高压电工作业第八章继电保护与二次系统

高压电工作业丰宁职教中心FENGNINGZHIJIAOZHONGXIN高压电工作业主讲：吴雪峰高压电工作业丰宁职教中心FENGNINGZHIJIAOZHONGXIN第八章继电保护与二次系统主讲：吴雪峰

第一节继电保护的任务与基本要求

一、继电保护任务

电力系统在运行中会发生故障，最常见的故障是各种类型的短路。当短路故障发生时，将伴随出现很大的短路电流和部分地区下降，对电力系统可能产生以下后果：1、破坏电力系统并联运行的稳定性，引发电力系统振荡，甚至造成系统瓦解、崩溃。2、故障点通过很大的短路电流和燃烧电弧，损坏或烧毁故障设备。

3、在电源到断点之间，短路电流流过非故障设备，产生发热和电动力，造成非故障设备损坏或缩短使用寿命。4、故障点附近部分区域电压大幅下降，用户的正常工作遭到破坏或影响产品质量。

继电保护的任务是：1、反映电力系统元件和电气设备故障，自动、有选择性、迅速地将故障元件或设备切除，保证非故障部分继续运行，将故障影响限制在最小范围。2、反映电力系统的异常运行状态，根据运行条件和设备的承受能力，自动发出信号，减负荷或昝跳闸。

二、继电保护基本要求继电保护装置为了完成它的任务，必须在技术上满足选择性、快速性、灵敏性和可靠性四个基本要求。对于作用于继电器跳闸的继电保护，应同时满足四个基本要求，而对于作用于信号以及只反映不正常的运行情况的继电保护装置，这四个基本要求中有些要求可以降低。1、选择性选择性就是指当电力系统中的设备或线路发生短路时，其继电保护仅将故障的设备或线路从电力系统中切除，当故障设备或线路的保护或断路器拒动时，应由相邻设备或线路的保护将故障切除。

当供电系统发生故障时，只有离故障最近的保护装置动作，切除故障，而供电系统的其他部分仍然正常运行。满足这一要求的动作，称为“选择性动作”

2、快速性快速性是指继电保护装置应能尽快地切除故障，以减少设备及用户在大电流、低电压运行的时间，降低设备的损坏程度，提高系统并列运行的稳定性。

3、灵敏性灵敏性是指电气设备或线路在被保护范围内发生短路故障或不正常运行情况时，保护装置的反应能力。

4、可靠性可靠性是指继电保护装置在需要它动作时可靠动作（不拒动），不需要它动作时可靠不动作（不误动）。包括安全性和信赖性，是对继电保护最根本的要求。

三、继电保护与二次回路常用字的电气符号1、继电保护的基本构成

继电保护整套继电保护装置由测量部分、逻辑部分和执行部分三部分组成。2、二次回路常用的电气符号

四、常用继电器简介

继电器是组成继电保护装置的基本元件，当其输入达到或低于一定值时，它便动作，并通过执行元件发出信号或动作于跳闸。

1、电流继电器（1）电流继电器

电流继电器在继电保护装置中作为测量和启动保护元件，反应电流增大超过某一整定数值时动作。过电流继电器是指当继电器线圈电流高于整定值而动作的继电器。它主要用于频繁、重载启动场合，作为电动机或主电路的短路和过载保护。电流继电器反应电流增大而动作，能够使继电器开始动作的最小电流称为电流继电器的动作电流。继电器动作后，再减小电流，使继电器返回到原始状态的最大电流称为电流继电器的返回电流。返回电流与动作电流之比称为电流继电器的返回系数。

电流继电器的动作电流恒大于返回电流，显然电流继电器的返回系数恒小于1，堆积规程规定一般不小于0.85。

电流继电器的文字符号是KA。

电流继电器分为过电流继电器、欠电流继电器和感应过电流继电器。

（2）欠电流继电器

当检测的电流大于欠电流设定值时，欠电流输出继电器吸合，否则输出继电器释放。欠电流设定值通过面板按键设置，设置范围为测量范围，控制精度高。面板有欠电流指示灯，内部有报警蜂鸣器。（3）GL型系列感应过电流继电器

这种继电器即具有反时限特性的感应元件，又有电磁速断元件。其中，感应元件为带时限过电流保护。（4）电子式过电流继电器

2、电压继电器

电压继电器是一种电子控制器件，它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路），通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”。

电压继电器的文字符号是KV。

这种继电器并联在主电路中，线圈的导线粗，匝数多，阻抗大，刻度表上标出的数是继电器的动作电压。

型号含义：3、电磁型时间继电器DS-110

时间继电器在继电保护中用做时间元件，用于建立继电保护需要的动作延时。因此，对时间继电器的要求是动作时间必须准确。时间继电器的文字符号是KT。4、电磁型中间继电器

在继电保护中，中间继电器用于增加触点数量和触点容量，以及延时和自保持。中间继电器文字符号是KM。5、电磁型信号继电器

信号继电器用于发出继电保护动作信号，便于值班人员发现事故和统计继电保护动作次数。信号继电器的文字符号是KS。其有以下两个特点：①线圈的工作电流在线圈上的电压降就不超过电源额定电压的10%；②为保证信号继电器可靠动作，在保护装置动作时，流过电器线圈的电流必须不小于信号继电器额定工作电流的1.5倍.

第二节变压器保护

一、电力变压器常见故障与保护配置1、变压器故障和异常运行状态

变压器故障分为油箱内故障和油箱外故障。

变压器油箱内故障包括绕组之间的相间短路、一相绕组中发生的匝间短路，绕组与铁芯或外壳之间发生的单相接地短路等；变压器油箱外故障包括引出线发生的各种相间短路，引出线套管闪络或破碎时通过外壳发生的单相接地短路等。2、变压器保护配置

根据继电保护有关规定，变压器应装设以下保护：①变压器主保护

变压器主保护包括气体保护、纵差动保护或电流速断保护等。a、瓦斯保护（气体保护）

是变压器内部故障的主保护，对变压器匝间和层间短路、铁芯故障、套管内部故障、绕组内部断线及绝缘劣化和油面下降等故障均能灵敏动作。当油浸式变压器的内部发生故障时，由于电弧将使绝缘材料分解并产生大量的气体，从油箱向油枕流动，其强烈程度随故障的严重程度不同而不同，反应这种气流与油流而动作的保护称为瓦斯保护，也叫气体保护。变压器在运行中，由于内部故障，有时候我们无法及时辨别和采取措施，容易引起一些事故，采取瓦斯继电器保护后，一定程度上避免了类似事件的发生。

规程规定：对于容量为800kVA及以上的油浸式变压器和400kVA及以上的车间内油浸式变压器，应装设瓦斯保护。b、纵差动保护或电流速断保护

用于反应变压器绕组、套管及引出线上的短路故障，根据变压器的容量大小，装设纵差动保护或电流速断保护区，动作跳开变压器各侧断路器。②变压器后备保护及过负荷保护a、过电流保护。

用于反应外部相间故障引起的变压器过电流，并作为变压器主保护的后备保护。b、零序保护。

用于反应中性点直接接地变压器高压侧绕组接地短路故障，以及高压侧系统的接地短路故障，作为变压器主保护及相邻元件接地故障的后备保护。c、过负荷保护。用于反应400KVA及以上变压器的三相对称负荷。过负荷保护只需取一相电流，延时动作并发信号。

二、变压器电流速断保护

对于中、小容量的变压器，可以装设单独的电流速断保护，与瓦斯保护配合构成变压器的主保护。

电流速断保护是防止相间短路故障的保护，所以都按不完全星形的两相两继电器接线方式构成。由于电流继电器1、2的触点容量小，不能直接闭合断路器的跳闸线圈YT回路，必须经过中间继电器。如采用GL型继电器构成电流保护，则由于GL型继电器本身有速断元件，因此电流速断保护和过电流保护共用一套继电器，不必另装电流速断保护装置。

变压器电流速断保护单相接线图。保护接在变压器的电源侧动作时跳开变压器两侧断路器。

电流速断保护作为变压器的主保护，动作无延时，只有利用动作电流保护的选择性，因此动作电流整定按躲过变压器负荷侧母线短路时流过保护的最大短路电流，并躲过变压器空载投入时励磁涌流。

显然电流速断保护动作电流数值较大，只能保护变压器一部分绕组（高压侧）的相间短路故障。

变压器电流速断保护灵敏度按照保护安装处短路时的最小短路电流校验。

三、变压器电流差动保护

变压器电流差动保护主要用来保护双绕组或三绕组变压器绕组内部及其引出线上发生的各种相间短路故障，同时也可以用来保护变压器单相匝间短路故障。在继电器线圈中流过的电流是两侧电流互感器的二次电流差，也就是说差动继电器是接在差动回路的。从理论上讲，正常运行及外部故障时，差动回路电流为零。实际上由于两侧电流互感器的特性不可能完全一致等原因，在正常运行和外部短路时，差动回路中仍有不平衡电流Iumb流过，此时流过继电器的电流IK为Ik=I1-I2=Iumb要求不平衡点流应尽量的小，以确保继电器不会误动。当变压器内部发生相间短路故障时，在差动回路中由于I2改变了方向或等于零（无电源侧），这是流过继电器的电流为I1与I2之和，即Ik=I1+I2=Iumb能使继电器可靠动作。变压器差动保护的范围是构成变压器差动保护的电流互感器之间的电气设备、以及连接这些设备的导线。由于差动保护对保护区外故障不会动作，因此差

动保护不需要与保护区外相邻元件保护在动作值和动作时限上相互配合，所以在区内故障时，可以瞬时动作。

规程规定对于大容量变压器应装设电流差动保护代替电流速断保护。

变压器差动保护的动作是通过比较变压器两侧电流的大小和相位决定是否动作，单相原理接线图如图。

1、变压器正常运行及外部故障

流入差动器KD的电流是变压器两侧电流的二次值相量之差，适当选择电流互感器1TA和2TA的变化，再经过相位补偿接本和幅值调整，实际流入差动继电器的电流为平平衡电流，继电器不会动作，差动保护不动作。2、变压器内部故障

此时流入差动继电器的电流是变压器两侧电流的二次相量之和，使继电器动作，差动保护动作，如果变压器只有一侧有电源，则只有该侧的电流互感器二次电流流入差动继电器；如果变压器两侧有电源，则两侧的电流互感器二次测电流都流入差动继电器，且数值相加。

变压器差动保护从原理上能够保证选择性，即实现内部故障时动作，外部故障时不动作，所以动作时间整定为0S。

四、变压器气体保护气体保护是变压器内部故障的主保护，对变压器匝间和层间短路、铁芯故障、套管内部故障、绕组内部断线及绝缘劣化和油面下降等故障均能灵敏动作。当油浸式变压器的内部发生故障时，由于电弧将使绝缘材料分解并产生大量的气体，

从油箱向油枕流动，其强烈程度随故障的严重程度不同而不同，反应这种气流与油流而动作的保护称为瓦斯保护，也叫气体保护。变压器在运行中，由于内部故障，有时候我们无法及时辨别和采取措施，容易引起一些事故，采取瓦斯继电器保护后，一定程度上避免了类似事件的发生。

瓦斯保护一般分为轻瓦斯和重瓦斯两类。轻瓦斯：变压器内部过热,或局部放电,使变压器油油温上升，产生一定的气体,汇集于继电器内,达到了一定量后触动继电器，发出信号。重瓦斯：变压器内发生严重短路后，将对变压器油产生冲击，使一定油流冲向继电器的档板,动作于跳闸。1、气体继电器气体继电器又称瓦斯继电器，它安装在变压器箱盖与储油柜的联管上，在变压器内部故障产生的气体或油流作用下接通信号或跳闸回路，使有关装置发出警报信号或使变压器从电网中切除，达到保护变压器的作用。2、保护原理接线及运行

瓦斯继电器信号继电器KG为瓦斯继电器，上触点是轻瓦斯，闭合时发出轻瓦斯动作信号；下触点是重瓦斯，闭合时经信号继电器KS瞬时启动中间继电器KM，跳开变压器两侧断路器。中间继电器具有自保持功能，在重瓦斯动作期间，防止由于气流及油流不稳定造成触点不可靠时影响断路器可靠跳闸；同时，为缩短故障时间，中间继电器应是快速动作的继电器。

变压器气体保护的保护范围为变压器油箱内部，反映变压器油箱内部的任何故障，以及铁芯过热烧伤、油面降低等，但不能反映变压器绕组引出线的故障。

五、变压器后备保护及过负荷保护1、变压器相间短路的后备保护

变压器相间短路的后备保护，反应变压器外部故障引起的变压器过电流，并作为变压器差动保护或电流速断保护和气体保护的后备保护。

作为后备保护，其动作时限与相邻元件后备保护配合，按阶梯原则整定；其灵敏度按近后备保护和远后备保护两种情况校验。

根据变压器容量及短路电流水平，常用的变压器相间短路的后备保护有过电流保护、低电压启动的过电流保护、复合电压启动的后备保护的过电流保护，负序过电流保护、阻抗保护等。①过电流保护

变压器过电流保护与线路定时限过电流保护原理相同。②低电压启动的过电流保护

是在定时限过电流保护的基础上增加了低电压启动条件。③复合电压启动的过电流保护

与低电压启动的过电流保护比较，可以简化保护接线，并提高不对称短路时保护的灵敏度。

2、变压器接地（零序）保护变压器零序保护适用于110kV及以上电压等级的变压器。主变压器零序保护由零序电流、零序电压、间隙零序电流元件构成。根据变压器中性点接地方式的不同，设置不同的保护形式。

①变压器中性点直接接地时的保护变电站单台或并列运行的变压器中性点接地运行时，其接地保护一般采用零序电流保护，可从变压器中性点处零序电流互感器上取得零序电流。正常情况下，零序电流互感器中没有电流，当发生接地短路时，有零序电流通过，使零序保护动作。一般零序电流保护方式由两段构成。

②中性点可接地也可不接地运行的变压器零序保护

为了限制短路电流并保证系统中零序电流的大小和分布不受系统运行方式变化的影响，变电站中通常只有部分变压器的中性点接地。变压器中性点不接地的运行方式有时根据需要也可以切换为中性点接地运行方式。

3、过负荷保护

变压器过负荷通常是三相对称的，所以过负荷保护只接一相电流，经过延时发出信号。4、跌落式熔断器

跌落式熔断器在短路电流通过后，装有熔丝的管子自由下落，是一种短路和过负荷保护装置。

跌落式熔断器的关键部件是一只熔丝管，熔丝管组件安装在熔丝管内，正常时依靠作用在熔体的拉力使熔丝管保持在合闸位置；当熔丝在短路电流作用下熔断时，熔丝管在重力的作用下跌落，断开一次系统。

跌落式熔断管主要用做配电变压器、电容器组、短段电缆线路、架空线路分段或分支线路的短路故障保护。

第三节电力线路保护

一、相间短路的阶段式电流保护（一）瞬时电流速断保护1、瞬时电流速断保护的工作原理

从故障切除时间考虑，原则上继电保护的动作时间越短越好，即在被保护元件或设备上装设快速保护，瞬时电流保护就是这样的快速保护。

下面用图示说明瞬时电流速断保护的工作原理

如图所示，单侧有电源的辐射形电网，电流保护设在线路的绐端，当线路发生三相短路故障时，短路电流计算如下：IK=Eφ/（XS+XK）Eφ是相电动势XS是电源到保护安装点的电抗。

XK短路电抗

显然，当短路点距离安装点越远时，短路电流越小；当系统电抗越大时，短路电流越小。

瞬时电流速断保护反应线路故障时电流增大动作，而且没有动作延时，所以必须保证只有在被保护线路发生短路时才动作。

2、整定计算

一般把对继电保护装置动作值，动作时间的计算和灵敏度的校验为继电保护整定计算，将计算条件称为整定原则。

对于线路的瞬时电流速断保护动作电流的整定原则这：躲过线路末端的可能出现的最大短路电流。

瞬时电流速断保护的灵敏度用最小保护范围衡量。规程规定：瞬时电流速断保护的最小保护范围不小于本线路全长的15%-20%。3、原理接线图

图中中间继电器的作用：

一是增加触电容量，接通断路器的跳闸回路；

二是增大保护的因有动作时间，避免避雷器放电造成保护误动。

瞬时电流速断保护的主要优点是动作迅速、简单可靠，缺点是不能保护线路的全长，并且保护范围受系统运行方式影响。在最小运行方式下，其保护范围可能很小，严重时可能没有保护区。（二）限时电流速断保护1、限时电流速断保护的工作原理

瞬时电流保护的保护范围不能达到线路的全长，在本线路末端附近发生短路时不会动作，因此需要增加另一套保护，用于反应本线路瞬时电流速断保护范围以外的故障，同时作为瞬时电流速断保护的后备，这就是限时电流速断保护。

对限时电流速断保护的要求是，其保护范围在任何情况下必须包括本线路的全长，并具有规定的灵敏度；同时，在保证选择性的前提下，动作时间最短。

2、整定计算①动作电流整定原则：与相邻线路的瞬时电流速断保护配合。②动作时间

应与相邻线路的瞬时电流速断动作时间配合。③灵敏度3、接线原理

与瞬时电流速断相比，相当于用KT代替了KM。

（三）定时限过电流保护1、定时限过电流保护的工作原理

一般短路电流大于保护装置1、2、3的动作电流，保护1、2、3将起动。

按选择性要求，断开QF3后，保护1、2应立即返回。（2）整定计算1）在被保护线路流过最大负荷电流时，保护装置不应动作2）相邻线路短路故障切除后，保护应可靠返回

实际中，电流保护的动作时限有定时限和反时限两种实现方法。

以上电流保护的动作时间一经整定，则不随保护的电流变化，保护启动后按照预先整定值延时动作，因此称为定时限过电流保护。③灵敏度

要求：作为近后备保护时，灵敏度要达到1.3~1.5；远后备保护要达到1.2。（四）三段式电流保护

在工程应用中，三段式电流保护不一定三段全部投入。

例如：若系统运行方式变化很大，Ⅰ段保护范围太小或没有保护区时，则不投入Ⅰ段；对于线路—变压器接线，Ⅰ段可以保护线路全长时，则可以不投入Ⅱ段；在末端线路，可能Ⅱ段和Ⅲ段的动作时间相同，则也可以不投入Ⅱ段。（五）方向电流保护

如图所示为双电源线路。

当K1点和K2点发生故障时，渡过保护4和保护5的功率方向是不相同的。K1点故障时，流过保护5的功率方向是母线到线路（称为正功率），流过保护4的功率方向是线路到母线（称为负功率）K2点故障时，流过保护4的功率方向是母线到线路（正功率），流过保护5的功率是线路到母线（负功率）。

二、接地保护（一）接地短路特点及零序电流测量

电力系统发生接地故障，包括单相接地故障和两相接地故障，在三相中出现大小相等、相位相同的零序电压和零序电流。

对于中性点接直接接地系统，零序电流具有以下特点：①零序电流通过系统接地中性点和短路点形成短路通路，因此零序电流通过变压器接地中性点构成回路；②零序电流的大小不仅与中性点接地变压器的多少，分布有关，而且与运行方式有关。③线路零序电流的大小与短路故障位置有关，短路点越靠近保护安装地点，零序电流数值就越大。

另外注意，接地点的零序电压最高。2、变压器中性点接地考虑

考虑变压器中性点接地我多少、分布时，应使电网对应零序电流的网络尽可能保持不变或变化较小，以保证零序电流保护有较稳定的保护区和灵敏度，同时防止单相接地故障时出现危险过电压。3、零序电压和零序电流测量

接地短路时三盯的零序电压大小相等、相位相同。通常采用三个单相式电压互感器或三相五柱式电压互感器取得零序电流。

（二）阶段式零序电流保护

三段式零序电流保护原理框图如下：

三段式零序电流保护组成包括，零序电流Ⅰ段，即瞬时零序电流速断保护；零序电流Ⅱ段，即限时零序电流保护；零序电流Ⅲ段，即零序过电流保护。1、瞬时零序电流速断保护（零序电流Ⅰ段）P171

（三）中性点非直接接地系统的零序保护P173

三、线路的其他保护（一）距离保护

距离保护反应保护安装处至故障点之间的阻抗（距离），以下说明距离保护的动作原理。

（二）线路纵差动保护

反应线路两端电气变化的线路纵差动保护。

第四节高压电动机及电力电容器组保护

一、高压电动机保护

高压电动机保护常用保护方式有电流速断保护和过负荷保护。

过负荷保护根据需要可动作于跳闸或作用于信号。所以有时设置两套过负荷保护，一套动作于跳闸，一套保护动作于信号。

2000KW及以上大容量的高压电动机，普遍采用纵联差动保护代替电流速断保护。

二、电力电容器组继电保护10KV电容器保护配置：

对于电流速断保护，动作电流可取电容器组额定电流的2-2.5倍，动作时间为0S。

对于延时电流速断保护，动作电流可取电容器组额定电流的1.5-2倍，动作时限可取0.2S。

第五节自动重合闸的作用及基本原理

发生事故,继电保护动作断路器自动跳闸后,能使断路器自动合闸的装置称为自动重合闸装置。

一、自动重合闸的工作原理P176

自动重合闸（ZCH）装置是将因故障跳开后的断路器按需要自动投入的一种自动装置。运行经验表明，架空线路的故障主要是“瞬时性”的，如：雷电引起的绝缘子表面闪络；大风引起碰线；鸟类以及树枝等物落上导线上引起的短路。此时，继电保护迅速断开后，电弧即行熄灭，故障点的绝缘强度重新恢复。如果把断路器再合上，就能够恢复正常的供电。

二、自动重合闸的作用1、对暂时性故障，可迅速恢复供电，从而能提高供电的可靠性；2、对两侧电源线路，可提高系统并列运行的稳定性，从而提高线路的输送容量；3、可以纠正由于断路器或继电保护误动作引起的误跳闸；4、在电网的设计与建设过程中，有些情况下由于考虑重合闸的作用，即可以暂缓架设双回路线路以节约投资。

三、自动重合闸的基本要求1、手动操作断路器跳闸时，自动重合闸不应动作。2、手动操作断路器合闸于故障线路，随即继电保护动作使断路器跳闸时，自动重合闸不应动作。3、自动重合闸的动作次数应符合预先规定的次数，不允许任意多次重合断路器。4、自动重合闸动作后应能够自动复位，准备好再次动作。5、当断路器处于不正常状态时，自动重合闸应退出运行。（一）自动重合闸在电力系统中的作用

自动重合闸的主要作用：（1）大大提高供电的可靠性，减少线路停电的次数，特别是对单侧电源的单回线路尤为显著；（2）在高压输电线路上采用重合闸，还可以提高电力系统并列运行的稳定性；（3）在电网的设计与建设过程中，有些情况下由于考虑重合闸的作用，即可以暂缓架设双回线路，以节省投资；（4）对断路器本身由于机构不良或继电保护误动作而引起的误跳闸，也能起纠正的作用。

对于重合闸的经济效益，应该用无重合闸时，因停电而造成的国民经济损失来衡量。由于重合闸装置本身的投资很低，工作可靠，因此，在电力系统中获得了广泛应用。但事物都是一分为二的，在采用重合闸以后，当重合于永久性故障时，它也将带来一些不利的影响，如：（1）使电力系统又一次受到故障的冲击；（2）使断路器的工作条件变得更加严重，因为它要在很短的时间内，连续切断两次短路电流。这种情况对于油断路器必须加以考虑，因为在第一次跳闸时，由于电弧的作用，已使油的绝缘强度降低，在重合后第二次跳闸时，是在绝缘已经降低的不利条件下进行的，因此，油断路器在采用了重合闸以后，其遮断容量也要有不同程度的降低（一般降低到80%左右）。因此，在短路容量比较大的电力系统中，上述不利条件往往限制了重合闸的使用。（二）对自动重合闸的基本要求

（1）正常运行时，当断路器由继电保护动作或其它原因而跳闸后，自动重合闸装置均应动作。（2）由运行人员手动操作或通过遥控装置将断路器断开时，自动重合闸不应起动。（3）继电保护动作切除故障后，自动重合闸装置应尽快发出重合闸脉冲。（4）自动重合闸装置动作次数应符合预先的规定。（5）自动重合闸装置应有可能在重合闸以前或重合闸以后加速继电保护的动作，以便加速故障的切除。

（6）在双侧电源的线路上实现重合闸时，重合闸应满足同期合闸条件。（7）当断路器处于不正常状态而不允许实现重合闸时，应将自动重合闸装置闭锁。

四、三相自动重合闸（一）单侧电源线路的三相一次重合闸通常三相一次自动重合闸装置由起动元件、延时元件、一次合闸脉冲元件和执行元件四部分组成。

重合闸起动tZCH一次合闸脉冲元件控制开关KK&HQJXJ0.1sJSJ(放电)执行元件：启动合闸回路和信号回路，还可与保护配合，实现重合闸后加速保护。

一次合闸脉冲元件：保证重合闸装置只重合一次;重合闸起动tZCH一次合闸脉冲元件控制开关KK&HQJXJ0.1sJSJ(放电)

其中，一次合闸脉冲元件及控制开关闭锁回路等组成和保护相配合的后记忆元件的接线。（二）两侧电源线路三相一次重合闸

双侧电源送电线路重合闸的特点

双侧电源送电线路重合闸除满足单侧电源各项要求以外,还应满足以下两点要求:

时间的配合：

同期问题：考虑两侧保护可能以不同的延时跳闸，此时须保证两侧均跳闸后，故障点有足够的去游离时间。重合时两侧系统是否同步的问题以及是否允许非同步合闸的问题。

五、重合闸动作时限的选择原则单侧电源线路的三相重合闸：

原则上越短越好，但应力争重合成功，保证：故障点电弧熄灭、绝缘恢复；断路器触头周围绝缘强度的恢复及消弧室重新充满油，准备好重合于永久性故障时能再次跳闸，否则可能发生DL爆炸，如果采用保护装置起动方式，还应加上DL跳闸时间。根据运行经验，采用1s左右。

六、自动重合闸与继电保护的配合

1、重合闸前加速保护（简称“前加速”）

处采用前加速的方式：任一条线路上发生故障时，第一次都由保护3瞬时动作予以切除。如d1点故障，保护3无选择性瞬时故障，但3跳闸以后，即起动重合闸，重新恢复供电；→纠正无选择性永久故障，则第二次由保护1或2切除。若2拒动时，则3第二次按有选择性的时限t3动作于跳闸。前加速的优点：（1）快速切除瞬时性故障；（2）可能使瞬时性故障来不及发展成永久故障,提高重合闸成功率；（3）保证发电厂和重要变电所的母线电压在0.6~0.7倍额定电压以上，保证电能质量；（4）使用设备少，只需装设一套重合闸装置,简单、经济。

前加速适用于35KV以下由发电厂或重要变电所引出的线路上。

前加速的缺点：（1）断路器工作条件恶劣，动作次数较多；（2）重合于永久故障时，切除的时间可能较长；（3）如果重合闸装置或断路器3拒绝合闸，则将扩大停电范围

2、重合闸后加速保护（“后加速”）

第一次故障时，保护有选择性动作，然后进行重合。如果重合于永久性故障上，则在断路器合闸后，再加速保护动作。瞬时切除故障，该方式适用于35KV以上的网络及重要负荷供电的送电线。LJSJZJLPJSJSJ1SJ2+-

右图中LJ为过电流继电器的触点，当线路发生故障时，它起动时间继电器SJ，然后经整定的时限后SJ2触点闭合，起动出口继电器ZJ而跳闸。

当重合闸以后，如前分析，JSJ的触点将闭合1s的时间，如果重合于永久性故障上，则LJ再次动作，此时即可由时间继电器的瞬时常开触点SJ1，压板LP和JSJ的触点串联而立即起动ZJ动作于跳闸，从而实现重合闸以后使过电流保护加速的要求。

重合闸后加速保护（“后加速”）

第一次故障时，保护有选择性动作，然后进行重合。如果重合于永久性故障上，则在断路器合闸后，再加速保护动作。瞬时切除故障，该方式适用于35KV以上的网络及重要负荷供电的送电线。

七、单相自动重合闸

特点：1、需装设故障判别元件和故障选相元件2、应考虑潜供电流的影响3、应考虑非全相运行状态的影响

八、综合重合闸1、单相重合闸和三相重合闸综合在一起为综合重合闸。2、单相接地故障--跳单相--合单相。（单重方式）3、相间接地故障—跳三相—合三相。（三重方式）4、四种运行方式：单重、三重、综重和直跳。

第六节备用电源自动投入装置的作用及基本要求

一、备用电源自动投入装置的概述

当工作电源因故障自动跳闸后，自动迅速地将备用电源自动投入的一种自动装置，称为备用电源自动投入装置。它是通过合备用线路断路器或备用变压器、断路器来实现备用电源投入。常用于发电厂的厂用或变电所的用电。

二、备用电源自动投入装置的作用

备用电源自动投入作用装置可简称为备自投。应急照明系统就是一个备自投的电源系统。通常采用继电接触器作为蓄电池备自投的控制。当主电源故障，继电接触器控制系统的控制触头自动闭合，自动将蓄电池与应急照明电路接通。

三、备用电源自动投入装置的基本要求1、只有在正常工作电源断路器跳闸后，方能自动投入备用电源断路器；2、工作母线不任何原因电压消失，备用电源均应投入，但当备用电源无电压时装置不应动作。3、备用电源只投入一次；4、电压互感器的熔丝熔断时，自动装置不应动作；5、备用电源投入故障时，继电保护应加速动作。

第七节二次回路的基本知识

一、二次回路概述

对一次电气设备（电气一次设备是指直接用于生产、输送和分配电能的生产过程的高压电气设备。它包括发电机、变压器、断路器、隔离开关、自动开关、接触器、刀开关、母线、输电线路、电力电缆、电抗器、电动机等。）进行监视、测量、操作、控制和保护的辅助设备称为二次设备。由二次设备连接成的回路称为二次回路。包括继电保护、自动装置、测量仪表、控制、信号和操作电源等。

二、二次回路接线图

二次回路图包括原理接线图、展开接线图和安装接线图。

原理接线图：一、二次设备画在一起，对所有设备有一个完整的概念展开接线图：将交流回路与直流回路分开表示。同一元件的线圈和触点用相同的符号表示，阅读顺序是：1、先交流回路后直流回路2、直流电流的流通方向是从左到右3、元件的动作顺序是：从上到下，从左到右安装接线图：接线安装时所用，包括屏面布置图、屏背面接线图和端子排图

各种回路说明如下：1、交流回路：分为交流电流回路（保护、测量、自动装置）和交流电压回路（保护、测量、自动装置、同期等）2、直流电路：分为操作回路和保护回路。3、继电器和接触器的线圈触点，都分开画在所属回路中，但同一设备的文字符号必须相同。4、二次设备的连接次序从左到右，动作顺序从上到下，接线图的右侧有相应的文字说明。5、开关电器的触点采用开关断开时的状态，继电器的接点采用线圈不通电时的状态。

6、二次设备之间的连接按等电位原则和规定的数字进行标号。7、继电器的线圈和触点不在同一张图上时，要注明引来或引出处。

三、安装接线图

为了施工，运行维护方便，在展开图的基础上，还应进一步绘制安装接线图。安装接线图包括屏面布置图、屏后接线图和端子排图。（一）屏面布置图主要是二次设备在屏面上具体位置的详细安装尺寸，是用来装配屏面设备的依据。二次设备屏主要有两种类型：一种是在一次设备开关柜屏面上方设计一个继电器小室，屏侧面有端子排室，屏正面安装有信号灯、开关、操作手柄及控制按钮等二次设备；另一种是专门用来放置二次设备的控制屏，这类控制屏主要用于较大型变配电站的控制室。一般都是按照一定比例绘制而成的，并标出与原理图一致的文字符号和数字符号。屏面布置的一般原则是屏顶安装控制信号电源及母线，屏后两侧安装端子排和熔断器，屏上方安装少量的电阻、信号灯、光字牌、按钮、控制开关和有关的模拟电路。

（二）屏后接线图

是以屛面布置为基础，并以展开图为依据而绘制的，在屏上配线所必需的图纸，其中应标明屏上各设备的引出端子之间的连接情况。它是一种指导屏上配线工作的图纸。

（三）端子排图

端子排的作用：1、屏内设备相隔较远时的连接；2、屏内设备与屏处设备之间的连接；3、不同屏的设备之间的连接。端子排标志方法：垂直布置时，排列从上至下，水平布置时，排列从左至右

端子排的顺序为从上至下：1、交流电流回路；2、交流电压回路；3、直流信号回路；4、直流控制回路：按每组熔断器分组；5、其他回路。

四、二次回路的编号

相对编号：基本原则为甲中有乙，乙中有甲。

第八节变电站的操作电源

变电所开关控制、继电控制、自动装置和信号设备所使用的电源称为操作电源。对操作电源的基本要求是要有足够的可靠性。特别是当变电所发生短路事故，母线电压降到零，操作电源也不允许出现中断，仍应保证有足够的电压和足够的容量。

操作电源可分为两大类：对于接线方式较为简单的小容量变电所，常常采用交流操作电源；对于较为重要、容量较大的变电所，一般采用由蓄电池供电的直流操作电源。

一、交流操作电源

当电气设备发生短路故障时，可以利用短路电流以变流器供给操作回路作为跳闸操作电源。

交流操作电源取自电压互感器和电流互感器。它加大了电流互感器的负荷，有时误差不能满足要求，亦不能满足复杂的继电保护和自动装置的要求。所以，交流操作电源适用于小型变电所，这种变电所一般采用手动合闸、电动脱扣。

二、直流操作电源1、硅整流加储能电容做为操作电源

如果采用硅整流加储能电容作为直流系统操作电源，则当受电电源发生短路故障时，交流电源电压下降，经整流后输出直流电压常常不能满足继电保护装置动作的需要，这时采用电容器蓄能来补偿是一个比较简单可行的解决办法。选用的电容器，所蓄能量应满足继电保护装置和断路器跳闸线圈动作时所需的能量需求。

硅整流加储能电容作为操作电源如果维护不当，例如电容失效，则有可能出现断路器拒动，酿成

重大电气事故，甚至引起电气火灾。因此采用硅整流加储能电容作为直流操作电源的变电站，特别需要加强对这一系统的监视。如发现异常应及时查清原因，进行整改，以保证操作电源供电的可靠性。2、铅酸蓄电池直流电源

蓄电池是用以储存电能的，它能把电能转变为化学能储存起来，使用时再把化学能转变成电能释放出来。3、镉镍蓄