二次系统设计

二次系统设计6.1继电保护的基本任务及要求1）继电保护的基本任务（1）当电力系统中某电气元件发生故障时，能自动、迅速、有选择地将故障元件从电力系统中切除，避免故障元件继续遭到破坏，使非故障元件迅速恢复正常运行。（2）当系统中电气元件出现不正常运行状态时，能及时反应并根据运行维护的条件发出信号或跳闸。2）继电保护的基本要求对动作于跳闸的继电保护，在技术上一般应满足四个基本要求：选择性、速动性、灵敏性、可靠性。即保护四性。（1）选择性选择性是指电力系统发生故障时，保护装置仅将故障元件切除，而使非故障元件仍能正常运行，以尽量缩小停电范围的一种性能。（2）速动性速动性是指保护快速切除故障的性能。故障切除时间包括继电保护动作时间和断路器的跳闸时间。即式中t----故障切除时间；----保护动作时间；----断路器跳闸时间。一般的快速保护动作时间为0.06--0.12s，最快的可达0.01—0.04s。一般的断路器动作时间为0.06—0.15s，最快的可达0.02—0.06s。当系统发生故障时，快速切除故障可以提高系统并列运行的稳定性、减少用胡在低电压下的工作时间、减少故障元件的损坏程度，避免故障进一步扩大。（3）灵敏性灵敏性是指在规定的保护范围内，保护对故障情况的反应能力。满足灵敏性要求的保护装置应在区内故障时，不论短路点的位置与短路的类型如何，都能灵敏的正确的反应出来。通常，灵敏性用灵敏系数来衡量，也称为灵敏度。任何继电保护装置对规定的保护区内短路故障，都必须具有一定的灵敏度，以保证在考虑了短路电流计算、保护动作值整定实验等误差后，在最不利于保护动作的条件下仍能可靠动作。（4）可靠性可靠性是指发生了属于他该动作的故障，它能可靠动作，即不发生拒绝动作（拒动）；而在不该动作时，它能可靠不动，即不发生错误动作（简称误动）。简单的说就是该动则动，不该动则不动。影响保护动作的可靠性有内在的和外在的因素，内在的因素主要是装置本身的质量。外在的因素主要是体现在运行维护水平、调试和安装是否正确上。（1）过电流保护动作电流的整定计算公式式中——变压器的最大负荷电流，可取为（1.5-3）,为变压器一次额定电流；——保护装置的可靠系数，取1.2；——保护装置的结线系数，取1；——电流继电器的返回系数，一般取0.8；——电流互感器的变流比。本设计中，(2)过电流保护动作时限的整定（3）过电流保护灵敏系数的检验检验公式式中—在电力系统最小运行方式下，低压母线两相短路电流折合到变压器高压侧的值。—继电保护动作电流折合到一次电路（即变压器高压侧的值）。如作为后备保护，则灵敏系数即可。本设计中，3）装设电流速断保护（1）速断电流的整定公式式中——变压器低压母线三相短路电流周期分量有效值。——可靠系数，对DL型继电器取1.2-1.3,对GL型继电器取1.4-1.5，本设计采用GL15的速断装置。——变压器的变压比。本设计中（2）电流速断保护灵敏系数的检验检验公式式中—在电力系统最小运行方式下，变压器高压侧的两相短路电流。—速断电流折算到一次电路（变压器高压侧）的值。如有困难时，可取本设计中4）装设过负荷保护（1）动作电流的整定公式式中——变压器的额定一次电流。——电流互感器的变流比。本设计中（2）过负荷保护动作时限6.3相间短路保护1）对于有外部相间短路引起的过电流，保护应装于下列各侧：（1）对于双绕组变压器，装于主电源侧。（2）对三绕组变压器，一般装于主电源的保护应带两段时限，以较小的时限躲开主装保护的断路器。当以上方式满足灵敏性要求时，则允许在各侧装设保护。各侧保护应根据选择性的要求装设方向元件。（3）对于供电给分开运行的母线段的降压变压器，除在电源侧装设保护外，还应在每个供电支路上装设保护。（4）除主电源侧外，其他各侧保护只要求作为相邻元件的后备保护，而不要求作为变压器内部故障的后备保护。（5）保护装置对各侧母线的各类短路应具有足够的灵敏性，相邻线路由变压器作远后备时，一般要求对线路不对称短路具有足够的灵敏性。相邻线路大量瓦斯时，一般动作于断开的各侧断路器。如变压器采用远后备时，不作具体规定。(6)对某些稀有的故障类型（例如110kV及其以上电力网的三相短路）允许保护装置无选择性动作。2）相间短路保护的设置由于本设计中，工厂总降压变电所主变压器为两相绕组，则相间保护装于电源侧。在10kV母线段的各个供电支路装设保护。6.410kV母线断路器的保护在10kV母线上应设置限时速断电流保护和过电流保护，保护10KV母线的线路。当母线出现故障时，电流速断保护动作，过电流保护作为后备保护。由于上级保护动作时限已整定为1.5s，故此处的动作时限可整定为1s。。10kV出线各支路的保护在10kV出线的各支路上应装设速断电流保护和过电流保护，来保护各10kV的出线线路。当出线处出现故障时，断路器动作，切断线路。由于上级保护动作时限已整定为1s，则此处的速断电流保护动作时限为1s。由于该10kV配电线路较短，上级线路保护的灵敏度往往不够，此时应采用带有一个定时限的定时速断保护来代替瞬时速断电流保护。由于有了1s的延时，其动作电流不需要躲过它所保护的线路末端的三相短路电流，而只需要大于下级线路的瞬时速断电流保护动作电流，即可获得保护的选择性。6.6二次回路原理图及其动作过程1）对断路器控制回路的基本要求断路器控制回路应满足下列基本要求：操作机构的合闸线圈和跳闸线圈都是按短路时通过电流设计在手动跳，合闸操作完成后应立即自动接触命令脉冲，断开跳，合闸回路，避免线圈长时间带电操作而烧毁。断路器应具有防止多次合，跳闸的闭锁措施。断路器可以用控制开关进行手动合闸和跳闸，也可以由继电保护装置和自动装置进行自动跳闸和合闸。断路器的控制回路应有短路保护和过负荷保护，同时应具有监视控制回路及操作电源是否完好的措施。断路器的跳，合闸回路应具有灯光监视和音响监视。对于应用气压，液压和弹簧操作的断路器，应具有压力是否正常，弹簧是否拉紧到位的监视回路和闭锁回路2）主控制室及小母线（1）小母线小母线是指配电装置中屏柜之间二次回路电源干线连接所采用的一种铜棒或铜管，它是由直流屏引出的控制室，屏保报警计量用的一种特殊母线。小母线的类别用途①控制回路小母线+WC和-WC，是供操作回路使用的电源母线，如断路器的控制回路及合闸接触器电源，它是由直流屏直接供给的。②闪光信号小母线+WF，是供系统闪光信号使用的电源母线。③信号回路电源+WTS和-WTS，是供系统信号回路使用的电源母线，如事故信号，预告信号等。④预告信号小母线WCS，是有信号母线派生的小母线，一般经预告信号接点接入，如熔断器熔丝熔断节点，变压器瓦斯或温度接点等作为信号预告母线。⑤掉牌未复归光子牌小母线WUR，是由信号母线+WTS派生的，直接接入。电源电压小母线WV1，WV2，WV3，用来指示电压和电能测量使用。⑥合闸小母线+WCL和-WCL，是专供断路器合闸线圈工作的电源母线，是有直流屏直接提供的。3)10kv主机线断路器控制及二次保护回路(1)测量回路测量回路是由电压继电器，电流互感器，表记和继电器组成的，该测量回路分两部分。电压测量回路的电源是由电压小母线WV1,WV2,WV3得到的，并用两元件的有功电能表PJ和两元件的无功电能表PJR的电压线圈并联在小母线上，作为电能表的电压信号。电流测量回路的电源是由电流互感器TA得到的。(2)保护回路保护回路由电流互感器TA和电流继电器KA，时间继电器KT1，KT2，KA分别串在TA1，TA2的回路中，作为电流信号检测元件。当某相过流时，3KA1或3KA2动作，其常开点闭合，时间继电器3KT1得电吸合并开始延时，准备掉闸回路动作。过流时间超过整定时间后，3KT2常开点闭合，其触电发出信号并使跳闸线圈3YT动作。(3)断路器控制回路断路器的控制回路较为复杂，由控制开关3SA，直流接触器KM，防跳继电器KM1，中间继电器3K2,断路器跳闸线圈YT和合闸线圈YC，各种熔断器。SA1是一种万能转换开关，有六个不同的位置，在不同位置时各触电有不同的通断情况。K4是一种特殊的中间继电器，有两个线圈，其中电流启动线圈串联在跳闸回路中，额定电流与断路器跳闸线圈的动作电流匹配，灵敏度高于跳闸线圈。另外一只为电压保护回路里。无论哪个线圈的点都会使继电器的触电动作，因此常用在防跳回路中。合闸时，如正逢短路，继保动作，YT得电吸合，使断路器跳闸，这时串联在YT回路的K4电流线圈也通以电流则使K4吸合，其常闭点断开了KM的得电回路，使其不能得电，而常开点闭合接通了K4的电压线圈，断开了KM，使其不能得电再次吸合，防止了跳跃发生。只有当SA或合闸信号恢复正常后，K4电压线圈断电，才能正常合闸启动。断路器的合闸跳闸过程①SA的手柄在跳闸后位置其触电19-20闭合，绿灯3HG与KM串联，3HG点亮，表示断路器在跳闸位置，但KM不吸合，因为被3HG分压，KM两端的电压不足以使其吸合。3HG点亮一是说明KM回路完好，二是说明3FU1,3FU2完好。在触电19-20闭合的同时，3-4接通3HR将闪光小母线+WF与-WC接通，这是3HR将闪光提醒运行人员注意。②按1中要求将手柄经预备合闸位置转到合闸位置时，触电3-4闭合，KM得到全部控制电压而吸合，其主触头闭合将合闸线圈YC与合闸母线WCL连接，YC动作，QF合闸。3HG,3HR熄灭。③松开手柄，SA返回合闸后位置，触电21-22闭合，3HR经K4与-WC和+WF连接，3HR发光表示YT回路正常，但不足以YT动作。④按1中的要求将手柄转到跳闸位置时，触电7-8闭合，YT经K4电流线圈和QF常开点与控制电源连接，YT动作，QF跳闸。松开手柄后，手柄自动返回到跳闸后位置，3HG,3HR重新点亮，闪光。(4)信号装置线路故障都能使YT得电跳闸，并由信号继电器3KS发出跳闸信号，掉牌未复归光字牌发光。应故障