二次回路图详解及图例分析3

如何看二次回路图在电力系统中,二次设备的重要性是不言而喻的。能快速、有效地将电气二次回路图做到一目了然,是运行人员必备的基本功之一,也是分析二次回路异常或故障的基础能力。二次设备划分原则一次设备是指直接参加发、变、输、配电能的系统中使用的电气设备,如发电机、变压器、电力电缆、输电线、断路器、隔离刀闸、电流互感器、电压互感器、避雷器等。由这些设备连接在一起构成的电路,称之为一次接线或称主接线。二次设备是指对一次设备的工况进行监视、控制、调节、保护,为运行人员提供运行工况或生产指挥信号所需要的电气设备,如测量仪表、继电器、控制及信号器具、自动装置等。这些设备,通常由电流互感器和电压互感器的二次绕组的出线以及直流回路,按着一定的要求连接在一起构成的电路,称之为二次接线或二次回路。描述二次回路的图纸称为二次接线图或二次回路图。\o"返回页首"二次回路的分类二次回路一般包括:控制回路、继电保护回路、测量回路、信号回路、自动装置回路。按交、直流来分,又可分为交流电压和交流电流回路以及直流逻辑回路。按不同的绘制方法可分为:原理图、展开图、安装图。根据二次回路图各部分不同的特点和作用,绘制不同的图。按电源性质区分:1)交流电流回路---由电流互感器(CT)二次侧供电给测量仪表及继电器的电流线圈等所有电流元件的全部回路。如:图1为交流电流回路(厂房6kV馈线保护控制信号图)。2)交流电压回路---由电压互感器（PT）二次侧供电给测量仪表及继电器等所有电压线圈以及信号电源等。如:图2为交流电压回路（厂房6kV馈线保护控制信号图）。图1交流电流回路(厂房6kV馈线保护控制信号图)图2交流电压回路(厂房6kV馈线保护控制信号图)3)直流回路---设备控制、操作、保护、信号、事故照明等全部回路。如:图3为直流回路（厂房6kV馈线保护控制信号图）。

图3直流回路(厂房6kV馈线保护控制信号图)按用途区分:1)控制回路---由控制开关与控制对象(如断路器、隔离刀闸)的传递机构、执行(或操作)机构组成。其作用是对一次设备进行"合"、"分"操作。2)继电保护和自动装置回路---是由测量回路、比较部分、逻辑部分和执行部分等组成。其作用是根据一次设备和系统的运行状态,判断其发生故障或异常时,自动发出跳闸命令有选择性地切除故障,并发出相应地信号,当故障或异常消失后,快速投入有关断路器(重合闸及备用电源自动投入装置）,恢复系统的正常运行。3)测量回路---由各种测量仪表及其相关回路组成。其作用是指示或记录一次设备和系统的运行参数,以便运行人员掌握一次系统的运行情况,同时也是分析电能质量、计算经济指标、了解系统潮流和主设备运行工况的主要依据。4)信号回路---由信号发送机构和信号继电器等构成。其作用是反映一、二次设备的工作状态。包括光字牌回路、音响回路(警铃、电笛),是由信号继电器及保护元件到中央信号盘或由操动机构到中央信号盘。5)调节回路---是指调节型自动装置。如发电机的励磁调节装置、对电容器进行投切的装置。它是由测量机构、传送机构、调节器和执行机构组成。其作用是根据一次设备运行参数的变化,实时在线调节一次设备的工作状态,以满足运行要求。

3.按绘制方法区分:1)原理接线图---用以表示测量表计、控制信号、保护和自动装置的工作原理。原理图反映的整个装置（回路）的完整概念,主要用于了解装置、回路的动作原理。在原理图中,各元件是整块形式,与一次接线有关部分划在一起,并由电流回路或电压回路联系起来。但图中无端子编号、各回路交叉,实际使用常感不便。如:图4为原理接线图（厂房6kV馈线保护控制信号图）。从图4可以看出,一次设备和二次设备都以完整的图形符号标示出来,能使我们对整个6kV开关的工作原理有一个整体概念,但是这种图存在着许多缺点:ⅰ)只能标示出主要元件,而对细节之处则无法表示。ⅱ)不能反应各元件之间连接线的实际位置,不便维护和调式。ⅲ）没有反应出各元件内部的接线情况,如端子编号、回路编号等。

图4原理接线图(厂房6kV馈线保护控制信号图)2)展开图---是另一种方式构成的接线图,各元件被分成若干部分。元件的线圈、触点分散在交流回路和直流回路中。在展开图中依电流通过的方向,画出按钮、触点、线圈和它们端子编号,由左至右,由上到下排列起来,最后构成完整的展开图。在图的右侧还有文字说明回路的作用。特点是条理清晰,非常方便对回路的逐一分析与检查。常见的展开图有电流、电压回路图,控制及信号回路图。图1、图2、图3是图4的展开图,是对6kV开关测量回路、速断及过流保护回路、开关控制回路的展开说明。从图1、图2、图3可知,展开图的接线清晰、易于阅读,便于掌握整个6kV开关的动作过程及工作原理。

3)安装接线图---常见的有屏柜的端子接线图、开关或端子箱的安装接线图。图中每个设备都有按一定顺序的编号、代号,设备的接线端子（柱）也有标号,此标号完全与产品的实际位置对应。每个接线端子还注明有连接的去向。端子排图还有回路编号（与展开图对应）,端子连接的电缆去向、电缆的编号。与现场实际设备的安装情况完全对应。是安装和核对现场不可缺少的图纸。平面布置图：反映一个屏（保护屏、控制屏、电度表屏等）上全部设备的安装位置,并指明各设备在整个屏中的设备编号。用于了解一个屏设备的布置情况（安装位置、设备型号和设备的编号）。如：图5平面布置图（一副6kV保护屏布置图）。图5平面布置图(一副6kV保护屏布置图)概念说明接点的常态---指继电器、接触器或压力等接点的正常状态。对开关、刀闸、地刀的位置辅助接点,是指开关、刀闸、地刀在断开位置时接点的状态。对于压力接点、温度接点、热继电器等,指正常压力、正常温度、未发热等情况下的状态。对于继电器或接触器指它们不励磁时的状态。

励磁与不励磁---对于电压型线圈的继电器或接触器,指在它们的线圈两端施加足够大的电压,能使其接点分、合状态发生改变的状态。对于电流型线圈的继电器或接触器,指在它们的线圈通过足够大的电流,能使其接点状态发生变化的电压。接点动作与不动作:接点处于常态,叫不动作。如因设备的继电器或接触器励磁,或者压力改变、温度改变等,导致接点的分、合状态不同于常态,叫接点动作。看二次回路图的基本方法二次回路图的逻辑性很强,在绘制时遵循着一定的规律,看图时若能抓住此规律就很容易看懂。阅图前首先应弄通该张图所绘制装置的动作原理及其功能和图纸上所标符号代表的设备名称,然后再看图纸。1."先看一次,后看二次"。一次:断路器、隔离刀闸、电流、电压互感器、变压器等。了解这些设备的功能及常用的保护方式,如变压器一般需要装过电流保护、电流速断保护、过负荷保护等,掌握各种保护的基本原理;再查找一、二次设备的转换、传递元件,一次变化对二次变化的影响等。2."先交流、后直流"。是指先看二次接线图的交流回路,从一个回路的火线A.B.C相开始,按照电流的流动方向,看到中性线(N极)为止。把交流回路看完弄懂后,根据交流回路的电气量向直流逻辑回路推断,再看直流回路。直流回路从正极到负极:例如:控制回路、信号回路等。从一个回路的直流正极开始,按照电流的流动的方向,看到负极为止。一般说来,交流回路比较简单,容易看懂。3."交流看电源,直流找线圈”。是指交流回路要从电源入手。交流回路由电流回路和电压回路两部分组成,先找出它们是由哪些电流互感器或哪一组电压互感器来的?在这两种互感器中传变的电流或电压量起什么作用?与直流回路有什么关系?这些电气量是由哪些继电器反应出来的,它们的符号是什么?然后再找与其相应的接点回路。这样就把每组电流互感器或电压互感器的二次回路中所接的每个继电器一个个的分析完,看它们都用在什么回路?跟哪些回路有关?在头脑中有个轮廓,再往下看就容易看了。4.“见接点找线圈,见线圈找接点"。见到接点即要找到控制该接点的继电器或接触器的线圈位置。线圈所在的回路是接点的控制回路,以分析接点动作的条件。见线圈找出它的所有接点,以便找出该继电器控制的所有接点（对象）。5.看完所有支路：当某一回路,从正极往负极看时,如中间有多个支路连往负极,则每个支路必须看完,否则分析回路就会漏掉部分重要的信息。

6.用设备的实际状态（现场能看到的设备状态）来描述回路或继电器的动作条件：先以回路的接点分、合状态来描述回路的条件,然后根据接点的分、合状态与设备的状态的对应关系,替换描述（如用“远方/现地”切换把手在“远方”位置来代替在远方控制回路中的接点状态,与运行中设备状态的监视和操作结合起来）。二次线文字符号和编号一般规定4安装单位符号4.1定义划分安装单位的目的是便于在回路上分组,便于设计和运行维护,减少接线错误。合理划分安装单位,有以下意义:a)使比较复杂的二次回路在安装单位划分的原则下更加清晰。b）二次接线内部之间联系密切,由于合理划分安装单位,可防止二次回路中迂回回路的产生。c)利于维护和检修试验。4.2构成安装单位的符号一般由序号和文字符号组成,格式如下:表4-2安装单位文字符号约定字母表序号电压及线路特征、安装设备名称符号备注一按电压及线路特征分类1500kVW2220kVE3110kVY435kVU510kVS6低压厂用(站用电）DC7常用照明CM8事故照明SGM9直流(220）Z10直流(24V、48V）ZR二按一次元件分类1母线M2母线分段MF3母联ML4旁路P5桥路Q6变压器B7消弧线圈X8电阻R9静电电容器CJ10电压互感器YH4.3举例例如:110kV扩大内桥接线安装单位的划分#1.#2进线:1Y、2Y;#1.#2内桥:1YQ、2YQ;Ⅰ、Ⅱ母电压互感器:1YYH、2YYH;#1.#2主变高压侧:1BY、2BY。10kV母分:1SMF、2SMF5文字符号5.1定义为了更加清楚、完整地表示电气设备或元件及其主要特征,电气图中经常在图形符号旁加注文字符号。文字符号是电气图中电气设备或元件的种类代码和功能代码。5.2构成文字符号有新、旧两种符号,新符号的一般形式为:

旧符号的结构与新符号相似,区别在于其字母一般采用设备名称的拼音字母组成。由于旧符号仍在业内普遍采用,所以两种符号均可选用,不做强制规定。

5.3举例例如:1LHa、2LHb其中:"1"、"2"为数字序号,表示该设备属于同类设备中的第几个“LH"为文字符号（旧符号）,表示该设备属于电流互感器下标“a”、“b”为附加文字符号,表示该设备装设于A相或B相6项目代号6.1定义电气图中每个用图形符号表示的项目,应有能识别其项目种类和提供项目层次关系、实际位置等信息的项目代号。通过项目代码可以将不同的图或其它技术文件上的图形符号与实际设备一一对应和联系起来。构成项目代号可分为4个代号段,每个代号段应由前缀符号和字符组成,具体构成如下:

a)系统或设备中较高层次项目的代号称为高层代号,高层代号的代码可由字母或数字构成,或由字母加数字组合构成。字母可按各类系统或成套设备的简化名称或特征选定。通常相当于原来习惯上的安装单位名称或代号。b)位置代号的代码可由字母或数字构成,或由字母加数字组合构成。字母可按项目所在区室的简化名称或代号选定。c）种类代号是项目代号的核心部分,一般由字母加数字组合构成。字母代码必须是应符合本规定第5条的基本文字符号。d)端子代号都采用数字或大写字母表示。举例一个项目的完整代号由几个代号段组合而成,组合方式也有多种。在实际电气工程图中全部完整标注"项目代号"的情况并不多见,现列举一种最常用的组合方式如下:为了避免图面拥挤,在图形符号附近标注项目代号,可采用下列方法简化a)高层代号或位置代号可以省略,可在图上或其他文件中加以说明;b)不属于该图共用高层代号范围内的设备,可用点划线框出,在框外标上高层代号或加注说明。c)如不致引起混淆,前缀符号可以省略,必要时,可在图中说明。以110kV变电站#1主变电流回路图为例,阐述项目代号的应用（见附图1）。7导线标记7.1定义导线标记即通常所说的回路标号。电气接线图中连接各设备端子的绝缘导线应有标记。标记可分为主标记和补充标记。构成

7.2.1主标记主标记有从属标记和独立标记两种方式。从属标记可采用由数字或字母和数字构成的标记。此标记由导线所连接的端子代号确定,见图7-2。从属标记多用于屏(柜)、端子箱等内部连接标记。

图7-2两根导线采用从属标记的示例独立标记可采用数字或字母和数字构成的标记,此标记与导线所连接的端子代号无关。通常用于引出屏(柜)、端子箱的电缆芯线的回路编号。基本构成为:

导线标记(回路标号)中的文字符号不是必需项,数字标号一般不超过4位。交流回路标号一般带有文字符号(A.B.C.N)用于表示所属相别。必要时,可在直流回路标号前加文字符号,常用的文字符号见表7-2。在保证能表达清楚的情况下,导线标记应力求简单。表7-2:直流回路号约定字母表序号回路名称约定标识字母或数字备注一按回路性质和用途分类1保护用遥信B2母差用遥信BM3非电量保护F4故障录波G5电能表DD6直流Z7时钟同步GPS8不停电电源UPS二按电压及线路特征分类1220kVE2110kVY335kVU410kVS5直流(220）Z国家相关标准对导线标记(回路标号)制定了统一的标准,对不同性质的回路有不同的标记规则以示区别。对于比较重要的常见回路(如正、负电源及跳、合闸回路)都给予了固定的标记。工程实施中应按相关标准执行。表7-3:导线标记数字标号表序号回路名称数字标号备注1保护装置正负电源01.022控制回路正负电源1~2.101~102.201~202.301~302.401~4023保护回路01~099(J01~J099）4合闸回路03.4035合闸线圈回路07.4076跳闸回路33.4337跳闸线圈回路37.4378遥信正负电源801.8029遥信回路801~869.8011~809910断路器机构电动机回路871~87911隔离开关操作闭锁881~889或8810~889912保护、测量装置电压A601~A609.B601~B609.C601~C609YH13保护、测量装置电压A611~A619.B611~B619.C611~C6191YH14保护、测量装置电压A621~A629.B621~B629.C621~C6292YH15第一组母线电压A630、B630、C630、L630、N60016第二组母线电压A640、B640、C640、L640、N60017第三组母线电压A650、B650、C650、L650、N60018第四组母线电压A660、B660、C660、L660、N600注:变电站有几级电压的小母线时,可用以下标志区分:110kV系统为A630-Y、B630-Y、C630-Y、L630-Y、N600-Y;35kV系统为A630-U、B630-U、C630-U、L630-U、N600-U;10kV系统为A630-S、B630-S、C630-S、L630-S、N600-S。7.2.2补充标记补充标记可作为主标记的补充,用于表明每一导线的电气功能。在某些情况下,为避免混淆,可用符号(如斜杠"/")将补充标记和主标记分开。补充标记可根据需要采用下列各类标记方式:1)功能标记,可用于分别表示每一导线的功能;2）相别标记,可用于表明导线连接到交流系统的某一相;3）极性标记,可用于表明导线连接到直流电路的某一级。7.3举例同一导线两侧的回路号应完全一致,电气图中同一单元中的回路编号不能重复,当不同单元相同回路号的导线接在同一段端子排时,应加补充标记予以区别。8电缆编号8.1定义电缆编号是识别电缆的标记,要求全站编号不重复,并具有一定的含义和规律,能表达电缆的特征。8.2构成控制电缆编号由安装单位或安装设备符号及数字组成。一般格式如下:电缆编号的原则应力求模式简明统一,避免引起编号混乱和不直观的感觉。电缆编号宜采用经常用到字母的组合,不宜随意自行编辑新的字母组合,造成名目繁多。一般能采用安装单位表示的尽量采用安装单位表示(见表4-2),也可采用设备符号表示,常用安装设备符号见表8-1。表8-1:变电站常用安装设备符号序号安装设备符号备注1蓄电池电缆(第一组）1XDC2蓄电池电缆(第二组）2XDC3加热回路J4公用设备GY5网络设备WL6微机五防WF7电能表DD8故障录波GL9不停电电源UPS10功角测量PMU11时钟同步GPS12消防XF表8-2:控制电缆数字划分序号途径数字序号1二次设备室屏间联络电缆130~149.230~249.330~3492二次设备屏至配电装置电缆150~159.250~2593隔离开关、接地刀闸机构电缆190~199.290~299.390~399.490~4994断路器至端子箱电缆170~179.270~279.370~3795CT、PT至端子箱电缆180~189.280~289.380~3896主变压器处联络电缆(CT）180~1897主变压器处联络电缆(刀闸）190~1998.3举例9条文说明第4条安装单位的符号系参照《电力工程电气设计手册》(电气一次部分)第十七章附表,也是业内约定俗成的符号。同时对旁路、分段、桥路三个安装单位的符号作了统一和补充:1)旁路,手册推荐为PD,我省一直采用P,本规定统一为P;2）母分,手册推荐为F,我省有F和MF两种做法,本规定统一为MF;3)桥路,手册无规定,实际工程中随意性较大,如110kV桥间隔有YF、YL、YMF等等多种编法,本规定统一为Q。第6条项目代号是本规定引入的重要概念,DL5028-93《电力工程制图标准》对电气图的项目代号有详尽的说明,本规定只引用其中一部分,旨在用较简洁的文字阐明项目代号在电气二次图中的应用。例如:110kV扩大内桥接线的变电站,为了使110kV的CT编号不重复,以往工程多采用赋于各个间隔CT绕组不同的数字序号的做法,如:110kV线路的CT编1LH~5LH,#1内桥编11LH~15LH,#2内桥编21LH~25LH。这种做法虽然解决了在同一原理图、同一端子排上CT编号重复的问题,但是即便如此也无法保证全站的CT有一个唯一的标识,而且随意性大,不同设计单位会编不同的数字序号,同一设计单位的不同工程、不同时期编法也会不同,给施工、运行带来不便,另一方面缺乏规范性,不直观。采用项目代号最重要的一个作用就是使电气图中的每一个项目(不仅是CT,可包含站内任一设备）,都有一个唯一的标识,并且与实际设备一一对应起来。另一个作用是项目代号十分直观,不需对应具体图纸,一目了然。如:=1Y-1LH表示110kV线路一CT的第一个二次绕组；=2YQ-2LH表示110kV#2内桥CT的第二个二次绕组;=1B-21LH表示#1主变低压侧CT的第一个二次绕组;=5S-KK表示10kV馈线5的控制开关。前缀符号是项目代号的重要组成部分,应严格按表9-1执行。表9-1:前缀符号一览表高层代号段位置代号段种类代号段端子代号段==+－:如:断路器机构内的"－Y1"表示合闸线圈,"－K1:A1"表示继电器K1的A1端子。实际电气工程图中全部完整标注"项目代号"的情况并不多见,也没有必要,可以适当简化:a)高层代号或位置代号可以省略,以#1主变电流回路图(见附图1)为例,图名中有明确信息表示本图是属于#1主变这一安装单位,因而图中"=1B-21LH",可简化为21LH,不会引起混淆,而110kV线路和内桥的CT则应标明高层代码,分别表示为=1Y-3LH和1YQ=3LH。b）如不致引起混淆,前缀符号可以省略。如“-1D:34"表示1D端子排的34端子,可直接表示为1D34。第7条本条文规定了导线标记的两种方式,端子排至外部设备的一侧标明导线标记（回路标号）,另一侧标明至单元内部连线的远端标记。当不同单元相同回路标号的导线接在同一段端子排时,以往多采用加外框、加上引号等表示法,如:A431、A431、A431’,不规范。应采用加补充标记的做法,A431,A431/1Y,A431/1YQ。在大部分的标准和规定中,直流回路的标号一般没有文字符号,都是数字符号。但近年来随着自动化水平提高,二次设备的多样化,许多工程的二次直流回路,特别是遥信回路编号都加上文字符号,用以区分回路的用途和性质。举例：110kV变电站用一台公用测控装置采集110kV、10kV母线PT的遥信开入量时,回路编号可以如下分配：1)110kVⅠ母PT:Y810~Y8192)110kVⅡ母PT:Y820~Y8293)10kVⅠ母PT:S810~S8194)10kVⅡ母PT:S820~S829尽量利用现有已被大家熟悉的字母代码。不推荐随意根据设备的拼音字母自定义文字符号,因为这样不可避免会出现标记名称相同但其代表的意义却不相同,尤其给运行、检修人员带来不便。表7-2列举了直流回路标号中最常见的文字符号,推荐在工程中应用。需要强调的是回路编号中的文字符号不是必需项,能用数字标号予以区分的回路应尽量采用数字标号。表9-2中推荐一种采用数字标号分段来区分不同遥信回路的做法。表9-2:遥信回路标号表序号回路名称数字标号备注1遥信正负电源801.8022断路器位置遥信803.8043隔离开关、接地刀闸位置遥信805~8184CT气体遥信819~8205端子箱、隔离开关、接地刀闸机构箱内信号821~8296预留信号830~8397断路器机构(GIS）遥信回路8011~80308保护用信号840~869第8条《电力工程电气设计手册》(电气一次部分)对电缆编号有详尽的规定,本条文表8-1补充了网络设备、五防等安装设备的文字符号。另外表8-2中控制电缆编号的数字划分系根据我省习惯做法列出,与手册的规定有较大不同。举例:110kV线路一断路器端子箱至1G~3G机构的电缆编号如下分配:1)至1G、01G:1Y-190~199;2）至2G:1Y-290~299;3）至3G、031G、032G:1Y-390~399。各种二次回路图及其详解1.图E-103为直流母线电压监视装置电路图,请说明其作用。

答:直流母线电压监视装置主要是反映直流电源电压的高低。KV1是低电压监视继电器,正常电压KV1励磁,其常闭触点断开,当电压降低到整定值时,

KV1失磁,其常闭触点闭合,

HP1光字牌亮,发出音响信号。KV2是过电压继电器,正常电压时KV2失磁,其常开触点在断开位置,当电压过高超过整定值时KV2励磁,其常开触点闭合,

HP2光字牌亮,发出音响信号。

2.说明图E-104直流绝缘监视装置接线图各元件的作用。

答:图E-108是常用的绝缘监察装置接线图,正常时,电压表1PV开路,而使ST1的触点5-7.9-11(

ST1的1-3.2-4断开)与ST2的触点9-11接通,投入接地继电器KA。当正极或负极绝缘下降到一定值时,电桥不平衡使KA动作,经KM而发出信号(若正、负极对地的绝缘电阻相等时,不管绝缘下降多少,KA不可能动作,就不能发出信号,这是其缺点)。此时,可用2PV进行检查,确定是哪一极的绝缘下降(测"+"对地时,ST2的2-1.6-5接通;测"-"对地时,ST2的1-4.5-8接通。正常时,母线电压表转换开关ST2的2-1.5-8.9-11接通,电压表2PV可测正、负母线间电压,指示为220V。),

若正极对地绝缘下降,则投ST1

I档,其触点1-3.13-14接通,调节R3至电桥平衡电压表1PV指示为零伏;再将ST1投至II档,此时其触点2-4.14-15接通,即可从1PV上读出直流系统的对地总绝缘电阻值。若为负极对地绝缘下降,则先将ST1放在II档,调节3R至电桥平衡,再将ST1投至I档,读出直流系统的对地总绝缘电阻值。假如正极发生接地,则正极对地电压等于零。而负极对地指示为220V,反之当负极发生接地时,情况与之相反。电压表1PV用作测量直流系统的总绝缘电阻,盘面上画有电阻刻度。

由于在这种绝缘监察装置中有一个人工接地点,为防其它继电器误动,要求电流继电器KA有足够大的电阻值,一般选30kΩ,而其启动电流为1.4mA,当任一极绝缘电阻下降到20

kΩ时,即能发出信号。对地绝缘下降和发生接地是两种情况。

3.根据图E-105分别说明A点与C点;B点与C点;A点与B点或A点与D点同时发生接地时有什么危害。

答:直流系统在变电站中具有重要的位置。要保证一个变电站长期安全运行,其因素是多方面的,其中直流系统的绝缘问题是不容忽视的。变电站的直流系统比较复杂,通过电缆沟与室外配电装置的端子排、端子箱、操作机构箱等相连接,因电缆破损、绝缘老化、受潮等原因发生接地的可能性较多,发生一极接地时,由于没有短路电流,熔断器不会熔断,仍可继续运行,但也必须及时发现、及时消除。通常,要求直流系统的各种小母线、端子回路、二次电缆对地的绝缘电阻值,用500V摇表测量其值不得小于0.5MΩ。直流回路绝缘的好坏必须经常地进行监视。否则,会给运行带来许多不安全因素。

现以图E-105为例说明直流接地的危害。当图中A点与C点同时有接地出现时,等于+WC.-WC通过大地形成短路回路,可能会使熔断器FU1和FU2熔断而失去保护电源;当B点与C点同时有接地出现时,等于将跳闸线圈短路,即使保护正常动作,YT跳闸线圈短路,即使保护正常动作,YT跳闸线圈也不会起动,断路器就不会跳闸,因此在有故障的情况下就要越级跳闸;当A点与B点或A点与D点,同时接地时,就会使保护误动作而造成断路器跳闸。直流接地的危害不仅仅是以上所谈的几点,还有许多,在此不一一作介绍了。

因为发生直流接地将产生许多害处,所以对直流系统专门设计一套监视其绝缘状况的装置,让它及时地将直流系统的故障提示给值班人员,以便迅速检查处理。

4.据图E-106具有灯光监视的断路器控制回路图(电磁操动机构)说明各元件的名称,动作过程。

答:图中:+WC.-WC

—

控制母线;

FU1.FU2—熔断器,R1-10/6型,250V;

SA

—

控制开关,LW2-1a.4.6a.40.20.20/F8型;HG

—

绿色信号灯具,XD2型,附2500Ω电阻;HR

—

红色信号灯具,XD2型,附2500Ω电阻;

KL

—

中间继电器,DZB-115/220V型;KMC—接触器;

KOM

—

保护出口继电器;QF—断路器辅助开关;WCL—合闸小母线;WSA—事故跳闸小母线;

WS—信号小母线;YT—断路器跳闸线圈;YC—断路器合闸线圈,FU1.FU2—熔断器,RM10-60/25

250V;R1—附加电阻,ZG11-25型,1Ω;R2—附加电阻,ZG11-25型,1000Ω;(+)WTW—闪光小母线。

(一)"跳闸后"位置

当SA的手柄在"跳闸后"位置,断路器在跳闸位置时,其常闭触点闭合,+WC经FU1

SA11-10

HG及附加电阻

QF(常闭)

KMC线圈

FU2

-WC。此时,绿色信号灯回路接通,绿灯亮,它表示断路器正处于跳闸后位置,同时表示电源、熔断器、辅助触点及合闸回路完好,可以进行合闸操作。但KMC不会动作,因电压主要降在HG及附加电阻上。

(二)"预备合闸"位置

当SA的手柄顺时针方向旋转90o至"预备合闸"位置,SA9-10接通,绿灯HG回路由(+)WTW

SA9-10

HG

QF(常闭)

KMC

FU2

-WC导通,绿灯闪光,发出预备合闸信号,但KMC仍不会启动,因回路中串有HG和R。

(三)"合闸"位置

当SA的手柄再顺时针方向旋转45o至"合闸"位置时,SA5-8触点接通,接触器KMC回路由+WC

SA5-8

KL2(常闭)

QF(常闭)

KMC线圈

-WC导通而启动,闭合其在合闸线圈回路中的触点,使断路器合闸。断路器合闸后,QF常闭触点打开、常开触点闭合。

(四)"合闸后"位置

松手后,SA的手柄自动反时针方向转动45o,复归至垂直(即"合闸后")位置,SA16-13触点接通。此时,红灯HR回路由

FU1

SA16-13

HR

KL线圈

QF(常开)

YT线圈

FU2

-WC

导通,红灯亮,指示断路器处于合闸位置,同时表示跳闸回路完好,可以进行跳闸。

(五)"预备跳闸"位置

SA手柄在"预备跳闸"位置时,SA13-14导通,经(+)WTW

HR

KL

QF常开触点

YT

-WC回路,红灯闪光,发出预备合闸信号。

(六)"跳闸"位置

将SA手柄反时针方向转45o至"跳闸"位置,SA6-7导通,HR及R被短接,经+WC

SA6-7

KL

QF常开触点

-WC,使YT励磁,断路器跳闸。断路器跳闸后,其常开触点断开,常闭触点闭合,绿灯亮,指示断路器已跳闸完毕,放开手柄后,SA复位至"跳闸后"位置。

当断路器手动或自动重合在故障线路上时,保护装置将动作跳闸,此时如果运行人员仍将控制开关放在"合闸"位置(SA5-8触点接通),或自动装置触点KM1未复归,断路器SA5-8将再合闸。因为线路有故障,保护又动作跳闸,从而出现多次"跳—合"现象。此种现象称为"跳跃"。断路器若发生跳跃不仅会引起断路器毁坏,而且还将扩大事故,所谓"防跳"措施,就是利用操作机构本身机械上具有的"防跳"闭锁装置或控制回路中所具有的电气"防跳"接线,来防止断路器发生"防跳"的措施。

图E-106中所示控制回路采取了电气"防跳"接线。其KL为跳跃闭锁继电器,它有两个线圈,一个电流启动线圈,串于跳闸回路中;另一个电压保护线圈,经过自身常开触点KL1与合闸接触器线圈并联。此外在合闸回路中还串有常闭触点KL2,其工作原理如下:

当利用控制开关(SA)或自动装置(KM1)进行合闸时,若合在故障线上,保护将动作,KOM触点闭合,使断路器跳闸。跳闸回路接通的同时,KL电流线圈带电,KL动作,其常闭触点KL2断开合闸回路,常开触点KL1接通KL的电压自保持线圈。此时,若合闸脉冲未解除(如SA未复归或KM1卡住等),则KL电压自保持线圈通过触点SA5-8或KM1的触点实现自保持,使KL2长期打开,可靠地断开合闸回路,使断路器不能再次合闸。只有当合闸脉冲解除(即KM1断开或SA5-8切断),KL的电压自保持线圈断电后,回路才能恢复至正常状态。

图中KL3的作用是用来保护出口继电器触点KOM的,防止KOM先于QF打开而被烧坏。电阻R1的作用是保证保护出口回路中当有串接的信号继电器时,信号继电器能可靠动作。

5.据图E-107具有弹簧贮能操作机构的断路器控制、信号回路图说明各元件的名称,动作过程。

答:图E-113为SW4-110型断路器配弹簧操作机构的断路器控制、信号回路,在其合闸线圈中串有弹簧已贮能闭锁触点SQS1只有弹簧贮能后,才能合闸;当设有自动重合闸,如重合于永久性故障时,弹簧来不及贮能(需9S),故不能第二次重合。为可靠起见,仍加了"防跳"回路。

当KAC由跳闸位置继电器的KQT启动时,KQT线圈的一端应接至SQS与QF之间。如按以往接线,接于SQS之前,当KAC动作,重合于永久性故障后,此时弹簧贮能释放,SQS打开,KQT失电,断开KAC的启动回路,重合闸继电器中的电容又重新充电足够时,待弹簧重新贮能后,SQS闭合,KQT线圈带电,KAC启动,又进行一次重合闸。此种情况,如不及时断开控制开关,还会反复进行多次。

6.据图E-108具有液压操作机构的断路器控制、信号回路图说明各元件的名称,动作过程。

答:液压机构的工作压力,各厂家有一定差异,以北京开关厂出品CY3型为例,在20℃时,额定贮气筒压力为11.7±0.98MPa,额定压力17.65MPa,当温度变化1℃时,预充压力变化0.045

MPa。

图E-114中,当液压低于14.72

MPa,合闸回路中的压力触点SP4断开,不允许合闸;当液压低于13.73

MPa,跳闸回路中的压力触点SP5断开,不允许跳闸,如电网运行允许,也可用这个触点启动中间继电器后,作用于跳闸。

当压力低于15.72

MPa,3SP3触点闭合,发出油压降低信号;当液压低于16.72

MPa时,触点SP1.SP2闭合,启动油泵打压,当油压上升到18.63

MPa时,SP1.SP2均断开,油泵停止打压。当压力低于9.8MPa或高于24.5,MPa时,由压力表的触点PP1.PP2启动KM3发出压力异常信号,还可以利用KM3常闭触点闭锁油泵电动机启动接触器的启动回路(图中未示出),防止当油压降到零时,启动油泵可能造成断路器的慢分事故。

7.根据图E-109由两个中间继电器构成的闪光装置接线图,说明动作过程。

答:由两个中间继电器构成的闪光装置的原理接线见图E-109图所示。当某一断路器的位置与其控制开关不对应时,闪光母线(+)WTW经"不对应"回路,信号灯(HR或HG)及操作线圈(YT或YC)与负电源接通,KM1启动,KM1常开触点闭合,KM2相继启动,其常开触点将KM1线圈短接,并使闪光母线直接与正常电源沟通,信号灯(HR或HG)全亮;当KM1触点延时断开后,KM2失磁,其常开触点断开,常闭触点闭合,KM1再次启动,闪光母线(+)WTW经KM1线圈与正电源接通,"不对应"回路中的信号灯呈半亮,重复上述过程,便发出连续的闪光信号。KM1及KM2带延时复位,是为了使闪光变得更加明显。

图中,试验按钮SE的信号灯HW用于模拟试验。当揿下SE时,闪光母线(+)WTW经信号灯HW与负电源接通,于是闪光装置便按上述顺序动作,使试验灯HW发出闪光信号。HW经按钮的常闭触点接在正、负电源之间,因而兼作闪光装置熔断器的监视灯。

8.根据图E-110说明闪光装置接线的构成及动作过程。

答:图E-110中,由KM、R、C组成闪光继电器。按下按钮SE时,它相当于一个不对应回路,闪光母线与负电源接通,闪光继电器KTW的线圈回路接通

,电容器C经附加电阻R和"不对应"回路中的信号灯充电,于是加在KM两端的电压不断升高,当达到其动作电压时,KM动作,其常开触点KM.2闭合,闪光母线(+)WTW与正电源直接接通,信号灯全亮。同时其常闭触点KM.1断开它的线圈回路,电容C

便放电,放电后,电容C

的端电压逐渐降低,待降至KM的返回电压时,KM复归,KM.2断开,KM.1闭合,闪光母线经KM、KM.1与正电源接通,信号灯呈半亮。重复上述过程,便发出连续闪光。

9.根据图E-111说明各符号元件的名称及动作过程。

答:常用中央复归能重复动作的事故信号装置。所谓

中央复归能重复动作的事故信号,是指断路器自动跳闸后,为使值班人员不受音响信号长期干扰而影响事故处理,可以保留绿灯闪光信号而仅将音响信号立即解除。

图E-111中KSP1为ZC—23型冲击继电器,脉冲变流器T一次侧并联的二极管V和电容器C起抗干扰作用;二次侧并联的二极管V的作用是将T的一次侧电流突然减小而在二次侧感应的电流旁路,使干簧继电器KR不误动(因干簧继电器动作没有方向性)。其原理是当断路器事故分闸或按下试验按钮SE1时,脉冲变流器T一次绕组中有电流增量,二次绕组中感应电流起动KR,KR动作后起动中间继电器KM。KM有两对触点,一对触点闭合起动蜂鸣器HB,发出音响信号;另一对触点闭合起动时间继电器KT1,经一定延时后,KT1起动KM1,KM1动作后,使KM失磁返回,于是音响停止,整个事故信号回路恢复到原始状态。

准备第二台断路器跳闸时发出音响,不对应启动回路如图E-112。图E-111中常开触点KM2是由预告信号装置引来的(见图E-113),所以自动解除音响用的时间继电器KT1和中间继电器KM1为两套音响信号装置所共用。

为能试验事故音响装置的完好与否,另设有试验按钮SE1,按SE1时,即可启动KSP1,使装置发出音响并按上述程序复归至原始状态。

按下手动复归按钮也可使音响信号解除。

10.根据图E-113说明各符号元件的名称及动作过程。

答:预告信号装置是当设备发生故障或某些不正常运行情况时能自动发出音响和光字牌灯光信号的装置。它可帮助运行人员及时地发现故障及隐患,以便采取适当措施加以处理,防止事故扩大。变电所常见的预告信号有:变压器轻瓦斯动作、变压器过负荷、变压器油温过高、电压互感器二次回路断线、直流回路绝缘降低、控制回路断线、事故音响信号回路熔断器熔断、直流电压过高或过低等。

预告信号一般发自各种监测运行参数的单独继电器,例如过负荷信号由过负荷保护继电器发出。

预告信号分瞬时预告信号和延时信号两种,对某些当电力系统中发生短路故障可能伴随发出的预告信号,例如:过负荷、电压互感器二次回路断线等,都应带延时发出,其延时应大于外部短路的最大切除时限。这样,在外部短路切除后,这些由系统短路所引起的异常就会自动消失,而不让它发出警报信号,以免分散运行人员的注意力。

目前,广泛采用的中央复归带重复动作的预告信号装置,其动作原理与事故音响信号装置相同,所不同的是只是用光字牌灯泡代替了事故音响信号装置不对应启动回路中的电阻R,并用警铃代替了蜂鸣器,图E-118所示为由ZC-23型冲击继电器构成的中央复归能重复动作瞬时预告信息装置接线图,其动作原理与图E-111相似,图中KM1由图E-117引来,用以自动解除音响,WSW1和WSW2为瞬时预告小母线。

当设备发生不正常情况时,例如控制回路断线,则KBC2动作,其常开触点闭合,通过回路+WS

KBC2常开触点

HP2

WSW1和WSW2

ST13-14

ST15-16

KSP2

-WS,使KSP2动作,触点KM2闭合,使警铃HA发出音响信号,同时光字牌HP2示出"控制回路断线"信号,按下解除按钮SCL,音响即可解除(也可经一定延时,自动解除),而光字牌信号直到故障消除,KBC2触点返回才会消失。由于采用了ZC-23型继电器,因而信号是可以重复动作的。为能经常检查光字牌灯泡的完好性,设有转换开关ST。处于"合"位时,ST触点1-2.3-4.5-6.7-8.9-10.11-12全接通,分别将信号电源+WS和-WS接至小母线WSW2和WSW1,使光字牌所有的灯泡亮。发预告信号时,两只灯泡是并联的,灯泡明亮,当其中一只灯泡损坏时,仍能保证发出信号。而试验光字牌时,两只灯泡则是串联的,因而灯光较暗,此时若一只灯泡损坏则该光字牌即不亮。

预告信号装置由单独的熔断器FU3.FU4供电,若FU3或FU4熔断则不能发出预告信号,所以对熔断器电源采用了灯光监视的方法。图E-119为预告信号装置的熔断器监视灯接线图。正常运行时,熔断器监视继电器K2带电,其常开触点闭合,中央信号屏上的白色指示灯HW亮;当FU3熔断时,K2失电,其常闭触点闭合,HW被接至闪光小母线(+)WTW上发出闪光。

11.根据图E-115说明线路定时限过电流保护的构成及动作过程。

答:如图E-115,当被保护线路发生故障时,短路电流经电流互感器TA流入KA1—KA3,短路电流大于电流继电器整定值时,电流继电器启动。因三只电流继电器触点并联,所以只要一只电流继电器触点闭合,便启动时间继电器KT,按预先整定的时限,其触点闭合,并启动出口中间继电器KOM。KOM动作后,接通跳闸回路,使QF断路器跳闸,同时使信号继电器动作发出动作信号。由于保护的动作时限与短路电流的大小无关,是固定的,固称为定时限过电流。

12.根据图E-116说明线路方向过电流保护的构成及动作过程。

答:方向过流的保护原理接线如图E-116所示,电流继电器3.5是启动元件,功率方向继电器4.6是方向元件,采用90°接线(UbcIA及UabIc)。各相电流继电器的触点和对应功率方向继电器触点串联,以达到按相启动的作用。时间继电器7是使保护装置获得必要的动作时限,其触点闭合,经信号继电器8发出跳闸脉冲,使断路器QF跳闸。

方向过电流保护,由于加装了功率方向继电器,因此线路发生短路时,虽然电流继电器都可能动作,但只有流入功率方向继电器的电流与功率方向继电器规定的方向一致时(当规定指向线路时,即一次电流从母线流向线路时),功率方向继电器才动作,从而使断路器跳闸。而当流入功率方向继电器的电流与功率方向继电器规定的方向相反时(即一次电流从线路流向母线时),功率方向继电器不动作,将方向过电流保护闭锁,保证了方向过电流保护的选择性。

在正常运行时,负荷电流的方向也可能符合功率方向继电器的动作方向,其触点闭合,但此时电流继电器未动作,所以整套方向过电流保护仍被闭锁不动作。

方向过电流保护的动作时限,是将动作方向一致的保护,按逆向阶梯原则进行整定的。

13.根据图E-117说明输电线路三段式电流保护的构成及动作过程。

答:线路三段式电流保护的原理接线图及展开图如图E-117所示。其中KA1.KA2.KS1构成第Ⅰ段瞬时电流速断;KA3.KA4.KT1.KS2构成第Ⅱ段限时电流速断;KA5.KA6.KT2.KS3构成第Ⅲ段定时限过电流。三段保护均作用于一个公共的出口中间继电器KOM,任何一段保护动作均启动KOM,使断路器跳闸,同时相应段的信号继电器动作掉牌,值班人员便可从其掉牌指示判断是哪套保护动作,进而对故障的大概范围作出判断。

14.根据图E-118说明线路三段式零序电流保护的构成及动作过程。

答:三段式零序电流保护的原理接线如图E-118,在被保护线路的三相上分别装设型号和变比完全相同的电流互感器,将它们的二次绕组互相并联,然后接至电流继电器的线圈。当正常运行和发生相间故障时,电网中没有零序电流,故IR=0,继电器不动作,只有发生接地故障时,才出现零序电流,如其值超过整定值,继电器就动作。

实际工作中,由于三只电流互感器的励磁特性不一致,当发生相间故障时,会造成较大的不平衡电流。为了使保护装置在这种情况下不误动作,通常将保护的动作电流按躲过最大不平衡电流来整定。

与相间短路的电流保护相同,零序电流保护也采用阶段式保护,通常采用三段式。目前的"四统一"保护屏则采用四段式。图E-118为三段式零序电流保护的原理接线图。瞬时零序电流速断(零序Ⅰ段有,由KA1.KM和KS7构成),一般取保护线路末端接地短路时,流过保护装置3倍最大零序电流3Iom的1.3倍,保护范围不小于线路全长的15%~25%。

零序Ⅱ段(由KA3.KT4和KS8构成)的整定电流,一般取下一级线路的零序Ⅰ段整定电流的1.2倍,时限0.5s,保证在本线末端单相接地时,可靠动作。

零序Ⅲ段(由KA5.KT6和KS9构成)的整定电流可取零序Ⅱ(或Ⅲ)段整定的1.2倍,或大于三相短路的最大不平衡电流,其灵敏性要求下一级末端故障时,能可靠动作。

15.根据图E-119说明双回线的横联差动保护的构成及动作过程。

答:双回线横联差动保护装置是由电流启动元件和功率方向元件组成,图E-119(a)中,功率方向继电器KPD1和KPD2的电流线圈与电流继电器KA串联接于双回线的电流差上。功率方向继电器KPD1与KPD2加进同一电压(接母线电压互感器),但极性相反。在I1>

I2(即同一回线上发生故障)时,左边的方向继电器KPD1的转矩为正,而右边的方向继电器KPD2的转矩为负;反之,在I2>

I1

(即另一回线上发生故障)时,KPD2的转矩为正,KPD1的转矩为负。这样两回线路中任一回线路上发生故障时,电流继电器KA均启动保护装置,而两个功率方向继电器则用来判别故障线路。

正常及外部故障时,ⅰ1=ⅰ2.ⅰR

=0

、保护不动作。

在线路L-1上K点故障时,ⅰ1>ⅰ2

,所以ⅰR

=ⅰ1-ⅰ2>ⅰs,电流继电器KA1启动,功率方向继电器KPD1触点闭合,KPD2触点不闭合,保护动作跳开断路器QF1。在线路受端,流入继电器的电流ⅰR

=ⅰ1+ⅰ2

[见图E-119(b)],使电流继电器KA2.功率方向继电器KPD3动作,而KPD4不动作,从而使断路器QF3跳闸。同理在线路L-2上短路时,送端KA1.KPD2动作,受端KA2.KPD4动作,同时跳开断路器QF2.QF4。

为防止单回线运行时,横联差动保护在外部故障时误动作,保护的直流电源经双回线两个开关的常开辅助触点串联闭锁,只有当两个开关同时接入时,保护才作用。

方向横联差动保护的动作电流应大于穿越性故障时在差电流回路中引起的最大不平衡电流。

16.根据图E-120说明双回线电流平衡保护的构成及工作情况。

答:电流平衡保护是横联差动保护的另一种形式,它是按比较双回线路中电流的绝对值而工作的,如图E-120所示。电流平衡继电器KBL1.KBL2各有一个工作线圈匝Nw,一个制动线圈匝NB和一个电压线圈匝Nv。KBL1的工作线圈接于线路L-1电流互感器的二次侧,由电流I1产生动作力矩Mw1,其制动线圈接于线路L-2电流互感器的二次侧,由电流I1产生动作力矩MB1。KBL2的工作线圈接于线路L-2电流互感器的二次侧,由I2产生动作力矩Mw2,其制动线圈接于线路L-1电流互感器的二次侧,由I1产生动作力矩MB2。KBL1.KBL2的电压线圈均接于母线电压互感器的二次侧。继电器的动作条件是Mw>MB+Mv(Mv为电压线圈中产生的力矩)。

正常运行及外部短路时,由于II=I2,KBL1.KBL2由于其反作用力矩Mv和继电器内弹簧反作用力矩Ms的作用,使触点保持在断开位置,保护不会动作。

当一回线路发生故障(如线路L-1的K点),由于II>I2,并由于电压大大降低,电压线圈的反作用力矩显著减少,因此KBL1中由II产生的动作力矩Mw1大于I2产生的制动力矩MB1与电压产生的制动力矩Mv之和,所以KBL1动作,切除故障线路L-1;对于KBL2,由于流过其制动线圈的电流II大于工作线圈流过电流I2,即制动力矩大于动作力矩,所以它不会动作。

必须指出,单端电源的双回线路上,平衡保护只能装于送电侧,受电侧不能装设。因为任一回线路短路,流过受电侧两个平衡继电器的工作线圈和制动线圈的电流大小是相等的,保护将不起作用。

由于双回平行线横联差动保护及平衡保护,在靠近对侧出口短路时,本侧两条线路流过的电流,其电流的横差值,不足以启动保护,只有等待对侧的保护动作,切除故障后,本侧的非故障线电流降为零,才由故障线电流启动本侧保护,切除故障线路。这种情况被称为相继动作。线路上相继动作区域大小与保护整定值及短路电流有关。

横联差动保护,其方向继电器接有母线电压,在平行线路出口三相短路时,电压为零,如方向继电器的电压回路没有良好的记忆作用,便会误动,称为电压死区。

17、按图E-121说明变压器瓦斯保护的构成及动作过程。

答:

变压器瓦斯保护的主要元件就是瓦斯继电器,它安装在油箱与油枕之间的连接管中。当变压器发生内部故障时,因油的膨胀和所产生的瓦斯气体沿连接管经瓦斯继电器向油枕中流动。若流动的速度达到一定值时,瓦斯继电器内部的挡板被冲动,并向一方倾斜,使瓦斯继电器的触点闭合,接通跳闸回路或发出信号,如图所示

图中:瓦斯继电器KG的上触点接至信号,为轻瓦斯保护;下触点为重瓦斯保护,经信号继电器KS、连接片XE起动出口中间继电器KOM,KOM的两对触点闭合后,分别使断路器QF1.QF2、跳闸线圈励磁。跳开变压器两侧断路器,即

直流+

KG

KS

XE

KOM

直流-,

起动KOM。

直流+

KOM

QF1

YT

直流-,跳开断路器QF1。

直流+

KOM

QF2

YT

直流-,跳开断路器QF2。

再有,连接片XE也可接至电阻R,使重瓦斯保护不投跳闸而只发信号。

18、根据图E-122说明各符号元件的名称及动作过程。

答:变压器纵差保护是按循环电流原理构成的,它能正确区分变压器内、外故障,并能瞬时切除保护区内的故障。图E-122表示双绕组变压器纵差保护的单线原理图。变压器两侧分别装设电流互感器TA1和TA2,并按图中所示极性关系进行连接。

正常运行或外部(如图a中d1点)故障时,差动继电器KD中的电流等于两侧电流互感器二次电流之差,要使这种情况下流过差动继电器的电流为零,应恰当选择两侧电流互感器的变比。由于二次额定电流一般为5A,所以电流互感器的变比为:一次额定电流/二次额定电流,UN/5。忽略变压器的励磁电流,则在正常运行或外部故障时,流入差动继电器的电流为零。

当变压器内部,如图b中d2点故障时,流入差动继电器的电流为变压器两侧流向短路点的短路电流(二次值)之和。

实际上,由于变压器的励磁涌流、接线方式和电流互感器的误差等因素的影响,差动继电器中会流过不平衡电流,不平衡电流越大,继电器的动作电流越大,致使纵差保护的灵敏度降低。因此纵差保护需要解决的主要问题之一是采取各种措施避免不平衡电流的影响,在保证选择性的条件下,还要保证内部故障时有足够的灵敏性和速动性。

19、根据图E-123说明三绕组变压器差动保护的构成及工作原理。

三绕组变压器差动保护的动作原理和双绕组变压器差动保护的动作原理是一样的,也是按循环电流原理构成的。正常运行和外部短路时,三绕组变压器三侧电流向量和(折算至同一电压等级)为零。它可能是一侧流入另两侧流出,也可能由两侧流入,而从第三侧流出。所以,若将任何两侧电流相加再去和第三侧电流相比较,就构成三绕组变压器的差动保护。其原理接线如图E123所示。

当正常运行和外部短路时,若不平衡电流忽略不计,则流入继电器的电流为零。

即ⅰR=ⅰI2+ⅰⅡ2+ⅰⅢ2=0

当内部短路时,流入继电器的电流则为

ⅰR=ⅰI2+ⅰⅡ2+ⅰⅢ2=ΣⅰK/na

即等于各侧短路电流(二次值)的总和。

可见在正常及区外短路时,保护不会动作,而发生内部故障时,保护将灵敏动作。

为保证三绕组变压器差动保护的可靠性和灵敏性,应注意以下几点:(1)各侧电流互感器的变比应统一按变压器最大额定容量来选择。

(2)外部短路时的三绕组变压器比双绕组变压器的不平衡电流大,宜采用带制动特性的BCH-1型差动继电器,若BCH-1型仍不满足灵敏度要求,可采用二次谐波制动的差动保护,

(3)为解决实际变比与计算变比不一致而引起的不平衡电流,以保证每两侧线圈之间的平衡,对BCH-1型差动保护,应将两组平衡线圈分别接在二次电流较小的两侧。

20、根据图E-124说明变压器复合电压启动的过电流保护的构成及动作过程。

答:图E-124中,当保护区内发生不对称故障,系统出现负序电压,负序过滤器13有电压输出使继电器7常闭触点打开,欠压继电器8失压,常闭触点闭合,接通中间继电器9,若电流继电器4、5、6任何一个动作,则启动时间继电器10,经过整定时限后,跳开两侧断路器。在对称短路情况下,电压继电器7不启动,但欠压继电器8因电压降低,常闭触点接通,保护启动。

负序电压整定值,可取额定电压的6%;电流整定值,可取大于变压器额定电流,但不必大于最大电流（例如并联运行的变压器断开一台时）。

21、根据图E-125说明单电源三绕组变压器过电流保护的构成及工作原理。

答:三绕组变压器外部故障时,其过电流保护应有选择性地断开故障侧断路器。而使其余两侧继续正常运行,为此,应按如下原则来实现过流保护。

（1）对单侧电源三绕组变压器（如图E-111所示）,应装设两套过电流保护。一套装于负荷侧,如绕组ⅠⅡⅢ,其动作时限tⅢ最小,保护动作仅跳开QF3。另一套装在电源侧,如绕组Ⅰ,它设两级时限tⅠ和tⅡ,tⅡ=

tⅢ+Δt,用以切除QF2;而tⅠ=

tⅡ+Δt,用以切除高、中、低三侧断路器。

（2）对两端或三端电源的变压器,三侧均应设过电流保护,并根据计算值在动作时限小的电源侧加装方向元件,以保证动作的选择性。

22、根据图E-126说明变压器过零序电流保护的构成及工作原理。

答:对大电流接地系统中的变压器装设的接地零序电流保护,作为变压器主保护的后备保护及相邻元件接地短路的后备保护。如图所示

正常情况下,3Io

=

0,TA中没有电流通过,零序电流保护不动作发生接地短路时出现零序电流,当它大于保护的动作电流时,电流继电器KA动作,经KT延时后,跳开变压器两侧断路器。零序电流保护的动作电流,应大于该侧出线零序电流保护后备段的动作电流。保护的动作时限也要比后者大一个Δt。

23、根据图E-127说明变压器中性点直接接地零序电流保护和中性点间隙接地保护的构成及工作原理。

答:目前大电流接地系统普遍采用分级绝缘的变压器,当变电站有两台及以上的分级绝缘的变压器并列运行时,通常只考虑一部分变压器中性点接地,而另一部分变压器的中性点则经间隙接地运行,以防止故障过程中所产生的过电压破坏变压器的绝缘。为保证接地点数目的稳定,当接地变压器退出运行时,应将经间隙接地的变压器转为接地运行。由此可见并列运行的分级绝缘的变压器同时存在接地和经间隙接地两种运行方式。为此应配置中性点直接接地零序电流保护和中性点间隙接地保护。这两种保护的原理接线如图E-127所示

中性点直接接地零序电流保护:中性点直接接地零序电流保护一般分为两段,第一段由电流继电器1、时间继电器2、信号继电器3及压板4组成,其定值与出线的接地保护第一段相配合,0.5s切母联断路器。第二段由电流继电器5、时间继电器6、信号继电器7和8压板9和10等元件组成,。定值与出线接地保护的最后一段相配合,以短延时切除母联断路器及主变压器高压侧断路器,长延时切除主变压器三侧断路器。

中性点间隙接地保护:当变电站的母线或线路发生接地短路,若故障元件的保护拒动,则中性点接地变压器的零序电流保护动作将母联断路器断开,如故障点在中性点经间隙接地的变压器所在的系统中,此局部系统变成中性点不接地系统,此时中性点的电位将升至相电压,分级绝缘变压器的绝缘会遭到破坏,中性点间隙接地保护的任务就是在中性点电压升高至危及中性点绝缘之前,可靠地将变压器切除,以保证变压器的绝缘不受破坏。间隙接地保护包括零序电流保护和零序过电压保护,两种保护互为备用。

零序电流保护由电流继电器12、时间继电器13、信号继电器14和压板15组成。一次启动电流通常取100A左右,时间取0.5s。110kV变压器中性点放电间隙长度根据其绝缘可取115~158mm,击穿电压可取63kV（有效值）。当中性点电压超过击穿电压（还没有达到危及变压器中性点绝缘的电压）时,间隙击穿,中性点有零序电流通过,保护启动后,经0.5s延时切变压器三侧断路器。

零序电压保护由过电压继电器16、时间继电器17、信号继电器18及压板19组成,电压定植按躲过接地故障母线上出现的最高零序电压整定,110kV系统一般取150V;当接地点的选择有困难、接地故障母线3Uo电压较高时,也可整定为180V,动作时间取0.5s。

24、根据图E-128说明各符号元件的名称及动作过程。

答:架空线路的短路故障多为瞬时性的,当保护跳闸切除故障后,短路点的绝缘经常可恢复,便可利用自动重合闸继电器KAC,使断路器自动再合闸,即可恢复再送电,这种重合的成功率,多不低于70%。110kV线路,一般均应装设三相一次重合闸装置,三相一次重合闸装置的展开图如图E128所示。

（1）线路正常运行,开关处于合闸状态,QF3常闭触点断开,控制开关SA在合闸后位置,其触点21、23接通,信号灯HL亮,电容C经充电电阻R4充电,经15~25s时间,充电至额定的直流电压,这时KAC处于准备动作状态。

（2）线路发生瞬间故障,保护动作使开关跳闸,其辅助常闭触点QF3闭合,由于SA还处于“合闸"位置,其触点21、23仍导通,所以重合闸由开关的辅助触点与SA触点不对应启动,时间继电器KT经本身的瞬时常闭触点KT2瞬时断开,使限流电阻R5串入KT线圈电路中,这时KT继续保持动作状态,经整定的延时,以保证线路故障点的绝缘恢复和开关准备再次合闸,当KT的常开触点KT1接通,构成了电容C对中间继电器KM电压线圈的放电回路。KM动作,其常开触点闭合,使操作电源经KM2、KM1触点、KM电流自保持线圈、信号继电器KS和压板XE1向合闸接触器KMC发出合闸脉冲,断路器合闸。同时由KS给出重合闸动作信号。断路器合上后,若是瞬时性故障,重合成功。辅助触点QF2、QF3断开,继电器KS、KT相继返回,其触点打开。电容C重新充电,经15~25s时间充好电,准备下一次动作。这说明装置是能够自动复归的。

（3）断路器重合于永久性故障时,保护再次动作,使断路器跳闸,KAC重新启动,KT触点闭合,旁路了电容充电,中间继电器KM不会起动,保证了只重合一次。

（4）手动跳闸时,控制开关SA处于“跳闸"后位置,此时SA触点21-23断开,KAC不启动;同时,2、4触点闭合,使电容C对R6放电,KM不能动作。因此,手动跳闸不重合。

（5）手动合闸于线路故障,保护动作于跳闸,电容C来不及充电到KM动作所需要的电压,不会起动重合闸。

（6）为防止KAC出口中间继电器KM触点KM2与KM1被卡住,而出现断路器多次重合于故障线路上（即“跳跃"）,可采用“防跳"措施。

1)采用两对常开触点KM1和KM2串联,若其中一对触点卡住,另一

对能正常断开,不至发生断路器“跳跃"现象。

2）在断路器跳闸线圈YT回路中,又串接了防跳继电器KL的电流线

圈,当断路器事故跳闸时,KL动作。当KM两个串联的常开触点被粘住时,KL的电压线圈经自身的常开触点KL1而带电自保持,从而使其常闭触点KL2、KL3也保持断开,使合闸接触器KMC不会接通,达到了“防跳"的目的。

当线路低频减载及母线差动等保护装置动作后不需重合闸时,设重合闸闭锁回路。

双侧电源重合闸装置,还应防止两侧电源的非同期合闸。对于单回联络线,可在重合闸的“不对应"启动回路中,串入同期或无压检定继电器的触点,只有当线路跳闸后线路无压,或对侧与本侧在同期情况下,才能启动重合闸装置;若是双回平行联络线,可以用上述同期或无压检定,也可用平行另一回线有电流才允许启动重合闸的电流检定方式。

图E129为重合闸后加速原理接线图,当重合在永久性故障时,加速继电器KACC旁路了KT的触点,可以使重合于故障后,瞬时跳闸。

25、根据图E-130说明自动按频率减负荷装置（LALF）的构成及动作过程。

答:为了提高供电质量,保证系统自身的安全,在系统出现功率缺额而引起频率下降时,根据频率下降的程度,自动切除一部分次要用户,制止频率下降,并使其逐步恢复正常,这种根据频率下降程度自动切除部分用户的装置。称为自动按频率减负荷装置（LALF）,简称低频减负荷装置。其原理接线如图E-123所示,LALF装置由反应频率降低的低频继电器动作后,时间继电器和中间继电器启动动作跳闸切除负荷,并闭锁重合闸装置,一般,LALF按频率降低的程度,分轮次切除负荷,先切除次要负荷。

数字式低频继电器较先进、精度高,频率的级差整定,可由原来感应型的0.5Hz降到0.2Hz;有较完善的防误动措施（如低压闭锁、电流闭锁和转差闭锁等）,因此,得到广泛应用。

26、按图E-131说明储能电容器组进行定期检查的工作原理。

答:不在检查位置时,ZK触点1-2、5-6、9-10接通,其他触点断开。此时1C和2C的正极分别接至+WC1和+WC2,各自作本回路跳闸电源。

旋ZK到检查I组电容器位置时,触点1-4、5-8、9-12接通,其他触点断开。

此时2C正极同时接至+WC1和+WC2,作两回路的跳闸电源。

1C正极接至KT线圈右端,使KT线圈加上1C动作,经一定时间接通KV,若1C的电压足够,则KV启动,信号灯亮,证明电容器组满足要求。反之,责说明电容量降低或有断路存在,应逐一检查更换。

旋ZK到检查II组电容器位置时,触点3-2、7-6、10-11接通,其他触点断开。

此时1C作两回路的跳闸电源,2