继电保护工作手册模板

资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。继电保护工作基本知识电流互感器电流互感器(CT)是电力系统中很重要的电力元件,作用是将一次高压侧的大电流经过交变磁通转变为二次电流供给保护、测量、录波、计度等使用,本局所用电流互感器二次额定电流均为5A,也就是铭牌上标注为100/5,200/5等,表示一次侧如果有100A或者200A电流,转换到二次侧电流就是5A。电流互感器在二次侧必须有一点接地,目的是防止两侧绕组的绝缘击穿后一次高电压引入二次回路造成设备与人身伤害。同时,电流互感器也只能有一点接地,如果有两点接地,电网之间可能存在的潜电流会引起保护等设备的不正确动作。如图1.1,由于潜电流IX的存在,因此流入保护装置的电流IY≠I,当取消多点接地后IX＝0,则IY＝I。IYIYIIX保护装置CT绕组在一般的电流回路中都是选择在该电流回路所在的端子箱接地。可是,如果差动回路的各个比较电流都在各自的端子箱接地,有可能由于地网的分流从而影响保护的工作。因此对于差动保护,规定所有电流回路都在差动保护屏一点接地。IIX保护装置CT绕组图1.1图1.1电流互感器实验1、极性实验功率方向保护及距离保护,高频方向保护等装置对电流方向有严格要求,因此CT必须做极性试验,以保证二次回路能以CT的减极性方式接线,从而一次电流与二次电流的方向能够一致,规定电流的方向以母线流向线路为正方向,在CT本体上标注有L1、L2,接线盒桩头标注有K1、K2,试验时经过重复开断的直流电流从L1到L2,用直流毫安表检查二次电流是否从K1流向K2。线路CT本体的L1端一般安装在母线侧,母联(线?)和分段间隔的CT本体的L1端一般都安装在I母或者分段的I段侧。接线时要检查L1安装的方向,如果不是按照上面一般情况下安装,二次回路就要按交换头尾的方式接线。2、变比实验CT需要将一次侧电流按线性比例转变到二次侧,因此必须做变比试验,试验时的标准CT是一穿心CT,其变比为(600/N)/5,N为升流器穿心次数,如果穿一次,为600/5。对于二次是多绕组的CT,有时测得的二次电流误差较大,是因为其它二次回路开路,是CT磁通饱和,大部分一次电流转化为励磁涌流,此时应当把其它未测的二次绕组短接即可。同理在安装时候,未使用的绕组也应该全部短接,可是要注意,有些绕组属于同一绕组上有几个变比不同的抽头,只要使用了一个抽头,其它抽头就不应该短接,如果该绕组未使用,只短接最大线圈抽头就能够。变比试验测试点为标准CT二次电流分别为0.5A,1A,3A,5A,10A,15A时CT的二次电流。3、绕组的伏安特性试验理想状态下的CT就是内阻无穷大的电流源,不因为外界负荷大小改变电流大小,实际中的CT只能在一定的负载范围内保持固定的电流值,伏安特性就是测量CT在不同的电流值时允许承受的最大负载,即10%误差曲线的绘制。伏安特性试验时特别注意电压应由零逐渐上升,不可中途降低电压再升高,以免因磁滞回线关系使伏安特性曲线不平滑,对于二次侧是多绕组的CT,在做伏安特性试验时也应将其它二次绕组短接。ZfhI1e ERxZfhI1e ERxm0I1标为CT一次电流对其额定一次电流的倍数。图1.2根据所测得U,I2值得到RX1,Rx1＝U/I2,找出与二次回路负载Rx最接近的值,在图上找到该负荷对应的m0,该条线路有可能承受的最大负载的标准倍数m,比较m和m0的大小,如果m＞m0,则该CT不满足回路需求,如果m≤m0,该CT能够使用。伏安特性测试点为I2在0.5A,1A,3A,5A,10A,15A时的二次绕组电压值。图1.2电压互感器电压互感器(PT)的作用是将高电压成比例的变换为较低(一般为57V或者100V)的低电压,母线PT的电压采用星形接法,一般采用57V绕组,母线PT零序电压一般采用100V绕组三相串接成开口三角形。线路PT一般装设在线路A相(用于检同期和检无压,所有保护的电压均取自母线PT),采用100V绕组。若有些线路PT只有57V绕组也能够,只是需要在DISA系统中将手动同期合闸参数中的100V改为57V。PT变比测试由高压专业试验。PT的一、二次也必须有一个接地点,以保护二次回路不受高电压的侵害,二次接地点选在主控室母线电压电缆引入点,由YMN小母线专门引一条半径至少2.5mm永久接地线至接地铜排。PT二次只能有这一个接地点(严禁在PT端子箱接地),如果有多个接地点,由于地网中电压压差的存在将使PT二次电压发生变化,这在《电力系统继电保护实用技术问答》(以下简称《技术问答》)上有详细分析。电流互感器二次绕组不允许开路。电压互感器二次绕组不允许短路。CT与PT工作时产生的磁通机理是不同的。CT磁通是由与之串联的高压回路电流经过其一次绕组产生的。此时二次回路开路时,其一次电流均成为励磁电流,使铁芯的磁通密度急剧上升,从尔在二次绕组感应出高达数千伏的感应电势。PT磁通是由与PT并联的交流电压产生的电流建立的,PT二次回路开路,只有一次电压极小的电流产生的磁通产生的二次电压,若PT二次回路短路则相当于一次电压全部转化为极大的电流而产生极大磁通,PT二次回路会因电流极大而烧毁。瓦斯继电器瓦斯继电器是变压器重要的主保护,安装在变压器油枕下的油管中。轻瓦斯主要反映在运行或者轻微故障时由油分解的气体上升入瓦斯继电器,气压使油面下降,继电器的开口杯随油面落下,轻瓦斯干簧触点接通发出信号,当轻瓦斯内气体过多时,能够由瓦斯继电器的气嘴将气体放出。重瓦斯主要反映在变压器严重内部故障(特别是匝间短路等其它变压器保护不能快速动作的故障)产生的强烈气体推动油流冲击挡板,挡板上的磁铁吸引重瓦斯干簧触点,使触点接通而跳闸。我局用瓦斯继电器分有载瓦斯继电器,油管半径一般为50mm或者80mm,本体瓦斯继电器,油管半径一般80mm。瓦斯试验轻瓦斯试验33将瓦斯继电器放在实验台上固定,(继电器上标注箭头指向油枕),打开实验台上部阀门,从实验台下面气孔打气至继电器内部完全充满油后关闭阀门,放平实验台,打开阀门,观察油面降低到何处刻度线时轻瓦斯触点导通,我局轻瓦斯定值一般为250mm—350mm,若轻瓦斯不满足要求,能够调节开口杯背后的重锤改变开口杯的平衡来满足需求。33重瓦斯试验(流速实验)从实验台气孔打入气体至继电器内部完全充满油后关上阀门,放平实验台,打开实验台表计电源,选择表计上的瓦斯孔径档位,测量方式选在”流速”,再继续打入气体,观察表计显示的流速值为整定值止,快速打开阀门,此时油流应能推动档板将重瓦斯触点导通。重瓦斯定值一般为1.0—1.2m/s,若重瓦斯不满足要求,能够经过调节指针弹簧改变档板的强度来满足需求。密闭试验同上面的方法将起内部充满油后关上阀门,放平实验台,将表计测量方式选在”压力”,打入气体,观察表计显示的压力值数值为0.25MPa,保持该压力40分钟,检查继电器表面的桩头跟部是否有油渗漏。二次回路的标号为了便于二次回路的施工与日常维护,根据”四统一”的原则,必须对电缆和电缆所用芯进行编号,编号应该做到使用者能根据编号了解回路用途,能正确接线。二次编号应根据等电位的原则进行,就是电气回路中遇于一点的导线都用同一个数码表示,当回路经过接点或者开关等隔离后,因为隔离点两端已不是等电位,因此应给予不同的编号,下面将具体的解释些常见编号电缆的编号本间隔电缆的编号本间隔电缆的编号该电缆所在一次间隔的种类该电缆所在一次间隔的种类该电缆所在一次间隔的调度编号尾数该电缆所在一次间隔的调度编号尾数本间隔电缆的编号:一般从101开始编号,以先间隔各个电气设备至端子箱电缆,再端子箱至主控室电缆,先电流回路,后控制回路,再信号回路,最后其它回路(如电气联锁回路,电源回路)的顺序,逐条编号,同一间隔电缆编号不允许重复。该电缆所在一次间隔的种类:采用英文大写字母表示,220KV出线间隔E,母联EM,旁路EP,110KV出线间隔Y,母联YM,旁路YP,分段YF,35KV出线间隔U,分段UF,10KV出线间隔S,分段SF,电容器C,主变及主变各侧开关B,220KVPT:EYH,110KVPT:YYH,35KVPT:UYH,10KVPT:SYH。该电缆所在一次间隔的调度编号尾数:如白沙变电站的豆沙线调度编号261,这里就编1,1#主变编1,1母PT编1,依此类推,如果该变电站只有一路旁路,或者一个母联或者分段开关,不需要编号。各个安控装置如备自投,故障解列,低周减载等的电缆不单独编号,统一将电缆归于装置所控制的间隔依照上面的原则编号。电源电缆编号电源种类电源种类电缆号数电缆号数:电源电缆联系全站同一一次电压等级的所有间隔,因此应该单独统一编号,一般从01开始依顺序编号电源种类:交流电源编JL,直流电源编ZL。由上面可知,所有相同间隔的相同功能电缆除了首位数有区别,其它数字应该是一样的。号头的编号电流回路编号编号电流流入装置的顺序相别电流流入装置的顺序:流入第一个装置为1,流出后进入下一个装置为2,依次类推。编号:一般的CT有四组绕组,保护用的编号41,遥测、录波用42,计度用44,留一组备用。相别:A、B、C、N,N为接地端。比较特殊的电流回路:220KV母差:A320、B320、C320、N320;110KV母差:A310、B310、C310、N310;主变中性点零序电流:L401,N401;主变中性点间歇零序电流:L402,N402。PT所在位置电压等级PT所在位置电压等级相别电压等级:本变电站一次电压等级,由罗马数值表示,高压侧Ⅰ,中压侧Ⅱ,低压侧Ⅲ,零序电压不标。PT所在位置:PT在I母或者母线I段上,保护遥测等标630,计度用标630’,PT在II母或者母线II段上,则分别标640与640相别:A、B、C为三相电压,L为零序电压。线路电压编号A609。电压回路接地端都统一编号N600,可是开口三角形接地端编N600’或者N600△以示区别。传统的同期回路需要引入母线开口三角形电压回路的100V抽头用来与线路电压做同期比较,该抽头编号Sa630或者a630。控制回路普通开关主变高压侧开关主变中压侧开关主变低压侧开关控制正电源1101201301控制负电源2102202302合闸3或7103或107203或207303或307跳闸33或37133或137233或237333或337对于分相操作的220KV线路开关,在上面的编号前还要加A、B、C相名加以区分。R3333白沙等非综合自动化站手动跳闸:或者R3333综合自动化手动遥控正电源L1,合闸L3,跳闸L33。母差跳闸R33。对于双跳圈的220KV以上开关,母差跳闸编R033与R133,跳闸回路编37与37’以示区别,这些方法也同样适用与其它双跳圈回路。主变非电量保护:正电源01,本体重瓦斯03,有载重瓦斯05,压力释放07等(轻瓦斯属于信号回路)。信号回路:701—999范围的奇数编号,一般信号正电源701,信号负电源702,801—899之间为遥测信号,901—999之间为光字牌信号(现在很少用)。但在本局综合自动化站也有用801表示正电源,803—899为遥测信号的。电压切换回路:731、733、735、737,白沙站也有用61、63代替731和733。电压并列回路:890、892、894、896。母差刀闸信号:01、71、73。电源回路:直流储能电源+HM,－HM,交流电源~A,~B、~C、~N。以上编号是工作中常见的编号,在下一章介绍二次回路时会做进一步的标注。基本二次回路电流与电压回路一电流回路1A21A1A21A11B11C11B21C2第一个装置A411B411C411N411第二个装置A412B412C412N412图2.1端子箱端子排以一组保护用电流回路(图2.1)为例,结合上一章的编号,A相第一个绕组头端与尾端编号1A1,1A2,如果是第二个绕组则用2A1,2A2,其它同理。二、电压回路母线电压回路的星形接线采用单相二次额定电压57V的绕组,星形接线也叫做中性点接地电压接线。以变变电站高压侧母线电压接线为例,如图2.2YHaYHaYHbYHc1JBA601B601C601N6001ZK2ZK3ZKGA602B602C602A630IB630IC630I1YMa1YMb1YMcYMNJDC图2.2(1)为了保证PT二次回路在莫端发生短路时也能迅速将故障切除,采用了快速动作自动开关ZK替代保险。(2)采用了PT刀闸辅助接点G来切换电压。当PT停用时G打开,自动断开电压回路,防止PT停用时由二次侧向一次侧反馈电压造成人身和设备事故,N600不经过ZK和G切换,是为了N600有永久接地点,防止PT运行时因为ZK或者G接触不良,PT二次侧失去接地点。(3)1JB是击穿保险,击穿保险实际上是一个放电间隙,正常时不放电,当加在其上的电压超过一定数值后,放电间隙被击穿而接地,起到保护接地的作用,这样万一中性点接地不良,高电压侵入二次回路也有保护接地点。(4)传统回路中,为了防止在三相断线时断线闭锁装置因为无电源拒绝动作,必须在其中一相上并联一个电容器C,在三相断线时候电容器放电,供给断线装置一个不对称的电源。(5)因母线PT是接在同一母线上所有元件公用的,为了减少电缆联系,设计了电压小母线1YMa,1YMb,1YMc,YMN(前面数值”1”代表I母PT。)PT的中性点接地JD选在主控制室小母线引入处。(6)在220KV变电站,PT二次电压回路并不是直接由刀闸辅助接点G来切换,而是由G去启动一个中间继电器,经过这个中间继电器的常开接点来同时切换三相电压,该中间继电器起重动作用,装设在主控制室的辅助继电器屏上。对于双57V绕组的PT,另一组用于表计计度,接线方式与上面完全一致,公用一个击穿保险1JB,只是编号略有不同,能够参见上一章的讲解。母线零序电压按照开口三角形方式接线,采用单相额定二次电压100V绕组。如图2.3。YHaYHaYHbYHcSa601L602L601N600△G4ZK2JBSa602L630ISa630IYMn1SaYm Aa1YML图2.3图2.3(1)开口三角形是按照绕组相反的极性端由C相到A相依次头尾相连。(2)零序电压L630不经过快速动作开关ZK,因为正常运行时U0无电压,此时若ZK断开不能及时发觉,一旦电网发生事故时保护就无法正确动作。(3)零序电压尾端N600△按照《反措》要求应与星形的N600分开,各自引入主控制室的同一小母线YMn,同样,放电间隙也应该分开,用2JB。(4)同期抽头Sa630的电压为－Ua,即－100V,经过ZK和G切换后引入小母线SaYm。补充知识:开口三角形为什么要接成相反的极性?在图2.4中,电网D点发生不对称故障,故障点D出现零序电动势E0,零序电流I0从线路流向母线,母线零序电压U0却是规定由母线指向系统,因此必须将零序电压按照相反方向接线才能使零序功率方向是由母线指向系统。这是传统接线方式,在保护实现微机化后,零序电压由保护计算三相电压矢量和来自产,不再采用母线零序绕组,这样接线是为了备用。图2.4图2.4MJI0U0E0D线路电压的接法线路PT一般安装在线路的A相,采用100V绕组。A601N600A609ZKYHx(1)线路电压的ZK装在各自的端子箱。A601N600A609ZKYHx图2.5保护装置(2)线路电压采用反极性接法,U

x=－100V,与零序电压的抽头Usa比较进行同期合闸。图2.5保护装置(3)线路电压的尾端N600在保护屏的端子上经过短接线与小母线的下引线YMn端子相连。电压操作系统辅助继电器屏前面介绍了在220KV变电站中,母线电压引入时,并不是直接由PT刀闸辅助接点来切换,而是经过辅助接点启动辅助继电器屏上的中间继电器,用中间继电器的常开接点进行切换,该回路如图2.61GWJ1GWJ2GWJ3GWJ4GWJ1QJ2QJ13BK890892894896105103102101+KM－KM1RD2RD5ZK5ZK1151171QJ2GWJ4GWJIGIIGI母PT端子箱ZKII母PT端子箱ZKI母PT刀闸辅助接点II母PT刀闸辅助接点母联或分段的刀闸与开关辅助接点串联图2.61GQM2GQM731733MDL2G1GMDL2G1GA609A609A609A609(1)PT刀闸辅助接点IG和IIG去启动中间继电器1GWJ,2GWJ,3GWJ,4GWJ,利用1GWJ与3GWJ的常开接点去代替图2.2与图2.3的G,为了防止辅助接点接触不良,需要两对接点并接。(2)1GQM和2GQM是电压切换小母线,电压切换用于双母线接线方式,1GQM和2GQM分别是间隔运行于I母和II母的切换电源,由图2.6可知,在该母线PT运行时(IG或IIG合上),电压切换小母线才能带电(2GWJ与4GWJ合上),要么是在电压并列时,1QJ合上勾通1GQM和2GQM。5ZK开关在端子箱,能够根据需要人工切断该小母线电源。(3)BK是电压并列把手开关,电压并列是指双母线其中一条母线的PT退出运行,可是该母线依然在运行中,将另外一条母线上的PT二次电压自动切换到停运PT的电压小母线上。二次电压要并列,必须要求两条母线的一次电压是同期电压,因此引入母联的刀闸和开关的辅助接点。同时,即便两条母线同期但分列运行,如果II母采用了I母的电压,当连接在II母上的线路有故障时,I母电压却无变化,这样II母线路的保护就可能拒动。因此只有母联开关在运行时候才允许二次电压并列。电压并列回路由图2.7表示。图中只画出A相电压的并列,需要并列的有YMa,YMb,YMc,YML,SaYM。单母线分段接线的电压并列同理。2QJ2QJ1YMa2YMa图2.7(4)信号2GWJ2GWJ4GWJIGIIG1QJ701901903切换电源消失电压并列动作图2.8图2.8随着继电保护技术的发展,现在有些220KV间隔回路没有采用1GQM和2GQM小母线的731和733电源,而是直接采用该间隔保护的第三组操作电源(下一节将讲述)来当该间隔的731和733。白沙变电站290开关既是。因此在白沙站工作要注意这两种不同的方式。计度表屏二、电压切换回路(以CZX-12型为代表)计度表屏1021ZZJ2ZZJ7317331021ZZJ2ZZJ7317331G1G4G4G2G2G7357377317331YQJ2YQJ4D1694D1704D1714D171CZX-12CZX-12旁路保护装置计度表屏计度表屏图2.9图2.9(1)图2.9是线路或主变间隔的切换图,旁路开关间隔没有4G回路(结合一次系统图2.11)。线路运行在某一母线,该母线刀闸合上,导通电源,4D169或4D170和1ZZJ或2ZZJ动作。1ZZJ与2ZZJ是普通电磁型继电器,装设在计度屏上,一般用型号DZY-207,用于计度电压的切换(图2.13),计度只切换A、B、C三相电压,图中只画出A相。(2)当旁路带路时,本线的4G合上,而旁路开关同样要选择是运行在I母还是II母,旁路的1YQJ1与2YQJ1同样需要动作,因此,本线的1ZZJ和2ZZJ也能够动作,该线路表计仍能够继续计度。III(3)图2.10是CZX-12型操作箱内部回路,1YQJ1与2YQJ1是自保持型继电器,是动作线圈,是返回线圈,运行于I母时,1YQJ1动作,2YQJ1返回,运行于II母时,2YQJ1动作,1YQJ1返回,这样母线电压如图2.12就切换进保护装置。自保持继电器动作后必须要返回线圈通电才能返回,能够防止运行中刀闸辅助接点断开导致电压消失,保护误动。1YQJ2与2YQJ2是普通继电器用于信号回路,如图2.14。III4D1694D1704D1694D1704D171IIIIII2YQJ12YQJ11YQJ11YQJ12YQJ21YQJ2图2.10保护装置保护装置1YQJ12YQJ1A630IA640IA720I图2.12I母I母II母1G2GDL3G4G旁母1G2GDL3G线路或主变间隔旁路间隔图2.11保护装置保护装置1ZZJ2ZZJA630I’A720I’图2.13A640I’7017011YQJ21YQJ22YQJ22YQJ2DL901903切换继电器同时动作信号交流失压信号(母线PT失压)本间隔开关辅助接点图2.14这里要注意,交流失压不但用了1YQJ2和2YQJ2的闭接点,还串联了开关的常开接点,也就是说只有开关在运行时候才有必要发交流失压信号。(4)图2.12只画出A相电压的切换,现在保护一般需要A、B、C三相与Sa电压的切换。切记注意N600不经过该切换,是因为万一该切换接点接触不良,将使保护内部电压回路失去接地点,而保护内部相电压也会不正确。同时,所有PT的N600是同一母线YMn,也不需要切换。可是图2.12也有缺陷,例如该装置原运行在I母后转为检修状态,因其II母刀闸此时未合上,1YQJ1不能返回,保护内仍有I母电压,因此该保护不能算是彻底转为检修状态。因此,现在的操作箱又做出了一点改动,示意图2.15(未画出旁路4G回路)。102731102731735’1G7351G7357357372G7372G737737733733图2.151YQJ1II1YQJ1I1YQJ22YQJ12YQJ2I2YQJ1II图2.151YQJ1II1YQJ1I1YQJ22YQJ12YQJ2I2YQJ1II该回路不再由另一把母线刀闸动作来返回本母线刀闸动作的继电器,而是选用本刀闸的辅助常闭接点来返回继电器,这样就能解决上面的缺陷。在上了母差保护之后,图2.9的电缆设计同样遇到缺陷,比如在旁路带路时候,旁路运行在I母,那么4G,1YQJ接通操作箱,本线的1YQJ1动作,那么在旁路倒母线刀闸时候,旁路两把刀闸都合上,即4G,1YQJ,2YQJ都接通,这样本线的1YQJ1,2YQJ1全部动作,这与本线实际情况不一致,母差保护报警”刀闸异常”。因此在龙头1#主变已经取消了旁路刀闸和4G回路,在旁路带路时候改由把手开关直接选择那段母线电压直接引进保护。(母差刀闸位置接线参见图2.21)保护操作回路继电保护操作回路是二次回路的基本回路,110KV操作回路构成该回路的基本结构,220KV操作回路也是在该回路上发展而来,同时保护的微机化也是将传统保护的电气量、开关量进行逻辑计算后交由操作回路,因此微机保护仅仅是将传统的操作回路小型化,板块化。下面就讲解110KV的操作回路。图2.16。LD绿灯,表示分闸状态HD红灯,表示合闸状态TWJ跳闸位置继电器HWJ合闸位置继电器HBJI合闸保持继电器,电流线圈启动TBJI跳闸保持继电器,电流线圈启动TBJV跳闸保持继电器,电压线圈保持KK手动跳合闸把手开关DL1断路器辅助常开接点DL2断路器辅助常闭接点－KM+KM－KM+KM2RD1RD2RD1RDD3812LDD3812LDD31D53TWJD31D53TWJ开关机构合圈开关机构合圈7DL1TBJVHBJI7DL1TBJVHBJIHQHBJIHQHBJID41保护重合闸出口TBJVLP2HJD41保护重合闸出口TBJVLP2HJTBJITBJVTBJITBJVD74HYJKKTBJVD74HYJKKTBJVKK21KK21KKD44L356KKD44L356D1远方遥控跳合闸L1D1远方遥控跳合闸L1KKJKKJKKD42L3378KKD42L3378D212D212KKKKTYJTYJD71D71D46D46机构气压接点机构气压接点D47D4711D40DL2LP1TJ37TQTBJI保护跳闸出口开关机构跳圈TBJIHDHWJ251J1HYJ253TYJJ211D40DL2LP1TJ37TQTBJI保护跳闸出口开关机构跳圈TBJIHDHWJ251J1HYJ253TYJJ2图2.16图2.16(1)当开关运行时,DL1断开,DL2闭合。HD,HWJ,TBJI线圈,TQ构成回路,HD亮,HWJ动作,可是由于各个线圈有较大阻值,使得TQ上分的电压不至于让其动作,保护调闸出口时,TJ,TYJ,TBJI线圈,TQ直接勾通,TQ上分到较大电压而动作,同时TBJI接点动作自保持TBJI线圈一直将断路器断开才返回(即DL2断开)。(2)合闸回路原理与跳闸回路回路相同。(3)在合闸线圈上并联了TBJV线圈回路,这个回路是为了防止在跳闸过程中又有合闸命令而损坏机构。例如合闸后合闸接点HJ或者KK的5,8粘连,开关在跳闸过程中TBJI闭合,HJ,TBJV线圈,TBJI勾通,TBJV动作时TBJV线圈自保持,相当于将合圈短接了(同时TBJV闭接点断开,合闸线圈被隔离)。这个回路叫防跃回路,防止开关跳跃的意思,简称防跃。(4)KKJ是合后继电器,经过D1、D2两个二极管的单相导通性能来保证只有手动合闸才能让其动作,手动跳闸才能让其复归,KKJ是磁保持继电器,动作后不自动返回,KKJ又称手合继电器,其接点能够用于”备自投”、”重合闸”,”不对应”等。(5)HYJ与TYJ是合闸和跳闸压力继电器,接入断路器机构的气压接点,在以SF6为灭弧绝缘介质的开关中,如果SF6气体有泄露,则当气体压力降至危及灭弧时该接点J1和J2导通,将操作回路断开,禁止操作。这里应该注意是当气压低闭锁电气操作时候,不应该在现场用机械方式打跳开关,气压低闭锁是因为气压已不能灭弧,此时任何将开关断开的方法性质是一样的,容易让灭弧室炸裂,正确的方法是先把该断路器的负荷去掉之后,再手动打跳开关。(6)位置继电器HWJ,TWJ的作用有两个,一是显示当前开关位置,二是监视跳、合线圈,例如,在运行时,只有TQ完好,TWJ才动作。前面讲了,在开关运行时,TQ上有分压,在开关断开时,HQ上有电压。若跳、合圈的动作电压低于所分到的电压开关会误动。根据规定,线圈电压应为直流全电压的35%—70%,即77V—154V。这就是跳、合闸实验。注意做实验时候应该读取线圈动作时候的负载电压。随着断路器技术水平的发展,机构内部的二次回路已发生极大的变化,不再是单一断路器的辅助接点DL,加入了弹簧储能接点,气压接点等(当然,它们的逻辑图依然能够简化成图2.16所示)。有时该二次回路与操作回路有不兼容的情况,以西安高压开关厂的LW25-126型号开关为例,这个合闸回路能够由图2.17简单表示。CN合闸弹簧储能接点,储能完毕后接点闭合QY开关内部气压常开接点,充气完毕后接点闭合－KM+KM－KM+KMD381LDD381LD2TWJ2TWJQYCN52YKKQYCN52YKKHQDL1785HQDL1785D41DL2D41DL2RTQRTQ52Y52Y52Y52Y图2.17图2.17当手动合闸时KK动作,合闸过程中DL1断开,DL2闭合,整个回路由KK、DL2、R、52Y线圈勾通,52Y线圈动作,52Y开接点闭合,合闸后回路LD、TWJ、52Y开接点、并联的R和52Y时间接点、52Y线圈勾通(虽然52Y时间接点延时断开,但不影响回路逻辑)。尽管这个回路阻值较大,不能让LD亮,不能让TWJ动作,可是足以让52Y线圈一直保持动作状态,所有52Y闭接点一直断开,HQ被隔离。即使是断路器跳开,52Y闭接点也不会返回,影响了下一次合闸,此时就必须将操作电源断开一下让52Y复归。该52Y回路设计是断路器厂家机构内部的防跃功能,可是由于52Y与保护元件TWJ等的电气参数不匹配,52Y线圈动作电压过小所致。为此,采用以下办法解决此弊端:断开D11和D12的短接线,D11直接接在断路器辅助闭接点上,回路命名7’,如图2.18简示。这种接线的缺点是TWJ和LD不再监视合圈HQ是否完好。－KM+KM－KM+KMD387’DL121LDD387DL121LDTWJTWJDL17KKDL17KKHQ85HQ85D41D41图2.18图2.18操作回路最重要的也是最常见的故障信号是”控制回路断线”,控制回路断线原理如图2.19控制回路断线控制回路断线TWJHWJ901701图2.19当HWJ与TWJ都不动作时发”控制回路断线”,现象是开关位置信号消失,位置指示灯熄灭,光字牌或者后台机发信号,保护报”THWJ”信号等。控制回路断线故障原因一般有:(1)控制保险损坏;(2)开关断开状态下未储能(需一定的蓄能时间);(3)气压低机构内部气压接点断开操作回路;(4)跳、合线圈有烧坏;(5)断路器辅助接点接触不良;(6)电缆芯37或7(7’)接线不稳固;(7)TWJ或HWJ线圈被烧坏等。在用M调试台做重合闸实验需要取外部接点信号,一般取开关的合位接点信号。结合图2.17,如果取跳位,在开关合闸之后,弹簧需要一段时间重新储能,也就是说跳位信号不能及时动作(此时保护应短时发”控制回路断线”信号,这是正常的),调试台也就不能准确模拟实际故障情况。这里简单介绍一下220KV线路等保护操作回路的问题。220KV等级保护属于双操作电源配置,在第二章第二节切换电源中讲到了第三组电源,其实第三组电源不是独立的电源,如图2.20所示,第三组电源在第一组电源有电时自动切换至第一组电源,当第一组电源消失时自动切换到第二组电源。第三组电源主要用于压力监视回路,中间备用继电器,主变风机控制回路等。11JJ11JJ11JJ11JJ11JJ11JJ+KM1+KM2+KM3－KM3－KM2－KM11RD3RD4RD2RD图2.20所有保护及安控装置作用于该断路器的出口接点都必须经过该断路器的操作系统,不允许出口接点直接接入断路器。其它回路1母差保护上线路刀闸位置信号回路母差保护需要判断该间隔运行在哪段母线上,一般采用该间隔的刀闸位置继电器,结合图2.9有图2.21。图2.21图2.21母差保护信号公共端I母刀闸位置II母刀闸位置0171731YQJ12YQJ1图2.10的刀闸辅助接点2失灵启动母差回路在220KV线路等保护中,还专门装设有失灵保护,失灵保护最核心的功能是提供一组过流动作接点。在间隔发生故障时候本保护跳闸出口接点TJ2动作,故障电流同时使失灵保护的LJ也动作,这样失灵启动母差。若本保护在母差动作之前把故障切除,则TJ、LJ都返回,母差复归,否则,母差保护将延时出口对应该间隔的母差跳闸接点对其跟跳。若跟跳后该故障还存在,则母差上所有间隔的出口接点全部动作(有些母差保护没有跟跳功能)。在220KV系统中,由于是分相操作,分别提供三相接点,使用时应将三相接点并联,如图2.2301母差保护信号公共端01母差保护信号公共端TJ2失灵启动母差TJ2失灵启动母差03LJ03LJ本间隔保护跳闸出口接点本间隔失灵保护过流接点本间隔保护跳闸出口接点本间隔失灵保护过流接点图2.22图2.22LJaTJaLJaTJa0301LJbTJb0301LJbTJbTJcTJcLJcLJc图2.23图2.233不一致保护在有些失灵保护中还提供了不一致保护功能,不一致又叫非全相,反应在断路器处于单相或两相运行的情况下是否要把运行相跳开。如图2.24只要断路器三相不全在跳闸位置或者合闸位置,非全相保护都要启动,经定值整定是否跳闸。图2.24图2.24TwJaTwJbTwJcHwJa失灵保护信号公共端失灵保护开关位置HwJbHwJc结合图2.16,本间隔保护的开关位置信号4综合重合闸回路220KV断路器属于分相操作机构,因此重合闸就分停用、单相重合闸,三相重合闸和综合重合闸四种方式,由装设在保护屏的重合闸把手开关人工切换。这四种方式的动作特征如下:单重:单相故障单跳单重,多相故障三跳不重。三重:任何故障都三跳三重。综重:单相故障单跳单重,多相故障三跳三重。停用:单相故障单跳不重,多相故障三跳不重。注意,选择停用方式时,仅仅是将该保护的重合闸功能闭锁,而不是三跳,这是因为220KV线路是双保护配置,一套重合闸停用,另一套重合闸可能是在单重方式下运行,因此本保护不能够三跳。如果重合闸全部停用,为了保证在任何故障情况下都三跳,必须把”勾通三跳压板”投上(对于220KV旁路开关只有一套保护,因此要停用重合闸就必须先将”勾三压板”投入)。整个回路如图2.25本保护信号输入公共端本保护信号输入公共端勾通三跳压板勾通三跳压板勾通三跳GST1QK勾通三跳GST1QKTwJcTwJbTwJaTwJcTwJbTwJa单重方式65单重方式65图2.16中的跳位综重方式图2.16中的跳位综重方式4343三重方式21图2.25三重方式21图2.25勾通三跳信号闭锁了重合闸,相当与把重合闸放电,切换在单重方式时引入断路器跳位接点是为了当断路器三跳时也能闭锁重合。在220KV断路器的操作回路中,还设有跳闸R端子和跳闸Q端子。它们是为外部其它保护对本断路器跳闸出口接点而设计。跳闸后要启动重合闸的其它保护出口接点接Q端子,跳闸后将重合闸闭锁的接R端子(如母差跳闸)。在110KV断路器操作回路中与其对应的是保护跳闸和手动跳闸端子。5断路器位置信号分相操作机构断路器必须三相都合上才能算是处于合闸位置,只要有一相断路器跳开就属于分闸状态,因此HWJ是串联,TWJ是并联方式来发信号。TwJbTwJbTwJcHwJaHwJbHwJcTwJa701901903断路器合闸位置断路器分闸位置图2.266复合电压并联启动复合电压是指不对称故障时的负序电压和三相故障时的低电压。在运行中,若负序电压大于整定值或低电压低于整定值,复压元件UB启动。复合电压主要用于主变的后备保护。复压并联启动是指人工投入压板或由主变其它侧的复压元件来满足本侧的复压条件,如图2.27,以主变高压侧后备保护为例。中压侧复压元件中压侧复压元件保护信号公共端31LP14本侧复压并联启动中压侧复压并联启动高压侧UB32LP9UB低压侧复压并联启动高压侧33LP7保护信号公共端31LP14本侧复压并联启动中压侧复压并联启动高压侧UB32LP9UB低压侧复压并联启动高压侧33LP7图2.27低压侧复压元件图2.27低压侧复压元件复压并联主要是考虑到在容量比较大的变压器一侧发生故障,其它侧的电压变化不大,此时其它侧后备保护可能因为复压条件不满足而复合电压过流元件不能动作。7主变风机回路图2.28所示了主变风机控制的一般回路。ZK是选择”自动”/”手动”把手开关,C是交流接触器,BK是单组风机的电源开关,RT是风机的热耦,WJ是主变温度计,一般设计为两个值45℃和55℃,55℃时风机启动,45℃时风机返回。GFL是主变后备保护提供的过负荷接点,作过负荷启动风机用(能够将三侧后备保护的GFL接点并联使用)。因此风机启动方式有三种:(1)手动启动方式ZK的2、4直接启动ZJ,ZJ启动C(2)温度启动方式ZK的1、3接通,温度超过45℃时1ZJ动作,超过55℃时ZJ动作,1ZJ与ZJ的接点对ZJ线圈自保持,一直需要温度下降到(3)过负荷启动方式主变过负荷时,启动时间继电器1SJ,延时启动ZJ。2SJ作用是延时报风机故障信号。如图2.29补充:220KV主变风机启动方式与110KV主变原理完全一致。主要区别有两点(1)220KV主变温度计提供两组温度启动接点,各个风机能够根据事先把手开关设定的”温度I”或”温度II”在不同的温度逐一投入。(2)把手开关还设有”辅助”档,当运行的风机因故停止工作时,把手开关在辅助挡风机将自动投入运行。因为220KV主变风机控制二次回路比较复杂,这里就不再画出,需要时能够参考厂家提供图纸。图2.28图2.28FCC1SJRTZJGFHWJ55°1SJ2SJWJ45°1ZJZJZJ1ZJ其它风机ZK2413BKZJ~A~B~C~NA12A13A14N12N14CRD图2.29图2.292SJ701C901通风故障8主变测温回路主变测温常见的是Pt100电阻,测温原理如图2.30这种方式测温对Pt100电阻的精确度要求较高,就是导线上的电阻r影响也必须考虑,因此设计了T05+的补偿回路,根据补偿,就能够获得Pt上的压降,再计算出Pt的电阻,最后对照Pt100的温度和电阻的特性就能够得到主变的温度。测温装置rT05rT05+测温装置rT05rT05+rPtT05－rPtT05－温度计内部温度计内部图2.30图2.309有载调压机构S6”1—N”升压极限位置开关,在最高档断开;S7”N—1”图2.31是有载调压机构的示意简图。升压时按钮S1动作,K1闭合,电机M正相序转动,调压机构升档,降压时S2动作,K2闭合,电机M反相序转动,调压机构降档。紧急停止时S3闭合,Q1动作断开操作回路。主变后备保护保护在过流时候,BTYJ动作,闭锁调压。图2.31图2.31L1L2L3~A~B~C~NRDK1K2MBTYJLPQ1S1S2S3K2K1S6S7K1K2Q1L81L31L41L91021023过负荷闭锁有栽调压有载机构的档位显示一般有三种,一种是一一对应方式,如图2.32,当前在哪个档位就哪个档位带电,另一种是BCD码方式,按照8421记数方法,如图2.33,在1档时M1通,在2档时M2通,在3档时M1和M2都导通,在4档时M3导通等等,还有一种是位数方法,如图2.34,M11表示十位数,带电表示1,不带电表示0,后面的M1—M10表示个位的0—10数字。M2M2M802M802801M1M801M2M3M803M811M11801M1M801M2M3M803M811M11801M801M1M802M3M803M80n801M801M1M2M802M3M4M803M804801M801M1M802M3M803M80n801M801M1M2M802M3M4M803M804图2.32图2.33图2.34图2.32图2.33图2.3410交直流电源回路断路器需要交流电源柜内照明,加热,需要直流电源电机储能(220V)或者作合闸电源(240V)。电源回路比较简单,这里只简单介绍一下。2#直流屏1#直流屏2#直流屏1#直流屏2RD1RD2RD1RD5432154321图2.35至机构5至机构1至机构4至机构3至机构2图2.35至机构5至机构1至机构4至机构3至机构2每个一次电源等级相同的间隔用一条主线路,主线路把所有该等级间隔的端子箱串联起来,图2.34表示出了直流回路是一个手拉手的合环回路,每个端子箱都有一个开环的刀闸,这样某个机构要停止供电时只需要断开它自己和旁边某一侧端子箱的刀闸即可,而不影响其它机构的正常供电,在主线路上已经有直流屏的出线保险(1RD、2RD)因此只能是安装刀闸不能是可熔保险或者空气开关。可是在到机构箱去的分支线路中还必须有可熔保险或者空气开关。这里要说明一下合闸电源和储能电源的不同点,在以往的开关中,多是由操作电源动作接触器,接触器的大容量接点接通合闸电源,开关的合闸线圈瞬间经过冲击大电流产生巨大磁场,线圈中的铁芯动作带动开关动触头连杆,把开关合上,因此合闸电缆都比较粗,用2×30以上的铝芯电缆,在合闸瞬间直流屏受到的冲击影响也比较大。现在的弹簧操作机构开关,都是事先由储能电源将合闸弹簧储能,合闸时操作电源经过合圈,合圈中的铁芯顶开固定弹簧的棘爪,弹簧瞬间释放能量,由这个弹簧的弹性势能能去推动连杆将动触头合上。经过比较合闸电源和储能电源的不同,因工作需要断开运行开关的合闸电源必须经过调度部门的同意,因为合闸电源一旦断开,开关重合闸就不起作用了。储能电源不存在这个缺陷。交流回路与直流回路的结构完全一致。变电站的音响信号回路自从变电站实现综合自动化后,已彻底取消了原有的中央信号和音响系统。可是在宜宾局白沙和龙头变电站等非综合自动化站仍在运行,因其设计巧妙,物美价廉在许多用户站中也得到了大量使用。同时该回路是一个比较完善的系统图,因此需要对其有比较清楚的认识。一闪光系统闪光回路的继电器1ZJ、2ZJ都是直流屏本身自带继电器,闪光小母线(+)SM编号100装设在直流屏和控制屏,再用电缆连接两块屏的小母线(在直流屏上均能看见以三个端子为一组的端子排,分别为+KM,—KM和SM)。其与操作回路图构成的闪光回路可用图2.36表示。－KM－KM+KM(+)SM2RD2ZJ2ZJ2ZJ1ZJ1ZJ1TA1BDKK9101415LDHDDL1DL2TQHQ图2.36－KM’100结合本书最后的附图《非综合自动化的控制回路》分析,KK开关的9、10是合后状态,14、15是分后状态。当KK在合后状态,断路器在分闸时,负电源经过不对应回路与(+)SM接通,由于1ZJ线圈电阻存在,LD发出暗光,同时1ZJ时间接点延时动作2ZJ,2ZJ常开接点延时闭合,1ZJ线圈被短路,LD发出明光,同时2ZJ常闭接点延时打开,1ZJ返回,2ZJ也返回,LD又发出暗光,一直延续下去。断路器在合闸时的不对应状态同理。1TA是实验按钮,白灯1BD能起到监视电源的作用,1TA和1BD装设在中央信号控制屏。这里的+KM、—KM和(+)SM母线是直流屏上的母排,我们接出控制电源后到每块保护屏的小母线上(这里只画出了保护屏的—KM’小母线),然后每个保护有专用的控制保险(这里只画出2RD),每一路保护的不对应回路都并联接在—KM’和(+)SM之间。不对应信号的复归,只需要将把手KK开关打在短路器相应位置即可。二事故音响系统中央信号系统由事故信号与预告信号两部分组成,事故信号除了上面的灯光信号外,还必须要有音响信号,事故信号用电笛,预告信号分瞬时预告信号和延时预告信号,预告信号用电铃,音响信号需要有自动复归重复动作的功能。KK开关的1、3和19、17是合后状态;冲击继电器1XMJ在线圈ZC突然经过电流,或者电流突然变化时,ZC动作,当电流稳定时,ZC返回。图2.37图2.37XPM2SYMII2SYMI727I727II1SXJ2SXJ1JJ1ZJ1SJ2ZJZJ1SJDDZJZJZCZJ1ZJYJAZC1RD2RD－XM+XMSYM2TA1SXJ2SXJ311917TWJ7017087029294KKKK冲击继电器1XMJ图2.16中跳位。在不对应瞬间ZC线圈经过突变电流,ZC启动ZJ线圈,ZJ的一个接点自保持ZJ线圈(因为ZC马上就会返回,以备下一次启动),一个接点去启动电笛DD,还有一个接点去启动时间继电器1SJ,1SJ开接点延时启动1ZJ线圈,1ZJ闭接点断开让ZJ返回,停止电笛。这个回路主要考虑到两点:1、启动回路ZC与音响回路ZJ装置分开,以保证音响装置一经启动即与原来不对应回路无关,ZC马上返回达到重复动作的目的。2、时间继电器1SJ很快能将音响信号解除(同时灯光信号保留),以免干扰处理事故。所有断路器的不对应回路都能够接在SYM和－XM之间。由于220KV变电站10KV出线都是属于开关间就地保护,为了简化接线,按各母线段装设单独的事故信号小母线2SYMI和2SYMII。将10KV各个断路器不对应都接在XPM和2SYMI或2SYMII之间。该三根小母线装设在10KV开关柜内。当10KV开关事故跳闸时首先启动事故信号继电器2SXJI或2SYMII,该两个继电器各自一个接点去启动冲击继电器,一个接点去接通分段光字牌报警。2TA是手动实验按钮,能够每天检查音响回路。YJA是手动解除音响按钮。2TA、YJA装设在中央信号控制屏上。1JJ能够监视XM电压。三预告信号图2.38图2.382XJJ1JJPM1YBM2YBMKDM2XJJ2JJ2ZJ2ZJZJZJZCZJZC2TAYJA1ZJ9019033RD4RD7047032YBM1YBM709710+XM－XM冲击继电器2XMJ78101291115161314564312事故信号保险熔断控制回路断线1ZKDL2SJGPGP预告信号装置是当设备故障或某些不正常运行情况下能自动发出音响和灯光信号的装置。对某些瞬时异常信号能很快恢复正常,不必马上发出告警,因此加延时,成为延时预告信号。音响小母线1YBM、2YBM用与瞬时预告信号,3YBM、4YBM用于延时预告信号。结合图2.37与图2.38会发现音响回路为了简化接线是作为整体来设计,相互之间有联系,所有元件统一编号。1RD、2RD是事故信号保险,3RD、4RD是预告信号保险。1YBM1YBM2YBM15161314+XM－XM1ZKZC3RD4RD703901GP709710704外部接点图2.39结合图2.38与图2.39来分析预告信号的动作情况当图2.39外部信号接点动作时,图中已标出电流流动方向,相应的光字牌点亮,1ZK打在运行位置,15与16,13与14接通冲击继电器的ZC动作。与事故音响分析同理,电铃DL发出预告信号,同时2ZJ的另一个接点去启动图2.37的1SJ,1SJ常开接点延时启动1ZJ,1ZJ的接点断开图2.38中的ZJ,中止预告信号。KDM是控制回路断线小母线,由10KV系统公用,将10KV断路器的控制回路断线(图2.19)接在PM与KDM上。同样,PM和KDM装在10KV开关柜内。6654321GPGP789101112+KM1YBM2YBM－KM3RD4RD7047031ZK1ZK1ZK1ZK1ZK1ZK图2.40在日常试验检查光字牌的灯泡是否完好,能够利用转换开关1ZK打在试验位置,此时1ZK的接点导通如图2.40,图中已经标出电流的流动方向。试验的时候,灯泡是串联的,只要有一个灯泡损坏,该光字牌就不会亮。而1ZK在运行时灯泡是并联的,其中一个灯泡损坏不影响另一个灯泡工作。之因此实验时候用6对1ZK的接点串联,是为了1ZK在切换时候能更好的断弧,因为一个变电站光字牌比较多,也就是说图2.40中的负载比较大,对断弧的要求也就较高。以上图2.38至图2.40是瞬时预告信号。其实延时预告信号与瞬时预告信号原理完全一样。主要区别有三点:1、增加一个冲击继电器3XMJ与时间继电器2SJ,该3XMJ继电器的ZJ启动后不直接启动2ZJ,而是去启动2SJ,由2SJ延时启动图2.38的2ZJ。2、图2.38的1ZJ接点不但能断开2XMJ的ZJ,也要连接在3XMJ的ZJ上,能自动断开3XMJ的ZJ。3、增加一个与图2.38接线方式完全一样的延时信号把手2ZK和两条延时音响小母线3YBM和4YBM。延时信号电源也是采用703和704。过负荷信号属于延时信号,可是却接在瞬时信号上,这是因为保护内部已经对过负荷接点延时动作了,不需要再在音响系统中延时。四其它中央信号分析图2.36,1JJ监视了事故信号保险,可是监视自身的2JJ却无法发出信号,因此还要另设一个回路来监视3RD和4RD的运行情况,如图2.41,采用控制小母线KM和5RD,6RD来完成。－KM+KM(+)SM－KM+KM(+)SM1005RD6RD5RD1005RD6RD5RD1061052JJ1061052JJ2BD2BD2JJ2JJ图2.41图2.41正常运行时,2JJ开接点闭合,白灯2BD发出平光,同时也监视了5RD与6RD的运行情况,当3RD、4RD断开时,2JJ闭接点闭合,BD接在闪光小母线(+)SM上发出闪光。保护装置动作后,还同时伴随着机械掉牌,以便分析故障类型和保护动作情况,因此还设有”掉牌未复归”光字牌。图2.42预告信号回路预告信号回路图2.423RD4RD+XM－XMFMPM7161XJ2XJ掉牌未复归信号7043RD4RD+XM－XM703重合闸动作信号704保护重合闸接点703图2.43专门设计了”掉牌”小母线FM和PM,电源与预告信号公用3RD、4RD,小母线一般设置在保护屏的顶端,简化了二次接线。只要全站有一个信号继电器XJ未复归,”掉牌”光字牌都会亮,提醒工作人员手动复归。我局在保护实现微机化后就取消了FM和PM,但很多用户站还在使用。特别的,在图2.42可知,”掉牌”信号不需要发音响信号,因为之前的保护动作已经发出相应的音响。同理,重合闸光字牌也不需要发音响信号,因为之前的开关动作已经发出事故音响信号。重合闸光字牌接线如图2.43所示。同期装置在白沙和龙头变电站,还有同期控制系统。要合上一个断路器,必须要用同期开关TK把待并两侧电压送入同期比较装置,将同期继电器TJJ投入工作,插入防误锁,才能经过KK开关合上断路器。这种同期系统二次回路如图2.42图2.42图2.42137591115135820818813815811895713312468A611A612N6011STK7252STK722TJJTJJTJJTHASSTQMaTQMa’YMn3THM2THM1THMA610A620N600723722721TKKK控制正电源至操作回路防误锁Sa630Sa640A734A609电压切换图中的同期继电器TJJ有两个线圈,若比较的电压不同期,TJJ动作,常闭接点打开。S是测量两个电压的电压表。TQMa和TQMa’是同期电压小母线,由同期开关TK与1#手同期开关1STK把比较电压送入TJJ。1THM、2THM和3THM是同期合闸小母线,操作回路正电源由TK送至1THM,再经过1STK进入同期回路,如果是用同期继电器,正电源经过同期接点进入2THM;如果是手同期操作,则合上2#手同期开关2STK而且合上同期按钮THA,正电源进入3THM,然后插入防误锁,就能够操作控制开关KK分合断路器(结合附图《非综合自动化的控制回路》)。母联开关的同期回路与线路同期回路基本一致,只不过母联的同期TK上的9和15分别引入的是Sa630和Sa640。注意,这里的同期合闸与保护的同期重合闸是不相同的,前者受人为控制,本质上是手动合闸,后者是保护的自动重合闸。一般的同期需要满足三个条件:1、电压相等;2、频率相等;3、相角相同即同步。可是在微机保护的同期重合闸中,使用了很巧妙的办法:只记忆跳闸前线路电压A609和母线电压A630的相角差,再与重合闸时两电压的相角差做比较,误差在20°内就认为是同期的。这是因为电网的电压等级是一定的,待并两侧电网的频率是由各自的发电机调节,只要两边电网的相角差一致就认为两侧并未失步,能够同期。这和发电机并网是不同的。新型微机保护的工作原理本局的保护已经基本实现微机化,微机保护比起电磁型保护来讲,能够对电气量进行很复杂的计算,形成新的保护原理,从而开发出新种类的继电器。这对调试保护提出了新的要求,因此必须熟悉这些原理,才能保证微机保护安装调试的质量。鉴于各保护都有专用的技术说明书,这里只对书中部分难点作出详细的分析。工频变化量距离继电器距离继电器的工作方式是比较测量阻抗ZJ与整定值Zzd的大小.可是保护装置是无法直接得到ZJ,需要对所测电压和电流进行计算,也就是说,能够把比较阻抗的方程转化为比较故障时候的极化电压Up和工作电压Uop的方法。极化电压:故障点在故障前的电压,是保护的记忆量;工作电压:工作电压的公司是保护选取采用的公式,该公式能在保护计算中能很好的区分出区内故障和区外故障。工作电压的公式:Uop=U－Zzd*I下面分析工频变化量距离继电器的工作原理正常运行时,输电线路忽略线路阻抗的情况下线路电压Uz处处相等。如图3.1NMK~EN=EEM=EK~~EN=EEM=ENMK~EN=EEM=EK~~EN=EEM=EMN~MN~UzUzUzUzUzUzUzUzUzUzUzUzUzUz图3.1图3.1图3.2图3.2在线路K点发生金属性接地短路,故障点电压为零,相当于在图3.1的K点增加了一个反方向的电压Uz。如图3.2根据电路的叠加原理,就能够将图3.2分解为正常运行的网络(图3.1)与故障分量网络(图3.3)。故障分量网络就是工频变化量分析的对象。图3.3图3.3MN~~KUzEN=0EM=0图3.3只有一个附加电势Uz,它的值就是故障前的母线电压,这里选作极化量。一、作出区内故障阻抗图。图3.4图3.4图3.4UzKZkZMFZZdUopMN△IZM:M侧系统阻抗;ZK线路M侧母线至K点阻抗;Zzd:保护整定值;工作电压Uop:保护范围末端F点的电压;△I:电流故障分量。线路M侧的保护动作情况,Uz=(ZM+ZK)*△IUop=(ZM+Zzd)*△I作出函数U=△I*X的坐标图,图3.5,当X=(ZM+ZK)时,U=Uz,当X=(ZM+Zzd)时,U=UopUUUopUopUMUzUMUzXZMXZMZZdZKZZdZK图3.5图3.5这里的Uop的电压是实际是不存在的,只不是是保护计算出的一个比较电气量,△UM=ZM*△I,是故障后母线电压的电气量。因此Uop=△UM+Zzd*△I。公式右边所有的电气量是能够测到的,因此能够计算出Uop的值。由图3.5明显能够得到在区内故障时候︱Uz︱<︱Uop︱(式3.1)同理能够分析出正方向区外故障︱Uz︱>︱Uop︱(式3.2)二、反方向故障的阻抗图如图3.6△△IMMKKZZdZSUopNFZkUzZZdZSUopNFZkUz图3.6图3.6在M侧反方向K点故障时,Uop=Zs*△I,Uz=(ZZd+ZK+Zs)*△I。同样作出函数U=△I*X的坐标图(图3.7),当X=Zs,U=Uop;当X=(ZZd+ZK+Zs),U=Uz。Zs虽然无法实际测到,但︱Uz︱—︱Uop︱=︱(ZZd+ZK)*△I︱=︱ZZd*△I︱+△UM,公式右边的数值也是能够测得的,︱Uz︱—︱Uop︱>0。UUUzUopUMUzUopUMXZKZZdZSXZKZZdZS图3.7图3.7可知,在反方向故障时︱Uz︱>︱Uop︱(式3.3)归纳式3.1、式3.2和式3.3,就得到工频变化量距离继电器动作方程︱Uz︱<︱Uop︱,同时也证明Uop作为工作电压选择的正确性。以上是以M侧继电器为分析对象,同理也能够分析出N侧继电器动作方程。三、工频变化量距离继电器的动作特征正方向区内故障,得到公式︱Uz︱<︱Uop︱,即︱ZM+ZK︱<︱ZM+Zzd︱,也就是︱ZK－(－ZM)︱<︱Zzd－(－ZM)︱动作区间是圆点在－ZM,半径为︱ZM+Zzd︱的圆内。图3.8该动作区间包含了坐标原点,因此能很好的切除出口短路故障。用电气变化量作为分析对象比普通阻抗继电器更加灵敏,有关工频变化量构成的保护能够阅读本章第四节《复合距离继电器》。ZS’ZZdZS’ZZdZZd图3.9ZZd图3.9ZSZSZkZk图3.8图3.8正方向区外或者反方向故障时,令ZZd+Zs=Zs’,注意到ZK是M侧的反方向,有︱ZS’－Zzd︱<︱ZS’－Zk︱,动作区间是以Zs’为圆心,︱ZS’－Zzd︱为半径的上抛圆,这个圆在整定值Zzd之外,因此不会误动做。图3.9普通距离继电器在南瑞系列保护中,作为后备保护的普通距离继电器一般也是比较工作电压与极化电压来判定保护是否应该动作。极化量Up一般选择用故障时候的正序电压U1,因为在比相式继电器中,极化量是作为基准量与Uop比相,一般要求Up能保持故障前电压的相位不变,幅值不能太小,比较容易取得的电气量。正序电压U1能够很好的满足要求。以A相故障分析23⑴23U1a=Ua12⑵12U1a=Ua13⑶13U1a=Ua⑷三相对称故障U1a≈0(注:以上公式推导过程可参阅《技术问答》第2版第23页)UopUpUopUp继电器的比相方程－90°＜arg＜90°(式3.5)工作电压:Uop=U－I*Zzd极化电压:Up=－U1mUp=－(ZK+Zs)*I*ejδ在图3.10中,线路K点发生故障时,U1m=Em*eUp=－(ZK+Zs)*I*ejδjjδMNKEN=EEM=E~~UsUkMNKEN=EEM=E~~UsUk图3.10图3.10δENEMNM图3.11这里需要解释δ角的存在,如果考虑正常运行情况下负荷的潮流情况,上面分析的是电流从M侧流向N侧,必须要有电势角(也就是两边要有电位差)。如图3.11,系统电势EM超前M点电压δ角,即公式中的δ＜0。如果电流是从EN流向EM,则EM落后M点电压δ角,即公式中的＞0。δENEMNM图3.11把以上的公式带入式3.5,最后得到jδ－90°＜arg〔(Zk－Zzd)/(Zs+Zk)*e〕＜90jδ作出上式的动作特征区间,有图3.12。δ=0δδ=0δ=30°－ZsZzd③③00②－Zs’－Zs②－Zs’－Zsδ=－30°①①图3.12图3.12图3.12给出了在δ=0、δ=－30°和δ=30°的三种动作区间,结合上面的公式分析,在送电侧δ＜0,动作区间偏向第一象限,克服过渡电阻的能力强,在受电侧,动作区间偏向第二象限,能较好的躲避负荷阻抗。这里要注意两点:1、记忆回路提供的极化量并不是一直不变的,它只在故障瞬间保持故障前的状态,只有它幅值逐渐衰减,但在衰减的过程中保持相位不变。用图3.13能够表示出该动作区间的变化过程,①是故障瞬间的暂态圆,②是故障过程中极化量衰减时的过渡圆,③是最终的稳态圆。2、取用极化量是－U1m,而不是U1m,如果采用U1m,就得不到该动作区间。以上主要解释了在三相短路时候的动作方程及特征区间,反应接地故障的接地距离继电器和反应相间故障的相间距离继电器与其原理基本一致,不同的地方有两点:1、极化量的选取,三相故障时选用记忆量,其它距离继电器选用故障的正序分量,前面已经很详细的说明了。2、接地距离继电器由于零序电流的存在引入了零序补偿系数K,因此它的工作为Uop=U－(I+3K*I0)Zzd,下面以A相故障为例,推导零序补偿系数K的公式。UA=U1+U2+U0=Z1*I1+Z2*I2+Z0*I0=Z1*I1+Z1*I2+Z1*I0+Z0*I0－Z1*I0(一般的Z1=Z2)Z0－Z13Z1Z0－Z13Z1Z0－Z13Z1=Z1*IA+3Z1*()*I0Z0－Z13Z1=Z1*IA+3K*I0Z1(令K=)=(IA+3K*I0)*Z1UφIUφIφ+3K*I0UAIA+3K*I0同时,变换公式得到Z1=,得到单相继电器的接线方式为。南瑞系列保护接地距离I、II段还提供了能够整定的稳态角θ,θ能够取0°,15°和30°动作区间向第一象限偏移θ角,提高抗过渡电阻的能力。如图3.14ZzdZzd12°θ=012°θ=0ZzdZzd－Zs－Zsθ=30－Zs－Zsθ=30°θ=15°θ=15°图3.15图3.14图3.15图3.14为了防止对侧助增电流引起的超越,在I、II段中还提供了电抗继电器,该继电器大约向下倾斜12°,故其动作区间如图3.15。作为远后备保护的III段距离继电器不设电抗继电器,因为即使是下一段故障超越进本段的距离III段范围内,下一段的距离I、II、III段动作时间也比本段的距离III段动作时间快,因此不需要。距离继电器的超越在上一节中提到加入电抗继电器是为了防止超越,这一节就分析为什么会出现超越。在系统中,线路经过过渡电阻R接地,如图3.16UmI1图3.16UmI1图3.16EM=EEN=EMN~~KZkZsRI1I2ZJ=因为Um=Zk*I1+(I1+I2)*RI2I1I2I1I1+I2因此ZJ=Zk+R+*RI1+I2I2I1jθI2I1I2I1jθI2I1θ为I1和I2的夹角。jθjθ因此,ZJ在特征区间能够用图3.17表示,当I1超前I2,θ＜0,I1落后I2,θ＞0,由于对侧助增电流的角度的不确定性,在θ＜0时,测量阻抗ZJ小于实际的阻抗(Zk+R),在II段的故障就有可能落在I段动作。因此,我们设计了电抗继电器来躲避这种情况。－Zs－ZsZkRθ=0θ＞0θ＜0距离II段距离I段K图3.17复合距离继电器在高频保护中,南瑞公司902系列保护采用复合距离继电器作为高频方向元件。复合距离继电器由两部分组成,一部分是第一节讲述的工频变化量距离