二次系统及继电保护介绍

1、.第一节课第一节 概述变配电所直接与生产和输配电能有关的设备称为一次设备，包括：发电机、变压器、断路器隔离刀闸、母线、互感器、电抗器、移相电容器、避雷器、输配电线路等，由一次设备连接而成的系统称为一次系统对一次电气设备进行监视测量操纵控制和起保护作用的辅助设备，称为二次设备，如：各种继电器、信号装置、测量仪表、控制开关、控制电缆、操作电源和小母线等由二次设备连接成的回路称为二次回路或二次系统二次系统的任务是反映一次系统的工作状态，控制一次系统，并在一次系统发生事故时，能使事故部分退出工作二次系统中的设备都是低压和弱电设备，数量较多，线路连接复杂二次系统按二次设备的用途来分，可分为继电保护二次回

2、路，自动装置二次回路，控制系统二次回路，测量仪表二次回路，信号装置二次回路和直流操作电源二次回路等完整的表明二次回路，需要二次回路接线图和展开图等第二节 原理接线图原理接线图是将继电器及各种电器以集合整体的形式表示，用直线画出它们的相互联系，因而清楚形象的表明了继电保护信号系统和操作控制等的接线和动作原理在原理图中各开关电器和继电器触点都是按照它们的正常状态表示的，即开关电器在断开位置而继电器线圈没有电流的状态2.2.1 原理接线图的特点原理接线图的特点是一二次回路画在一起，对所有设备具有一个完整的概念阅读这种接线图的要点是从一次接线看电流的电源；从电流互感器的二次侧看，故障电流出现后继电器的

3、动作顺序，直到使断路器动作及发出信号第三节 展开接线图展开接线图的特点是将交流回路和直流回路分开表示，交流回路又分为电流回路和电压回路；直流回路分为操作回路与信号回路等第四节 安装接线图由于二次设备布置分散，需要用控制电缆将它们连接起来，所以安装时需要安装接线图安装接线图包括盘面布置图，盘背面接线图和端子排图第五节 继电保护2.5.1 电气设备的故障电气设备在运行中，由于外力的破坏，内部绝缘击穿以及误操作等原因，可能造成电气设备故障或异常工作状态电气设备故障最多见的是短路，其中包括三相短路两相短路大电流接地系统的单相接地短路及电气设备内部线圈的匝间短路电气设备短路故障所引起的后果是多方面的，主

4、要有： 发生短路故障时，产生一个很大的短路电流，引起强电弧或导电回路的严重过热，可能烧坏电气设备； 发生短路时，通过故障设备的短路电流会产生一个很大的电动力，使电气设备遭受机械力破坏； 发生短路故障时，电力系统电压急剧下降，使用户正常生产电源遭到破坏，还会造成设备停电停产； 发生严重短路故障时，若处理不当，会破坏电力系统的稳定运行，使并网发电厂解裂，甚至造成整个电力系统瓦解给国民经济造成巨大损失短路电流的计算在三相交流系统中可能发生的短路故障主要有三相短路、两相短路和单相短路，通常，三相短路电流最大。当短路点发生在发电机附近时，两相短路电流可能大于三相短路电流，当短路点靠近中性点接地的变压器时

5、，单相短路电流也可能大于三相短路电流。短路过程中短路电流变化的情况决定于系统电源容量的大小或短路点离电源的远近。在工程计算中，如果以供电容量为基准的短路电路计算电抗大于或等于3，认为电源母线电压维持不变，不考虑短路电流周期分量的衰减，短路电流将按短路电流不含衰减交流分量的系统，即无限大电源容量的系统或远离发电机端短路进行计算。否则，短路电流应按短路电流含衰减交流分量的系统，即有限电源容量的系统或靠近发电机端短路进行计算。短路电流计算应求出最大短路电流值，以确定电气设备容量或额定参数；求出最小短路电流值，作为选择熔断器、整定继电保护装置或校验电动机起动的依据。2.5.2 继电保护的任务继电保护的

6、任务就是自动迅速地将故障设备从电力系统切除，或及时针对各种不正常的运行状态发出信号通知运行值班人员，由值班人员处理，将事故尽可能限制在最小范围内当正常供电的电源因故突然中断时，通过继电保护和自动装置还可以迅速投入备用电源，使重要设备能继续获得供电2.5.3 对继电保护的要求为了能正确无误而又迅速的切除故障，要求继电保护具有足够的选择性、快速性、灵敏性和可靠性 选择性系统发生故障时，继电保护装置应有选择的切除故障部分，非故障部分能够继续运行，使停电范围尽可能缩小继电保护动作的选择性，可通过正确的整定上下级保护的动作时限和电气动作值的大小来达到配合 快速性快速切断故障，可以提高电力系统并列运行的稳

7、定性，减少电压降低的工作时间但快速性与选择性有时会发生矛盾，这时就要通过各种保护配合方式以处理好选择性和快速动作之间的辩证统一关系 灵敏性灵敏性是指继电保护装置对其保护范围内的故障的反映能力，即继电保护装置对被保护设备可能发生的故障和不正常运行方式的反应能力，应能灵敏的感受和很灵敏的反映，上下级保护之间灵敏性必须配合，也是保证选择性的条件之一 可靠性为保证继电保护装置具有足够的可靠性，应力求接线方式简单，继电器性能可靠，回路触点尽可能少对继电保护装置按时进行校验和维修具体设备的继电保护2.5.4 电力线路的保护 过电流保护在电力系统中，当发生短路时，其特征之一就是线路中的电流剧增过电流保护就是

8、利用这个特征在电流增长到超过事先按最大负荷电流而整定的数值时引起动作的一种保护装置过电流保护按时限特性分为定时限过电流保护和反时限过电流保护所谓的定时限过电流保护是指不管故障电流超过整定值多少，其动作时间总是一定的；若动作时间与故障电流值成反比变化，即故障电流超过整定值越多，动作时间越快，则称为反时限过电流保护 电流速断保护电流速断保护与过电流保护比较有两点区别：首先，电流速断保护的起动电流是按躲过被保护线路末端的最大短路电流整定的，因此继电器的起动电流要比过电流保护的起动电流大的多；其次，瞬时电流速断保护是通过动作电流的正确选择达到上下级保护动作的选择性，而不是依靠动作时间阶差来达到动作的选

9、择性，其动作时间是零秒，是快速保护由于电流速断保护具有可靠的选择性和快速性，因此多用于线路的主要保护 带方向电流保护如果能出现双侧电流供电或环型供电，采用普通的电流保护就不能获得正确的选择性，这时必须采用方向保护方向保护构成的原则是只有当电流从母线流向线路时，继电保护才动作 低电压闭锁的过电流保护过电流保护的动作值是按躲过最大的负荷电流整定的，但在某些情况下不能满足灵敏度的要求因此，为了提高过电流保护动作的灵敏度和改善躲过负荷电流的条件，采用低电压闭锁的过电流保护2.5.5 电力变压器保护1、带时限的过电流保护当带时限的过电流保护不能满足灵敏度要求时，应采用低电压闭锁的带时限过电流保护。2、电

10、流速断保护 400-1600KVA变压器一般采用GL型继电器兼作过电流保护及电流速断保护3、单相低压侧接地保护当利用高压侧过电流保护及低压出线断路器不能满足灵敏度要求时，应装设变压器中性线上的零序过电流保护。4、纵联差动保护2000-5000KVA：当电流速断保护不能满足灵敏度要求时装设6300-8000KVA：并列运行的变压器或重要变压器 大于10000KVA变压器5、过负荷保护 并列运行的变压器装设，作为其他备用电源的变压器根据过负荷的可能性装设6、瓦斯保护7、温度保护2.5.6 高压电动机的保护 1、电流速断保护2、纵联差动保护小于2000KW 电动机当电流速断保护不能满足灵敏度要求时装

11、设大于2000KW电动机装设3、过负荷保护生产过程中易发生过负荷时，或起动、自起动条件严重时应装设4、单相接地保护单相接地电流大于5A时装设，大于/等于10A时一般动作于跳闸，5-10时可动作于跳闸或信号5、低电压保护6、同步电动机失步保护7、防止非同步冲击的断电失步保护2.5.7 电力电容器的保护电力电容器的保护一般按以下原则考虑： 为了防止由于一台电容器击穿损坏引起其他电容器损坏，必须做到每台电容器都有自己的熔断器 所有电力电容器装有全组共用的短路电流保护，主要保护电容器组和电容器之间连接的短路 对于并列运行的分组电容器，每组应装设保护，主要保护电容器内部故障及其引出线的短路保护配置：1、

12、无时限或带时限过电流保护2、双三角形接线的横联差动保护3、双星形接线的中性点不平衡电流保护4、单星形接线的开口三角形电压保护5、过电压保护6、低电压保护7、单相接地保护 电容器与支架绝缘时可不装设2.5.8 备用电源自动投入装置备用电源自动投入装置，就是工作电源故障被断开后，备用电源能自动投入，使工厂不至于因停电而停产备用电源自投装置应满足下列要求： 只有在正常工作电源跳闸后方能自动投入备用电源 备用电源自投装置只应动作一次 当备用电源无电时，自投装置不应动作 当电压互感器的熔丝保险熔断时，自投装置不应误动作2.5.9 变配电站的微机实时监测系统2.5.9.1 微机监控系统所能实现的功能变配电

13、站的监控，归纳起来有三种方式：人工监控采用远动装置实现某些自动监控采用微型机实现自动监控2.5.9.2 微型机实时监控系统的优点装置体积小，可靠性高，具有对信息进行存储、记忆、运算和逻辑判断等功能，并可对数据作采集、处理、打印和屏幕显示提高变电站的运行自动化水平具体功能如下：1）保护功能2）测量功能3） 遥控和远方修改整定值的功能4） 故障记录和故障录波功能，故障后能用便携计算机和厂家提供的专用软件提取故障波形，以便分析5） 自恢复功能和断电保护措施,出现死锁和断电时不丢失内存中已有累计数据和重要的数据6） 开关量的输出/输入回路有光电隔离设施和防止接点抖动的措施7） 出现故障元件时,能发出报

14、警并将有故障部分隔离,而其它部分能正常工作8 ) 通讯功能，RS232及RS485接口且规约可选第二节课继电保护装置常用元件及基本电路第一节 概念 继电器是一种能够自动动作的电器，当控制它的输入量达到一定数值时动作，并且有电路控制的功能。继电器是继保的基本组成元件。第二节 继电器的类型 按反映的物理量分：电量、非电量 反映非电量继电器分为：瓦斯继电器、热继电器、压力继电器等。按用途分：测量继电器（电流、电压、频率、差动等）辅助继电器（中间、时间、信号等） 第三节 按结构原理： 机电型（电磁型、感应型、极化型、干簧）、整流型、晶体管型第四节 电磁型继电器 运用广泛，原理简单，成本低，运行可靠，运

15、行经验丰富。 1、常用继电器的表示符号 继电器与外部电路相连的部件有：线圈、触点，继电器的线圈、触点一般连接在不同回路中。 图形符号 归总图：一个方框上面加半圆弧，方框内表示装有继电器的感受元件（如铁芯线圈），半圆弧内标志继电器的触点展开图：线圈和触点分开表示 线圈表示方法 触点表示方法及常开触点、常闭触点含义 各种类型触点新、旧符号对照文字符号常见继电器（电流、电压、时间、信号、中间、差动等）新、旧符号对照型号 由动作原理代号、主要功能代号、设计序号及主要规格代号等组成。 表示形式： 1234 1动作原理代号，以汉拼字母表示 2主要功能代号，以汉拼字母表示 3设计序号，以阿拉伯数字表示 4主

16、要规格代号，以阿拉伯数字表示,通常表示继电器触点的型式及数量1：表示一对常开触点2：表示一对常闭触点3：表示一对常开触点，一对常闭触点 例：DL-13型继电器D：按电磁原理构成 L：电流继电器1：设计序号 3：触点规格一对常开，一对常闭2、结构和动作原理 电磁型继电器按其结构型式可分：螺管线圈式、吸引衔铁式、转动舌片式 电磁型继电器构成：电磁铁、可动衔铁、线圈、触点、反作用弹簧等 电磁型继电器适用于交流和直流3、动作电流、返回电流、返回系数的概念（以吸引衔铁式继电器为例） 过量继电器（常开触点） 反映输入量增加而动作，如过电流继电器、过电压继电器 动作电流：继电器刚好动作（衔铁吸起，触点闭合）

17、时的最小电流Idz 返回电流：继电器刚好返回（衔铁释放，触点断开）时的最大电流Ih返回系数：继电器返回电流与动作电流的比值Kh Kh=Ih/Idz 过量继电器Kh1 无论过量还是低量继电器，一般要求Kh1 4、改变继电器动作电流的方法 改变空气隙（正比） 改变继电器线圈匝数（反比） 改变弹簧的反作用力矩，即弹簧的松紧程度（正比） 较常用的为后两种第五节 电流继电器 用途：过电流保护中作为启动和测量元件 结构：转动舌片式（DL-10型） 原理：线圈I=0或较小不动作 IIdz动作 I30s，需在线圈回路串接一个附加电阻（P121图8-7） 正常起动Rf被短接 动作后Rf串接，保证热稳定 第八节

18、中间继电器 用途：增加触点数量和容量，动作和返回可带不大 的延时，可以构成自保持回路 结构：吸引衔铁式（DZ-10系列）原理：线圈电压6070%Ue动作 线圈无电压或很低返回 常见类型： DZ型一般电磁型 DZJ型交流电磁型 DZB型带自保持线圈型（工作线圈、自保持线圈或电压、电流线圈）继电器动作后，只要自保持线圈有电就能维持动作。 DZS型接点具有延时动作或延时返回型 接入电路的几种方式： 无自保持； 带自保持，手动复归； 带自保持线圈，自动复归。 第九节 信号继电器 用途：用来指示保护装置的动作，同时接通灯光、音响信号。 结构：吸引衔铁式（DX-11型） 原理：线圈通电动作（触点闭合，掉牌

19、） 自保持（机械自保持）,手动复归 类型：串联信号继电器（电流型） 并联信号继电器（电压型） DXM-2A：磁力自保持灯光显示代替机械掉牌 干簧触点工作线圈、复归线圈（极性不能反接） 第十节 感应型电流继电器 1、原理：电磁感应现象载流导体处于运动磁场（旋转磁场或移进磁场）之中，会受到磁场的作用力，力图阻止磁场相对于导体运动，迫使导体追随磁场作相应运动。 2、结构：感应原理部分反时限特性 电磁铁（带短路环）、圆盘、永久性磁铁 电磁原理部分瞬时动作,电磁铁、衔铁、磁分路铁芯 机械显示部分动作信号3、动作电流 感应部分使螺杆与扇形齿轮啮合的最小电流 。整定方法：粗调，继电器线圈若干抽头分插到插座板的插环上 。电磁部分使衔铁瞬时吸下的最小电流（为感应部分的28倍） 整定方法：速断整定螺丝，改变衔铁右端与铁芯间的气隙来实现。 4、返回电流 感应部分扇形齿轮与螺杆分开时刻，继电器线圈中的最大电流一般，感应部分 Kfh=0.80.855、动作时限 兼有瞬时