但采用铅酸蓄电池组作操作电源，工作可靠；但 由于它充电时要排出氢和氧的混合气体，有爆炸危由于它充电时要排出氢和氧的混合气体，有爆炸危 险，而且随着气体带出硫酸蒸气，有强腐蚀性，一险，而且随着气体带出硫酸蒸气，有强腐蚀性，一 般工厂供电系统中不予采用。般工厂供

4、电系统中不予采用。 充电模块充电模块 监控模块监控模块 直流馈电柜直流馈电柜 交流配电单元交流配电单元 电池室电池室 绝缘监测模块绝缘监测模块 2 2镉镍蓄电池镉镍蓄电池 镉镍蓄电池组作操作镉镍蓄电池组作操作 电源，除了工作可靠电源，除了工作可靠 外，还有其大电流放外，还有其大电流放 电性能好，比功率大，电性能好，比功率大， 机械强度高，使用寿机械强度高，使用寿 命长，腐蚀性小，无命长，腐蚀性小，无 需专用房间来装设，需专用房间来装设， 应用比较普遍。应用比较普遍。 硅整流器硅整流器U1U1主要用主要用 作断路器合闸电源，作断路器合闸电源， 并可向控制、信号并可向控制、信号 和保护回路供电。和

5、保护回路供电。 硅整流器硅整流器U2U2的容量的容量 较小，仅向控制、较小，仅向控制、 信号和保护回路供信号和保护回路供 电（由二极管电（由二极管VD1VD1、 VD2VD2、VD3VD3起作起作 用）。用）。 ( (二二) )由整流装置供电的直流操作电源由整流装置供电的直流操作电源 硅整流电容储能式直流电源硅整流电容储能式直流电源 一、概述一、概述 互感器互感器就是一种就是一种特殊变压器特殊变压器。 互感器的功能主要是：互感器的功能主要是： （1 1）用来使仪表、继电器等二次设备与主电路绝）用来使仪表、继电器等二次设备与主电路绝 缘缘 （2 2）用来扩大仪表、继电器等二次设备的应用范）用来扩

6、大仪表、继电器等二次设备的应用范 围围 第二节第二节 电流互感器和电压互感器电流互感器和电压互感器 二、电流互感器二、电流互感器 1 1、 一次电流一次电流I1I1，与其二次，与其二次 电流电流I2I2，之间有下列关系：，之间有下列关系： LQJ-10型电流互感器 LMZJ1-0.5型电流互感器 LDC-10型电流互感器 LZZJ-10 LA-10Q LFC-10 LCWD-10 LZZBJ-10 LVQB-220 各种电流互感器实物：各种电流互感器实物： 支柱式、浇注绝缘、 加大容量 瓷绝缘、复匝式 穿墙式 瓷箱式、户外式、差 动保护用电流互感器 环型环型CTCT 3 3、电流互感器使用注意

7、事项、电流互感器使用注意事项 1 1电流互感器在工作时其二次侧不得开路电流互感器在工作时其二次侧不得开路 2 2电流互感器的二次侧有一端必须接地电流互感器的二次侧有一端必须接地 3 3电流互感器在连接时，要注意其端子的极性所谓电流互感器在连接时，要注意其端子的极性所谓 “减极性减极性”标号法。标号法。 4 4、接线方式、接线方式 KAKA与与TATA之间的联结方式之间的联结方式 （1 1）三相三继电器完全星形接线）三相三继电器完全星形接线 IA Ia 图5-15 两相两继电器不完全星形接线 III 图5-14 三相三继电器完全星形接线 IaIcIb IAICIB II IbIc IBIC IA

8、 Ia 图 5-15 两 相 两 继 电 器 不 完 全 星 形 接 线 III 图 5-14 三 相 三 继 电 器 完 全 星 形 接 线 IaIcIb IAICIB II IbIc IBIC IA Ia 图5-15 两相两继电器不完全星形接线 III 图5-14 三相三继电器完全星形接线 IaIcIb IAICIB II IbIc IBIC IA Ia 图 5-15 两 相 两 继 电 器 不 完 全 星 形 接 线 III 图 5-14 三 相 三 继 电 器 完 全 星 形 接 线 IaIcIb IAICIB II IbIc IBIC （3 3）两相一继电器电流差接线）两相一继电器电

9、流差接线 两相一继电器电流差接线是由两个分别装在两相一继电器电流差接线是由两个分别装在A A、C C 相上的电流互感器的二次绕组接成相电流差，然相上的电流互感器的二次绕组接成相电流差，然 后接人一个电流继电器线圈的接线。通过电流继后接人一个电流继电器线圈的接线。通过电流继 电器的电流为两相电流之差，即电器的电流为两相电流之差，即Ir=Ia-IcIr=Ia-Ic 在正常运行和三相短路情况下，在正常运行和三相短路情况下， 在在A A、C C两相短路时，两相短路时， 在在A A、B B两相路时，两相路时， 同理同理B B、C C两相短路时两相短路时 , 由前面的分析可看出，在不同的短路类型和短路由前

10、面的分析可看出，在不同的短路类型和短路 相别情况下通过电流继电器的电流相别情况下通过电流继电器的电流IrIr与电流互感与电流互感 器二次电流器二次电流I2I2之比是不同的。因此，在保护装置之比是不同的。因此，在保护装置 的整定计算中必须引入一个接线系数的整定计算中必须引入一个接线系数KconKcon 对完全星形接线和不完全星形接线，对完全星形接线和不完全星形接线， KconKconl l。 而对两相电流差方式来说，对于不同类型和不同而对两相电流差方式来说，对于不同类型和不同 相别的故障，相别的故障， KconKcon有不同的值。有不同的值。 对称运行和三相短路时，对称运行和三相短路时， Kco

11、nKcon ； A A、C C两相短路时，两相短路时， Kcon Kcon 2 2； A A、B B或或B B、C C两相短路时，两相短路时， KconKcon1 1。 故两相单继电器电流差接线方式，虽然可以反应故两相单继电器电流差接线方式，虽然可以反应 各种相间短路，但是它在不同类型和不同相别的各种相间短路，但是它在不同类型和不同相别的 故障时其灵敏系数是不一样的。故障时其灵敏系数是不一样的。 3 三、电压互感器三、电压互感器 1 1、电压互感器的基本结构原理和接线方案、电压互感器的基本结构原理和接线方案 二次绕组的额定电压二次绕组的额定电压100V100V 2 2、电压互感器的类型和型号、

12、电压互感器的类型和型号 电压互感器全型号含义如下：电压互感器全型号含义如下： JSJW-10型电压互感器外形图型电压互感器外形图 JSJW-10型电压互感器外形图 JDZJ-10型电压互感器型电压互感器 1-一次接线端子一次接线端子 2-高压绝缘高压绝缘 套管套管3-用环氧树脂浇注为一用环氧树脂浇注为一 体的一、二次绕组体的一、二次绕组4-铁心铁心 （壳式）（壳式） 5-二次接线端子二次接线端子 3 3、电压互感器的使用注意事项、电压互感器的使用注意事项 1 1）电压互感器工作时其二次侧不得短路）电压互感器工作时其二次侧不得短路 都必须装设熔断器进行短路保护。都必须装设熔断器进行短路保护。 2

13、 2）电压互感器的二次侧有一端必须接地。）电压互感器的二次侧有一端必须接地。 3 3）电压互感器在连接时也应注意其端子的极性。）电压互感器在连接时也应注意其端子的极性。 问题：电压互感器运行中为什么二次侧不准问题：电压互感器运行中为什么二次侧不准 短路？短路？ 答案：答案： 电压互感器是一个内阻极小的电压源，正电压互感器是一个内阻极小的电压源，正 常运行时负载阻抗很大，相当于开路状态常运行时负载阻抗很大，相当于开路状态 ，二次侧仅有很小的负载电流，当二次侧，二次侧仅有很小的负载电流，当二次侧 短路时，负载阻抗为零，将产生很大的短短路时，负载阻抗为零，将产生很大的短 路电流，会将电压互感器烧坏，

14、熔断器熔路电流，会将电压互感器烧坏，熔断器熔 断断. . 4 4、接线方式接线方式 1）星形接线 A B C U 12 UU 3 U 4 UU 56 U 78 U c N b a 9 U TV 图5-24 电压互感器的星形接线 2）不完全星形接线）不完全星形接线 c A B CU TV UU U b a A B C TV a b c 图5-25 两个单相电压互感器构成的不完 全星形接线 图5-26 电压互感器的Y0/Y0/ 接线 3）不完全星形接线不完全星形接线 c A B CU TV UU U b a A B C TV a b c 图5-25 两个单相电压互感器构成的不完 全星形接线 图5-

15、26 电压互感器的Y0/Y0/ 接线 第三节第三节 泵站电气二次控制、测量回路泵站电气二次控制、测量回路 高压断路器控制回路高压断路器控制回路：指控制：指控制( (操作操作) )高压断路器分、高压断路器分、 合闸的回路。电磁操作机构只能采用直流操作电源，合闸的回路。电磁操作机构只能采用直流操作电源， 弹簧操作机构和手动操作机构可交直流两用，但一弹簧操作机构和手动操作机构可交直流两用，但一 般采用交流操作电源。般采用交流操作电源。 信号回路信号回路：指示一次电路设备运行状态的二次回路。：指示一次电路设备运行状态的二次回路。 按用途分，有断路器按用途分，有断路器位置信号、事故信号和预告信位置信号、

16、事故信号和预告信 号号等。等。 事故信号事故信号用来显示断路器在事故情况下的工作状态。用来显示断路器在事故情况下的工作状态。 红灯闪光红灯闪光，表示断路器自动合闸；，表示断路器自动合闸； 绿灯闪光绿灯闪光，表示断路器自动跳闸。，表示断路器自动跳闸。 预告信号预告信号是在一次设备出现不正常状态时或在故障初是在一次设备出现不正常状态时或在故障初 期发出的报警信号。值班员可根据预告信号及时处理。期发出的报警信号。值班员可根据预告信号及时处理。 断路器位置信号断路器位置信号用来显示断路器正常工作的位置状用来显示断路器正常工作的位置状 态。态。红灯红灯( (符号符号RD)RD)亮亮，断路器在合闸位置；，

17、断路器在合闸位置；绿灯绿灯( (符符 号号GN)GN)亮亮，断路器在分闸位置。，断路器在分闸位置。 一、采用手动操作机一、采用手动操作机 构的断路器控制和信构的断路器控制和信 号回路号回路 WCWC控制小母线控制小母线,WS,WS信号小母线信号小母线,R1,R1、 R2R2限限 流电阻，流电阻，QMQM手动操作机构辅助触点手动操作机构辅助触点 二、采用电磁操作机构的断路器控制和信号回路二、采用电磁操作机构的断路器控制和信号回路 LW5LW5型万能转换开关型万能转换开关 顺时针顺时针扳转扳转4545o o，为，为合闸合闸(ON)(ON)操作，手松开即自动返操作，手松开即自动返 回回( (复位复位

18、) )，保持合闸状态。，保持合闸状态。 反时针反时针扳转扳转4545o o，为，为分闸分闸(OFF)(OFF)操作，手松开也自动操作，手松开也自动 返回，保持分闸状态。返回，保持分闸状态。 WCWC控制小母线控制小母线,WL,WL灯光信号小母线灯光信号小母线,WF,WF闪光信号小母线闪光信号小母线, , WSWS信号小母线信号小母线,WAS,WAS信号音响小母线信号音响小母线,WO,WO合闸小母线合闸小母线 三、测量监察回路三、测量监察回路 测量回路是电气测量仪表相互连接而形成的回路。测量回路是电气测量仪表相互连接而形成的回路。 1 1、电气测量仪表的准确度等级、电气测量仪表的准确度等级 2、

19、变配电装置中测量仪表的配置、变配电装置中测量仪表的配置 图图4-14 6KV4-14 6KV10KV10KV高压测量高压测量 仪表电路图仪表电路图 图图4-15 220/380v4-15 220/380v低压测量仪表电路图低压测量仪表电路图 3、交流绝缘监察回路、交流绝缘监察回路 图图4-16 4-16 小电流接地系统绝缘监察装置原理接线图小电流接地系统绝缘监察装置原理接线图 一一 变压器故障状态变压器故障状态 电力变压器多采用油浸式结构。故障分为电力变压器多采用油浸式结构。故障分为油箱内油箱内 部部和和油箱外部油箱外部两种故障。两种故障。 （1 1）油箱）油箱内部内部故障主要包括绕组的相间短

20、路、单相故障主要包括绕组的相间短路、单相 匝间短路、单相接地故障等。对变压器而言，内匝间短路、单相接地故障等。对变压器而言，内 部发生故障是非常危险的，不仅会烧毁变压器，部发生故障是非常危险的，不仅会烧毁变压器， 而且由于绝缘物和油在电弧作用下急剧变化，容而且由于绝缘物和油在电弧作用下急剧变化，容 易导致变压器油箱爆炸。易导致变压器油箱爆炸。 （2 2）变压器油箱）变压器油箱外部外部的故障主要是绝缘套管的故障主要是绝缘套管 和引出线上发生相间短路及单相接地故障。和引出线上发生相间短路及单相接地故障。 这类故障有可能引起变压器绝缘套管爆炸，这类故障有可能引起变压器绝缘套管爆炸， 从而影响电力系统

21、的正常运行。从而影响电力系统的正常运行。 二二 变压器的不正常运行状态变压器的不正常运行状态 变压器的变压器的不正常运行不正常运行状态主要有：状态主要有： 1 1漏油造成的油面降低；漏油造成的油面降低； 2 2由于变压器外部相间短路引起的过电流和外部由于变压器外部相间短路引起的过电流和外部 接地短路引起的过电流；接地短路引起的过电流； 3 3 由于负荷超过额定容量引起的过负荷使变压由于负荷超过额定容量引起的过负荷使变压 器绕组过热，加速绕组绝缘老化，甚至引起内部器绕组过热，加速绕组绝缘老化，甚至引起内部 故障。故障。 因此，通常对这类不正常运行状态也要装设因此，通常对这类不正常运行状态也要装设

22、 相应的继电保护装置。相应的继电保护装置。 上页下页返回 瓦斯保护瓦斯保护 纵差动保护或纵差动保护或 电流速断保护电流速断保护 油箱外引出油箱外引出 线相间短路线相间短路 油箱内故障油箱内故障 过电流保护过电流保护 零序保护零序保护 二、不正常运行：二、不正常运行： 过负荷过负荷 过负荷保过负荷保 护护 一、常见故障一、常见故障 主保护主保护 （后备保护）（后备保护） 外部相间短路外部相间短路外部相间短路外部相间短路 外部接地短路外部接地短路外部接地短路外部接地短路 三三 变压器的瓦斯保护变压器的瓦斯保护 在变压器油箱内常见的故障有绕组匝间或层在变压器油箱内常见的故障有绕组匝间或层 间绝缘破坏

23、造成的短路，或高压绕组对地绝缘破间绝缘破坏造成的短路，或高压绕组对地绝缘破 坏引起的单相接地。坏引起的单相接地。 变压器油箱内发生任何一种故障时，由于短变压器油箱内发生任何一种故障时，由于短 路电流和短路点电弧的作用，将使变压器油及其路电流和短路点电弧的作用，将使变压器油及其 它绝缘材料因受热而分解产生气体。它绝缘材料因受热而分解产生气体。 1 1 瓦斯继电器的构瓦斯继电器的构 成和动作原理成和动作原理 是利用安装在是利用安装在 变压器油箱与油变压器油箱与油 枕之间的联接管枕之间的联接管 道中的瓦斯继电道中的瓦斯继电 器构成的器构成的。 上页下页返回 一、瓦斯保护原理及构成一、瓦斯保护原理及构

24、成 反应变压器油箱内部故障反应变压器油箱内部故障 产生的气体而动作产生的气体而动作, ,主要由瓦主要由瓦 斯继电器构成斯继电器构成, ,轻瓦斯动作于轻瓦斯动作于 信号信号, ,重瓦斯动作于跳闸重瓦斯动作于跳闸. . 瓦斯保护的主要元件是瓦斯瓦斯保护的主要元件是瓦斯 继电器，它安装在变压器的继电器，它安装在变压器的 油箱和油枕之间的连接管道油箱和油枕之间的连接管道 中中. . 为了不妨碍气流的运动，在安装具有瓦斯继为了不妨碍气流的运动，在安装具有瓦斯继 电器的变压器时，变压器顶盖与水平面应具有电器的变压器时，变压器顶盖与水平面应具有1 1 1.5%1.5%的坡度，通往瓦斯继电器的联接管应具有的坡

25、度，通往瓦斯继电器的联接管应具有2 2 4%4%的坡度，安装油枕一侧方向向上倾斜。这样，的坡度，安装油枕一侧方向向上倾斜。这样， 当变压器发生内部故障时，可使气流容易进入油当变压器发生内部故障时，可使气流容易进入油 枕，并能防止气泡积聚在变压器的顶盖内。枕，并能防止气泡积聚在变压器的顶盖内。 瓦斯保护的主要元件是瓦斯继电器瓦斯保护的主要元件是瓦斯继电器( (又称气体又称气体 继电器继电器KG)KG) 目前国内采用的有浮筒挡板式和开口杯挡板目前国内采用的有浮筒挡板式和开口杯挡板 式两种结构的瓦斯继电器。式两种结构的瓦斯继电器。 a)正常状态正常状态 b)轻瓦斯动作轻瓦斯动作 (3)(3)、当变压

26、器油箱内部、当变压器油箱内部 发生严重故障时，如相发生严重故障时，如相 间短路、铁心起火等，间短路、铁心起火等， 产生的气体很多，带动产生的气体很多，带动 油流迅猛地由变压器油油流迅猛地由变压器油 箱通过联通管进入油枕。箱通过联通管进入油枕。 冲击中部，使下浮筒下冲击中部，使下浮筒下 降，下触点接通跳闸回降，下触点接通跳闸回 路路( (通过中间继电器通过中间继电器) )， 使断路器跳闸，同时发使断路器跳闸，同时发 出音响和灯光信号，出音响和灯光信号， “重瓦斯动作重瓦斯动作”。 d)d)严重漏油时严重漏油时 2 2开口杯挡板式开口杯挡板式 其中其中QJl-80QJl-80型瓦斯继电器用开口杯代

27、替了老式的型瓦斯继电器用开口杯代替了老式的 密封浮筒，克服了浮筒渗油的缺点；用干簧触点密封浮筒，克服了浮筒渗油的缺点；用干簧触点 代替了水银触点，提高了瓦斯继电器的防振性能。代替了水银触点，提高了瓦斯继电器的防振性能。 当变压器正常运行时，瓦斯继电器内充满了当变压器正常运行时，瓦斯继电器内充满了 油，开口杯内也充满了油。由于开口杯在油内重油，开口杯内也充满了油。由于开口杯在油内重 力所产生的力矩比平衡重锤力所产生的力矩比平衡重锤3 3产生的力矩小，因此产生的力矩小，因此 开口杯处于向上翘起的状态。与开口杯固定在一开口杯处于向上翘起的状态。与开口杯固定在一 起的永久磁铁起的永久磁铁5 5处于远离

28、轻瓦斯干簧触点处于远离轻瓦斯干簧触点6 6位置，位置， 所以该干簧触点处于断开状态。所以该干簧触点处于断开状态。 当变压器内部发生轻微故障时，产生少量气体，当变压器内部发生轻微故障时，产生少量气体， 逐渐聚集在瓦斯继电器的上部，使继电器内的油逐渐聚集在瓦斯继电器的上部，使继电器内的油 面缓慢下降，当油面降到低于开口杯时，开口杯面缓慢下降，当油面降到低于开口杯时，开口杯 在空气中的重力加上杯内油的重力所产生的力矩，在空气中的重力加上杯内油的重力所产生的力矩， 大于平衡重锤大于平衡重锤3 3所产生的力矩，于是开口杯落下来，所产生的力矩，于是开口杯落下来， 使固定在开口杯上的永久磁铁使固定在开口杯上

29、的永久磁铁5 5接近干簧触点接近干簧触点6 6。 当气体聚积到一定容积时，干簧触点接通，发出当气体聚积到一定容积时，干簧触点接通，发出 轻瓦斯动作信号。轻瓦斯动作信号。 正常情况下，重瓦斯挡板正常情况下，重瓦斯挡板8 8在弹簧在弹簧1313的作用的作用 下处于垂直位置，固定在挡板上的永久磁铁下处于垂直位置，固定在挡板上的永久磁铁7 7远离远离 重瓦斯干簧触点重瓦斯干簧触点1111。当变压器油箱内发生严重故。当变压器油箱内发生严重故 障时，油、气流冲击挡板的力量大于弹簧障时，油、气流冲击挡板的力量大于弹簧1313的弹的弹 力时，挡板倾斜了一个角度，使固定挡板上的永力时，挡板倾斜了一个角度，使固定

30、挡板上的永 久磁铁靠近重瓦斯的干簧触点，干簧触点接通，久磁铁靠近重瓦斯的干簧触点，干簧触点接通， 发出跳闸脉冲。发出跳闸脉冲。 值得注意的是，变压器初次投入运行时，或值得注意的是，变压器初次投入运行时，或 由于换油等工作，油中混入少量气体，经过一段由于换油等工作，油中混入少量气体，经过一段 时间后，这些气体又从油中分离出来，逐渐积聚时间后，这些气体又从油中分离出来，逐渐积聚 在瓦斯继电器的上部，迫使开口杯下降，使轻瓦在瓦斯继电器的上部，迫使开口杯下降，使轻瓦 斯动作。此时，可通过瓦斯继电器顶部放气阀斯动作。此时，可通过瓦斯继电器顶部放气阀2 2将将 气体放出。在故障发生后，为便于分析故障原因气

31、体放出。在故障发生后，为便于分析故障原因 及其性质，可通过放气阀收集气体，以便化验分及其性质，可通过放气阀收集气体，以便化验分 析瓦斯气体的成分。析瓦斯气体的成分。 3 瓦斯保护的原理接线 瓦斯继电器的轻瓦斯触点瓦斯继电器的轻瓦斯触点KG1KG1由开口杯控制，由开口杯控制， 构成轻瓦斯保护，其动作后发出预告信号。构成轻瓦斯保护，其动作后发出预告信号。 重瓦斯触点重瓦斯触点KG2KG2由挡板控制，构成重瓦斯保由挡板控制，构成重瓦斯保 护，其动作后经信号继电器护，其动作后经信号继电器KSKS起动出口中间继电起动出口中间继电 器器KCOKCO，KCOKCO的两对触点分别使断路器的两对触点分别使断路器

32、lQFlQF、2QF2QF跳跳 闸，从而切断故障电流。闸，从而切断故障电流。 为了防止变压器内严重故障时因油速不稳定，为了防止变压器内严重故障时因油速不稳定， 造成重瓦斯触点时通时断的不可靠动作，必须选造成重瓦斯触点时通时断的不可靠动作，必须选 用带自保持电流线圈的出口中间继电器用带自保持电流线圈的出口中间继电器KCOKCO。在保。在保 护动作后，借助于断路器的辅助触点护动作后，借助于断路器的辅助触点1QF11QF1和和2QF22QF2 来解除出口回路的自保持。来解除出口回路的自保持。 在变压器加油或换油后及气体继电器试验时，在变压器加油或换油后及气体继电器试验时， 为防止重瓦斯误动作，可利用

33、切换片为防止重瓦斯误动作，可利用切换片XBXB，使重瓦，使重瓦 斯暂时改接到信号位置，只发信号。斯暂时改接到信号位置，只发信号。 优点优点：瓦斯保护具有灵敏度高、动作迅速、接线：瓦斯保护具有灵敏度高、动作迅速、接线 简单等优点。当变压器内发生严重漏油或匝数很简单等优点。当变压器内发生严重漏油或匝数很 少的匝间短路时，故障回路的电流虽然很大少的匝间短路时，故障回路的电流虽然很大( (这时这时 将造成严重过热将造成严重过热) )，但反应在外部电路的电流变化，但反应在外部电路的电流变化 很小，而瓦斯保护却能可靠地动作。因此，对于很小，而瓦斯保护却能可靠地动作。因此，对于 变压器油箱内部的各类故障，瓦

34、斯保护都能灵敏变压器油箱内部的各类故障，瓦斯保护都能灵敏 的反应。的反应。 缺点缺点：瓦斯保护只能反应变压器油箱内部范围出：瓦斯保护只能反应变压器油箱内部范围出 现的故障，对油箱外套管与断路器引出线上的故现的故障，对油箱外套管与断路器引出线上的故 障它是不能反应的。因此瓦斯保护不能单独作为障它是不能反应的。因此瓦斯保护不能单独作为 变压器的主保护，通常是将瓦斯保护和纵联差动变压器的主保护，通常是将瓦斯保护和纵联差动 保护配合共同作为变压器的主保护。保护配合共同作为变压器的主保护。 四四 、变压器的电流速断保护、变压器的电流速断保护 对容量较小的变压器，在电源侧装设电流速对容量较小的变压器，在电

35、源侧装设电流速 断保护，与瓦斯保护配合，就可以构成变压器内断保护，与瓦斯保护配合，就可以构成变压器内 部和电源侧套管及引出线上的全部故障。部和电源侧套管及引出线上的全部故障。 图所示为变压器电流速流保护原理接线图，图所示为变压器电流速流保护原理接线图， 保护采用两相不完全星形接线方式。保护采用两相不完全星形接线方式。 电流速断保护具有接线简单、动作迅速等优点，电流速断保护具有接线简单、动作迅速等优点， 但当系统容量不大时，保护区很小，甚至保护不但当系统容量不大时，保护区很小，甚至保护不 到变压器负荷侧的绕组，只能靠过电流保护动作，到变压器负荷侧的绕组，只能靠过电流保护动作， 结果延长了动作时间

36、，因此电流速断保护不能单结果延长了动作时间，因此电流速断保护不能单 独作为变压器的主保护独作为变压器的主保护. . 五、纵联差动保护五、纵联差动保护 1 1 、变压器纵联差动、变压器纵联差动 保护的工作原理保护的工作原理 纵联差动保护是按纵联差动保护是按 比较被保护变压器比较被保护变压器 两侧电流的大小和两侧电流的大小和 相位的原理来实现相位的原理来实现 的。的。 六、变压器相间短路的后备保护六、变压器相间短路的后备保护 变压器相间短路的后备保护可根据变压器容变压器相间短路的后备保护可根据变压器容 量的大小和保护装置对灵敏度的要求，采用量的大小和保护装置对灵敏度的要求，采用过电过电 流保护、低

37、电压起动的过电流保护、复合电压起流保护、低电压起动的过电流保护、复合电压起 动的过电流保护动的过电流保护等方式。对于单侧电源的变压器等方式。对于单侧电源的变压器 保护装置安装在变压器电源侧，既作为变压器本保护装置安装在变压器电源侧，既作为变压器本 身故障的后备保护，又反应变压器外部短路引起身故障的后备保护，又反应变压器外部短路引起 的过电流。的过电流。 1、 过电流保护过电流保护 过电流保护一般用于容量较小的降压变压器过电流保护一般用于容量较小的降压变压器 2 2、低电压起动的过电流保护、低电压起动的过电流保护 低电压起动的过电流保护单相原理接线如图。低电压起动的过电流保护单相原理接线如图。

38、七、七、 过负荷保护过负荷保护 变压器的过负荷变压器的过负荷, ,在大多数情况下是三相对在大多数情况下是三相对 称的。所以过负荷保护只须用一个电流继电器接称的。所以过负荷保护只须用一个电流继电器接 于一相电流即可。为了防止外部短路时不误发过于一相电流即可。为了防止外部短路时不误发过 负荷信号，保护经延时动作于信号。变压器过负负荷信号，保护经延时动作于信号。变压器过负 荷保护的原理接线图如图。荷保护的原理接线图如图。 过负荷保护的动作电流，按躲过变压器的额定电过负荷保护的动作电流，按躲过变压器的额定电 流整定，即流整定，即 式中式中 krel krel 可靠系数，取可靠系数，取1.051.05；

39、 krekre返回系数；取返回系数；取0.850.85。 变压器过负荷保护的动作时限比变压器的后变压器过负荷保护的动作时限比变压器的后 备保护动作时限大一个备保护动作时限大一个t t。 八、八、 变压器的温度保护变压器的温度保护 当变压器的冷却系统发生故障或发生外部短当变压器的冷却系统发生故障或发生外部短 路和过负荷时，变压器的油温将升高。变压器油路和过负荷时，变压器的油温将升高。变压器油 的温度越高，油的劣化速度越快，使用年限减少。的温度越高，油的劣化速度越快，使用年限减少。 当油温达当油温达115115120120时，油开始劣化，而到时，油开始劣化，而到140140 150150时劣化更明

40、显，以致不能使用。油温越高将时劣化更明显，以致不能使用。油温越高将 促使变压器绕组绝缘加速老化影响其寿命促使变压器绕组绝缘加速老化影响其寿命 。 变压器运行规程变压器运行规程规定：上层油温最高允规定：上层油温最高允 许值为许值为9595，正常情况下不应超过，正常情况下不应超过8585，所以运，所以运 行中对变压器的上层油温要进行监视。凡是容量行中对变压器的上层油温要进行监视。凡是容量 在在10001000及以上的油浸式变压器均要装设温度保护，及以上的油浸式变压器均要装设温度保护， 监视上层油温的情况；但温度保护只作用于信号。监视上层油温的情况；但温度保护只作用于信号。 1 1 温度继电器的结构

41、温度继电器的结构 变压器油温的监视采用温度继电器，它由变压器变压器油温的监视采用温度继电器，它由变压器 生产厂成套提供。它是一种非电量继电器。如图生产厂成套提供。它是一种非电量继电器。如图 所示为常用的电触头压力式温度继电器的结构图，所示为常用的电触头压力式温度继电器的结构图， 它由受热元件（传感器）它由受热元件（传感器）1 1、温度计、温度计3 3及附件组成，及附件组成， 是按流体压力原理工作的。是按流体压力原理工作的。 温度计是一只灵敏的流体压力表，它有一支可动温度计是一只灵敏的流体压力表，它有一支可动 指针（黑色）和两支定位指针（分别为黄色和红指针（黑色）和两支定位指针（分别为黄色和红

42、色）。铜联接管内充有乙醚液体（或氯甲烷、丙色）。铜联接管内充有乙醚液体（或氯甲烷、丙 酮等）；受热元件酮等）；受热元件1 1插在变压器油箱顶盖的温度测插在变压器油箱顶盖的温度测 孔内。孔内。 2 2 温度继电器的工作原理温度继电器的工作原理 当变压器油温升高时，受热元件当变压器油温升高时，受热元件1 1发热升发热升 高使铜质联接管高使铜质联接管2 2中的液体膨胀，温度计中的液体膨胀，温度计3 3中的中的 压力增大，可动指针压力增大，可动指针4 4向指示温度升高的方向转向指示温度升高的方向转 动。动。 当可动指针当可动指针1 1与事先定位的黄色指针与事先定位的黄色指针5 5接触时，接触时， 发出

43、预告信号并开启变压器冷却风扇。如经强迫发出预告信号并开启变压器冷却风扇。如经强迫 风冷后变压器油温降低，则可动指针风冷后变压器油温降低，则可动指针4 4逆时针转动，逆时针转动， 信号和电扇工作停止；信号和电扇工作停止； 反之，如果变压器油温继续升高，可动指针反之，如果变压器油温继续升高，可动指针 4 4顺时针转动到与红色定位指针顺时针转动到与红色定位指针6 6接触，这时为避接触，这时为避 免事故发生而接通断路器跳闸回路，使断路器跳免事故发生而接通断路器跳闸回路，使断路器跳 闸，切除变压器，并发出音响灯光信号闸，切除变压器，并发出音响灯光信号。 变压器保护接线全图举例变压器保护接线全图举例 一一

44、 变压器保护全图举例变压器保护全图举例 图所示为图所示为35/610kV、S10MVA双绕组双绕组 变压器保护原理接线图。变压器保护原理接线图。 二几点说明二几点说明 1保护的出口回路中均装有连接片保护的出口回路中均装有连接片XB，以适应保，以适应保 护调试或运行方式的需要进行投、切。护调试或运行方式的需要进行投、切。 2保护分别设有单独的信号继电器，用以指示保保护分别设有单独的信号继电器，用以指示保 护的动作情况，便于值班人员分析与处理故障。护的动作情况，便于值班人员分析与处理故障。 3保证在几套保护同时动作时保证在几套保护同时动作时KS能灵敏度动作，能灵敏度动作， 在在KCO的电压线圈上并

45、联附加电阻，增大信号继的电压线圈上并联附加电阻，增大信号继 电器回路中的电流。电器回路中的电流。 保护动作后要发出相应的信号。保护动作后要发出相应的信号。 小结小结 1电力变压器的故障分为油箱内部故障和油箱外电力变压器的故障分为油箱内部故障和油箱外 部故障两种。部故障两种。 2变压器的不正常工作状态有过电流、过负荷、变压器的不正常工作状态有过电流、过负荷、 油面降低等。油面降低等。 3变压器的主保护有瓦斯保护、电流速断保护或纵变压器的主保护有瓦斯保护、电流速断保护或纵 联差保护。联差保护。 4主保护的配置与变压器的容量有关，瓦斯保护反主保护的配置与变压器的容量有关，瓦斯保护反 应油箱内的各种故

46、障，但不能反应套管及引出线应油箱内的各种故障，但不能反应套管及引出线 的故障，因此不能单独作为变压器的主保护，需的故障，因此不能单独作为变压器的主保护，需 要与电流速断保护或纵联差保护一起，共同作主要与电流速断保护或纵联差保护一起，共同作主 保护。保护。 5 变压器的后备保护分为相间故障的后备变压器的后备保护分为相间故障的后备 与接地故障的后备两种保护。相间故障的后备保与接地故障的后备两种保护。相间故障的后备保 护是过电流保护，为了提高过电流保护的灵敏度护是过电流保护，为了提高过电流保护的灵敏度 ，可采用低电压起动的过电流保护或复合电压起，可采用低电压起动的过电流保护或复合电压起 动的过电流保

47、护。动的过电流保护。 6采用单相电流继电器即可对变压器对称过负荷的采用单相电流继电器即可对变压器对称过负荷的 不正常常状态加以监视。不正常常状态加以监视。 电力用户中常采用异步电动机和同步电动机电力用户中常采用异步电动机和同步电动机 作为动力设备，它们在运行中可能发生各种故障作为动力设备，它们在运行中可能发生各种故障 和不正常工作状态。因此，电动机必须装设相应和不正常工作状态。因此，电动机必须装设相应 的保护装置，以确保电动机的安全运行。的保护装置，以确保电动机的安全运行。 第五节第五节 电动机的继电保护电动机的继电保护 一、电动机的故障状态一、电动机的故障状态 1、 定子绕组定子绕组相间短路

48、相间短路。这是电动机的最严重的。这是电动机的最严重的 故障，它会造成电网的电压降低，并破坏其它故障，它会造成电网的电压降低，并破坏其它 用户的正常工作，因此要求尽快切除这种故障。用户的正常工作，因此要求尽快切除这种故障。 2 、 定子绕组定子绕组单相接地单相接地。由于高压电动机所处的。由于高压电动机所处的 电网一般都是采用中性点非直接接地运行方式，电网一般都是采用中性点非直接接地运行方式， 所以定子绕组的单相接地故障危险性小。当单所以定子绕组的单相接地故障危险性小。当单 相接地电流大于相接地电流大于10A时，会造成电动机定子铁时，会造成电动机定子铁 心烧损，单相接地故障有时会发展成匝间短路心烧

49、损，单相接地故障有时会发展成匝间短路 和相间短路。和相间短路。 3、单相绕组的、单相绕组的匝间短路匝间短路。这种故障将破坏电动。这种故障将破坏电动 机的对称运行，并使相电流增大，电流增大的机的对称运行，并使相电流增大，电流增大的 程度与短路的的匝数有关，最严重的情况是电程度与短路的的匝数有关，最严重的情况是电 动机单相绕组全部被短接，这时非故障相的两动机单相绕组全部被短接，这时非故障相的两 相绕组均直接接到线电压上。由于目前还没有相绕组均直接接到线电压上。由于目前还没有 简单而完善的方法来保护匝间短路，故一般都简单而完善的方法来保护匝间短路，故一般都 不装设专门的反应单相绕组的匝间短路保护。不

50、装设专门的反应单相绕组的匝间短路保护。 2电动机常见的不正常工作状态电动机常见的不正常工作状态 1、 过负荷。过负荷。 引起电动机过负荷的原因是机械引起电动机过负荷的原因是机械 负荷过大负荷过大 、电动机机端电压降低过多、起动、电动机机端电压降低过多、起动 时间过长、绕组单相断线等。长时间的过负荷时间过长、绕组单相断线等。长时间的过负荷 运行，将使电动机温升超过允许值，加速绝缘运行，将使电动机温升超过允许值，加速绝缘 老化，甚至烧坏电动机。老化，甚至烧坏电动机。 2、电压暂时消失或短时电压降低。电压降低时，、电压暂时消失或短时电压降低。电压降低时， 绕组内电流增大，可能烧坏电动机的绕组。绕组内

51、电流增大，可能烧坏电动机的绕组。 3、同步电动机失步运行状态。这种状态可能导致、同步电动机失步运行状态。这种状态可能导致 电动机损坏。引起失步的原因是励磁电流减小、电动机损坏。引起失步的原因是励磁电流减小、 机端电压降低、机械过负荷等。机端电压降低、机械过负荷等。 3电动机保护的配置电动机保护的配置 在电力用户中，在电力用户中，500V以下的中、小型异步电以下的中、小型异步电 动机的使用非常广泛，它们的保护装置力求简动机的使用非常广泛，它们的保护装置力求简 单、可靠。对于容量在单、可靠。对于容量在100kW以下的电动机，以下的电动机， 广泛采用熔断器和自动空气开关作为电动机相广泛采用熔断器和自

52、动空气开关作为电动机相 间故障和单相接地保护。对于容量在间故障和单相接地保护。对于容量在100kW以以 上的大容量低压电动机，可配置专门的保护装上的大容量低压电动机，可配置专门的保护装 置。置。 根据规程规定，根据规程规定，6 10kV的高压电动机应配置的的高压电动机应配置的 继电保护如下：继电保护如下： 1、定子绕组相间短路保护、定子绕组相间短路保护 （1）无时限电流速断保护无时限电流速断保护。一般用于容量小于。一般用于容量小于 2000kW的电动机，考虑到大多数电动机都接在的电动机，考虑到大多数电动机都接在 中性点不接地电网中，保护装置宜采用两相式接中性点不接地电网中，保护装置宜采用两相式

53、接 线。容量较小的电动机也可采用两相一继电器电线。容量较小的电动机也可采用两相一继电器电 流差的接线。流差的接线。 （2）纵联差动保护纵联差动保护 一般用于容量为一般用于容量为2000kW及以上的电动机，及以上的电动机， 或容量小于或容量小于2000kW，且中性点具有分相引出线，且中性点具有分相引出线， 装设无时限电流速断保护不能满足灵敏度要求的装设无时限电流速断保护不能满足灵敏度要求的 电动机。电动机。 保护装置一般采用两相式接线，对于容量为保护装置一般采用两相式接线，对于容量为 5000kW及以上的电动机，保护装置采用三相式及以上的电动机，保护装置采用三相式 接线。接线。 上述两种保护装置

54、瞬时动作于跳闸。对于装上述两种保护装置瞬时动作于跳闸。对于装 有自动灭磁装置的同步电动机，保护装置还应动有自动灭磁装置的同步电动机，保护装置还应动 作于跳灭磁开关。作于跳灭磁开关。 2、定子绕组单相接地保护、定子绕组单相接地保护 对定子绕组单相接地故障，当接地电流大于对定子绕组单相接地故障，当接地电流大于 5A时，应装设单相接地保护。当接地电容电流在时，应装设单相接地保护。当接地电容电流在 10A及以上时，保护装置一般动作于跳闸；当接及以上时，保护装置一般动作于跳闸；当接 地电容电流在地电容电流在10A以下时，保护装置可动作于跳以下时，保护装置可动作于跳 闸或信号。闸或信号。 3、过负荷保护、

55、过负荷保护 下列情况下的电动机应该装设过负荷保护：下列情况下的电动机应该装设过负荷保护： （1）生产过程中易发生过负荷的电动机，保护装）生产过程中易发生过负荷的电动机，保护装 置应根据负荷特性，带时限动作于信号、跳闸或置应根据负荷特性，带时限动作于信号、跳闸或 自动减负荷；自动减负荷； （2）起动或自起动条件严重（如直接起动时间在）起动或自起动条件严重（如直接起动时间在 20s以上）的电动机，为防止起动或自起动时间以上）的电动机，为防止起动或自起动时间 过长，保护装置应带时限动作于跳闸。其时限应过长，保护装置应带时限动作于跳闸。其时限应 躲开电动机正常起动的时间。具有冲击负荷的电躲开电动机正常

56、起动的时间。具有冲击负荷的电 动机，还应躲开电动机所允许的生产过程中短时动机，还应躲开电动机所允许的生产过程中短时 冲击持续时间。冲击持续时间。 4、低电压保护、低电压保护 下列电动机应该装设低电压保护，保护装置带时限下列电动机应该装设低电压保护，保护装置带时限 动作于跳闸。动作于跳闸。 （1）电源电压短时降低或中断时，不需要自起动）电源电压短时降低或中断时，不需要自起动 的电动机，或为保证重要电动机的自起动而需要的电动机，或为保证重要电动机的自起动而需要 断开的次要电动机，或根据生产过程不允许自起断开的次要电动机，或根据生产过程不允许自起 动的电动机。动的电动机。 （2）需要自起动，但为保证

57、人身和设备安全在电）需要自起动，但为保证人身和设备安全在电 源电压长时间消失后必须从电力网中自动断开的源电压长时间消失后必须从电力网中自动断开的 电动机。电动机。 5、同步电动机的失步保护、同步电动机的失步保护 同步电动机失去同步时，对于生产过程不需同步电动机失去同步时，对于生产过程不需 要再要再步或不能再同步的同步电动机，应装设作用步或不能再同步的同步电动机，应装设作用 于跳断路器和灭磁开关的失步保护；对于生产过于跳断路器和灭磁开关的失步保护；对于生产过 程需要再同步的电动机可装设作用于再同步的失程需要再同步的电动机可装设作用于再同步的失 步保护。本书就作用于分闸的失步保护作一简单步保护。本

58、书就作用于分闸的失步保护作一简单 介绍。其保护方式有：介绍。其保护方式有： （1）反应定子绕组过负荷的失步保护。）反应定子绕组过负荷的失步保护。 （2）反应转子回路出现交流分量的失步保护。）反应转子回路出现交流分量的失步保护。 上述保护装置带时限动作。对于重要电动机的上述保护装置带时限动作。对于重要电动机的 保护装置宜作用于再同步控制回路，不能再同步保护装置宜作用于再同步控制回路，不能再同步 的或根据生产过程不需要再同步的电动机，保护的或根据生产过程不需要再同步的电动机，保护 装置作用于跳闸。装置作用于跳闸。 电动机上述五种保护中反应定子绕组相间短路电动机上述五种保护中反应定子绕组相间短路 保

59、护是必不可少的，其余保护可根据电动机的容保护是必不可少的，其余保护可根据电动机的容 量、重要性及工作条件考虑是否装设。失步保护量、重要性及工作条件考虑是否装设。失步保护 只适用于同步电动机，其余四种保护既适用于异只适用于同步电动机，其余四种保护既适用于异 步电动机，又适用于同步电动机。步电动机，又适用于同步电动机。 四、电动机的电流速断保护和过负荷保护四、电动机的电流速断保护和过负荷保护 对于容量在对于容量在2000kW以下的高压电动机和容量以下的高压电动机和容量 在在100kW以上的低压电动机，无时限速断保护以上的低压电动机，无时限速断保护 作为防御相间故障的主保护。对于生产过程中作为防御相

60、间故障的主保护。对于生产过程中 容易发生过负荷的电动机要装设过负荷保护。容易发生过负荷的电动机要装设过负荷保护。 1、保护装置原理接线图、保护装置原理接线图 对于不易过负荷的电动机，可采用电磁型继电器对于不易过负荷的电动机，可采用电磁型继电器 构成无时限电流速断保护，保护装置的原理接线构成无时限电流速断保护，保护装置的原理接线 图如图，保护装置可采用两相不完全星形接线方图如图，保护装置可采用两相不完全星形接线方 式，当保护的灵敏度能满足要求时，可优先采用式，当保护的灵敏度能满足要求时，可优先采用 两相一继电器电流差接线方式，见图（两相一继电器电流差接线方式，见图（b）。）。 两相不完全星形接线